Segundo Taller de Robótica Educativa usando LEGO Mindstorms Education NXT Base Set Dr. Omar Meza Verano – 2013 MSP21 Universidad Interamericana - Bayamón.

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1 Segundo Taller de Robótica Educativa usando LEGO Mindstorms Education NXT Base Set Dr. Omar Meza Verano – 2013 MSP21 Universidad Interamericana - Bayamón

2  Estándares 2

3 MSP21 Universidad Interamericana - Bayamón GEARS 3 PIÑON CORONA

4 MSP21 Universidad Interamericana - Bayamón GEARS SUBIR A LA MONTAÑA MÁS ALTA! 4

5 MSP21 Universidad Interamericana - Bayamón GEARS SUBIR A LA MONTAÑA MÁS ALTA! 5

6 MSP21 Universidad Interamericana - Bayamón  ¿Qué es un Engranaje? Un engranaje es una rueda con dientes y se conecta a otros engranajes. Los engranajes cambian:  La velocidad  El par o torque  La dirección de los ejes de rotación. Los engranajes se usan para:  Acelerar o frenar el robot  Hacer más fuerte o más débil el robot 6

7 MSP21 Universidad Interamericana - Bayamón  Los Gears en el NXT Set 7

8 MSP21 Universidad Interamericana - Bayamón 8

9 9

10  Tipo de Engranajes 10 Engranajes Solidarios Engranajes Cónicos Engranajes Libres Engranajes Sin fin Correas y Poleas

11 MSP21 Universidad Interamericana - Bayamón  Engranajes Solidarios El tipo más “común” de Engranaje, una rueda con dientes. Asegúrate de que no haya mucha fricción entre los engranajes y la barra. Los Engranajes deben girar libremente. 11 Hacen tres cosas: 1.Cambian la velocidad angular 2.Cambian el torque 3.Cambian la dirección Engranaje de 8 dientes Engranaje de 40 dientes

12 MSP21 Universidad Interamericana - Bayamón 12 Cambio de Dirección Reducción de Velocidad

13 MSP21 Universidad Interamericana - Bayamón rt  Relación de Transmisión rt La relación de transmisión entre engranajes es la razón del número de dientes en un par de engranajes. Razón de Engranajes: 40 a 8 ó, simplificando, 5 a 1. Eso significa 5 vueltas del engranaje chico para una vuelta del engranaje grande. Inténtalo! 13 8 dientes 40 dientes

14 MSP21 Universidad Interamericana - Bayamón La relación de transmisión nos dice como cambian la velocidad y el torque en un par de ejes de rotación. Si da 5 vueltas el engranaje de 8 dientes por una vuelta del de 40 dientes, eso significa que el engranaje de 40 dientes rotará 5 veces más lento que el de 8. PERO, también significa que el eje del engranaje de 40 dientes tiene 5 veces más torque (moment - fuerza de rotación) que el eje del engranaje de 8 dientes. 14

15 MSP21 Universidad Interamericana - Bayamón 15 Engranajes - Poleas Engranajes Sin Fin Donde: Z= Número de Dientes, = velocidad angular y T= torque T= torque rt  Relación de Transmisión rt

16 MSP21 Universidad Interamericana - Bayamón  Arreglo para: Incrementar la Velocidad Angular y Reducir el Torque 16

17 MSP21 Universidad Interamericana - Bayamón  Arreglo para: Reducir la Velocidad Angular e Incrementar el Torque 17

18 MSP21 Universidad Interamericana - Bayamón  Engranajes Libres Un engranaje libre es un engranaje interpuesto entre dos engranajes. 18 Engranaje Libre ¿Cuántas vueltas tiene que dar el engranaje de 8 dientes de la izquierda para que el engranaje de 8 dientes de la derecha dé una vuelta?

19 MSP21 Universidad Interamericana - Bayamón Respuesta: 1! Es como si ambos engranajes de 8 dientes, estuviesen directamente conectados. 19 Los engranajes libres NO cambian la razón de engranajes. Los engranajes libres … 1.Dan lugar a que ambos engranajes de 8 dientes giren en la misma dirección. 2.Agregan espacio entre engranajes.

20 MSP21 Universidad Interamericana - Bayamón 20 Aumento de Espacio

21 MSP21 Universidad Interamericana - Bayamón  Engranajes Cónicos Engranajes Cónicos son engranajes solidarios que se conectan en un ángulo de 90 grados. 21 Las reglas para la razón de engranajes es la misma pero, ahora los ejes de rotación son perpendiculares.

22 MSP21 Universidad Interamericana - Bayamón  Engranajes Sin Fin Engranajes sin fin tienen propiedades especiales. El engranaje sin fin es como un engranaje de 1 diente!.Esto dá lugar a una gran relación de transmisión. 22 1.Los ejes son perpendiculares, como los Engranajes Cónicos. 2.¿Cuántas vueltas tiene que dar el engranaje sin fin para que el otro engranaje dé una vuelta? RESPUESTA: 24!

23 MSP21 Universidad Interamericana - Bayamón  Poleas y Correas Poleas y Correas están relacionadas con los engranajes. Cambian la velocidad y el par, pero con unas pocas diferencias... 23 1.Las poleas transfieren su fuerza por la fricción de las correas, y no por contacto directo como los engranajes. 2.Esto significa que las correas pueden deslizarse. 3.A diferencia de los engranajes, las poleas giran en la misma dirección.

24 MSP21 Universidad Interamericana - Bayamón Las correas pueden trasferir su energía a grandes distancias. 24 Como los engranajes, sin embargo, las correas y poleas tienen una “relación de transmisión.” Es la razón del diámetro de las poleas.

25 MSP21 Universidad Interamericana - Bayamón 25 Misma de Dirección Aumento de Velocidad

26 MSP21 Universidad Interamericana - Bayamón Actividad 6 Engranajes 26

27 MSP21 Universidad Interamericana - Bayamón 27  Integración de Conceptos Ciencias:  Energía, velocidad angular, torque, engranajes. Matemáticas:  Fracciones, ángulos.

28 MSP21 Universidad Interamericana - Bayamón 28  Objetivos Objetivo Conceptual:  Diferencias entre los diferentes tipos de engranajes  Calcular la relación de transmisión en engranajes y poleas Objetivo Procedimental:  Construir sistemas de engranajes y poleas.  Cambiar la dirección y velocidad.  Incrementar o reducir el torque. Objetivo Actitudinal:  Reconocer la posibilidad de reducir la velocidad y potencia de un sistema.  Trabajar en armonía con sus compañeros de mesa.

29 MSP21 Universidad Interamericana - Bayamón 29  Materiales 1.Robot LEGO Mindstorms 2.Hoja de Trabajo 3.Calculadora

30 MSP21 Universidad Interamericana - Bayamón 30  Procedimiento 1.Construir los siguientes sistemas de engranajes  ENGRANAJE SOLIDARIO Barra de 1x16 Engranaje de 8 dientes Eje #6 Engranaje de 40 dientes (coloque topes por atrás)

31 MSP21 Universidad Interamericana - Bayamón 31  ENGRANAJE LIBRE Engranaje Libre

32 MSP21 Universidad Interamericana - Bayamón 32  ENGRANAJES CÓNICOS Engranajes Cónicos

33 MSP21 Universidad Interamericana - Bayamón 33  ENGRANAJE SIN FIN 1 2 3 4 5 Eje #6 Golilla mediana Engranaje de 24 dientes Barras de1x6 2 placas de 1x4 Barra de 1x4 Golilla grande Engranaje sin fin Eje #10

34 MSP21 Universidad Interamericana - Bayamón 34  POLEAS Y CORREAS Poleas Correa

35 MSP21 Universidad Interamericana - Bayamón 35  Análisis de Resultados – Assessment Sistemas de Engranajes ENGRANAJE SOLIDARIO ENGRANAJE LIBRE ENGRANAJES CÓNICOS ENGRANAJE SIN FIN POLEAS Y CORREAS

36 MSP21 Universidad Interamericana - Bayamón ENGRANAJE SOLIDARIO

37 MSP21 Universidad Interamericana - Bayamón ENGRANAJE LIBRE

38 MSP21 Universidad Interamericana - Bayamón ENGRANAJES CÓNICOS

39 MSP21 Universidad Interamericana - Bayamón ENGRANAJE SIN FIN

40 MSP21 Universidad Interamericana - Bayamón POLEAS Y CORREAS

41 MSP21 Universidad Interamericana - Bayamón Actividad 7 Robot Montañista 41

42 MSP21 Universidad Interamericana - Bayamón 42  Aplicación de Engranajes Construir un robot que utilice engranajes para potenciar su habilidad de subir una rampa o montaña.

43 MSP21 Universidad Interamericana - Bayamón 43  Procedimiento: Robot 1 Paso 1: Chasis del Robot(Construir dos sets) a b cd

44 MSP21 Universidad Interamericana - Bayamón Paso 1: Chasis del Robot(Construir dos sets) 44

45 MSP21 Universidad Interamericana - Bayamón Paso 1: Chasis del Robot(Construir dos sets) 45

46 MSP21 Universidad Interamericana - Bayamón Paso 2: Sistema de Engranajes (Construir dos sets) 46

47 MSP21 Universidad Interamericana - Bayamón Paso 2: Sistema de Engranajes (Construir dos sets) 47

48 MSP21 Universidad Interamericana - Bayamón Paso 3: Sistema de Rueda Delantera (Construir un set) 48

49 MSP21 Universidad Interamericana - Bayamón Paso 3: Sistema de Rueda Delantera (Construir un set) 49

50 MSP21 Universidad Interamericana - Bayamón Paso 4: Ensamblaje 50

51 MSP21 Universidad Interamericana - Bayamón Paso 4: Ensamblaje 51

52 MSP21 Universidad Interamericana - Bayamón Paso 5: Probar el Robot a diferentes ángulos de inclinación 52

53 MSP21 Universidad Interamericana - Bayamón 53  Procedimiento: Robot 2 Paso 1: Sistema de Engranaje (Construir dos sets) a b cd

54 MSP21 Universidad Interamericana - Bayamón 54 ef g h

55 MSP21 Universidad Interamericana - Bayamón Paso 2: Chasis del Robot 55 abc d e f

56 MSP21 Universidad Interamericana - Bayamón 56 ghi

57 MSP21 Universidad Interamericana - Bayamón Paso 3: Ensamble 57 a b c d

58 MSP21 Universidad Interamericana - Bayamón 58

59 MSP21 Universidad Interamericana - Bayamón Paso 4: Probar el Robot a diferentes ángulos de inclinación 59

60 MSP21 Universidad Interamericana - Bayamón 60  Referencias 1.NXT programs.com: a free web resource for building and programming http://www.nxtprograms.com/ 2.The NXT STEP - Lego Mindstorms NXT Blog http://www.thenxtstep.blogspot.com/

61 MSP21 Universidad Interamericana - Bayamón 61 ¿Preguntas? Comentarios

62 MSP21 Universidad Interamericana - Bayamón 62 GRACIAS