Vértices de la estructura

La pieza de ensamblaje que dará forma al robot es la que representa los vértices del chasis de White Moon, los cuales irán unidos a través de las barras de fibra de carbono, a modo de aristas del Icosaedro. En estos vértices se colocaran los actuadores (Ilustración 4-23, página 146). Esta es una de las piezas más importantes de la construcción del robot, y su diseño original fue asignado al estudiante. Partiendo de este, los miembros del IRI rediseñaron la variación que se utiliza en el prototipo.

Primera versión

La primera versión de la pieza fue diseñada por el estudiante, de forma genérica, para permitir dar libertad en el tamaño de la máquina16. También fue

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diseñada para poder utilizar la propiedad de los 3 rectángulos cuyos vértices forman parte de los de los icosaedros (Ilustración 4-10, página 122), lo cual fortalecería la estructura.

La pieza se diseñó a lápiz, usando cálculos17 para, posteriormente, generarla en SolidWorks. Fue creada teniendo en mente que el robot seria grande, y se le añadió una base que permitía colocar el LAC. Se añadieron los agujeros para introducir las barras de fibra de carbono, y diversas oberturas menores para incluir tornillos que verificasen que el actuador y las aristas se mantenían en su posición de forma adecuada.

Ilustración 4-28 Primera versión de la arista del chasis

Una vez finalizado el diseño, la pieza demostró no haberse calculado de forma correcta:

 No se ajustaba correctamente (Ilustración 4-29), debido a errores de cálculo. Para un robot con aristas largas, el error era pequeño y no importaba, ya que la fibra de carbono es elástica. Pero debido a que la maquina ha de tener un tamaño reducido, estos errores suponían problemas a la hora de ensamblarla, y una vez conseguido, las aristas estarían sujetas a una torsión constante que podría reducir su vida útil.

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Estos cálculos no han sido incluidos en la memoria debido a que tenían diversos errores y a que esta pieza no fue utilizada en el robot.

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 Utilizar tornillos para reforzar las aristas rompería las barras de fibra de carbono, debido a las propiedades especificas de este material (al estar formadas de fibras menores, al introducir un tornillo estas se separarían, agrietando toda la estructura y reduciendo su resistencia). De hecho, no se necesitaba ningún refuerzo, ya que las aristas se mantenían ensamblados de forma sólida a partir de la presión.

 La base del LAC forzaba al robot a ser grande, cuando resultaba más práctico ponerlo en uno de los lados del actuador.

 La parte donde se coloca el actuador es demasiado justa y no permitía colocarlo (originalmente se pensó que el material de la pieza sería algo mas elástico cuando en realidad es bastante rígido).

Ilustración 4-29 Primera pieza: error de ensamblaje Se tuvieron errores de cálculo y diseño en la primera versión de la pieza

Por ello, se procedió a crear una segunda versión, utilizando la pieza original como base para el nuevo diseño

153 Segunda versión

En esta versión, no se realizaron cálculos a mano para definir una forma, sino que se utilizaron las posibilidades de diseño que SolidWorks ofrece. La forma esencial de la primera versión era el pentágono, la pieza, por lo cual se procedió a generar la nueva pieza a partir de esta figura también, dándole un pequeño volumen simbólico. Utilizando las herramientas disponibles en SolidWorks, se puede averiguar los ángulos de cada cara de la pieza (correspondientes a las aristas del pentágono) simulando un ensamblaje de al menos tres de ellas (sin las barras de carbono que forman las aristas del icosaedro final) forzándolas a compartir una de las aristas de los lados. De esta forma se genera un dodecaedro.

Ilustración 4-30 Simulación de ensamblaje

Utilizando las herramientas disponibles en SolidWorks, se puede simular el ensamblaje de las piezas e averiguar el ángulo exacto que estas necesitan18..

Gracias a esto, después de extender la profundidad de la pieza, se consiguió un polígono que no tenía ningún error en los ángulos de sus caras. Se incluyeron oberturas en cada una de las caras que surgían de las aristas del pentágono original (el cual ahora forma la cara superior) las cuales se utilizarán para ensamblar las piezas utilizando las barras de fibra de carbono.

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Es interesante observar que, al intercambiar vértices por caras desde un icosaedro, se obtiene un dodecaedro, otro poliedro regular convexo.

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Ilustración 4-31 Pieza con oberturas

Cada una de las caras que surgían de las aristas del pentágono fue perforada, para poder colocar las barras de fibra de carbono que ensamblará las piezas.

A partir de aquí se intentó minimizar el material y volumen que esta tendría. Como el LAC era demasiado voluminoso se decidió que era conveniente colocarlo en uno de los lados del actuador, en lugar del interior del robot. Esta decisión lo cual reduciría el volumen de la pieza y simplificaría el diseño.

Ilustración 4-32 Soporte del actuador

En esta versión de la pieza, el actuador se sujeta a partir de un tornillo y una tuerca.

A continuación se procedió a crear el soporte del actuador, de forma independiente (al acabarse se introduciría dentro de la pieza-vértice, en el centro del pentágono). En esta versión, el actuador se colocaría en el interior de la pieza y se sujetaría a partir de un tornillo y una tuerca, aprovechando una obertura a tal efecto

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que los L16 tienen. De esta forma se podría ensamblar fácilmente, y se ahorraría material.

Cuando el diseño del soporte estuvo finalizado, se fusionó con la pieza la cual adquirió todas las propiedades de este, más las incluidas en las piezas.

Ilustración 4-33 Soporte del actuador

En esta versión de la pieza, el actuador se sujeta a partir de un tornillo y una tuerca.

Pero una vez finalizado, se pensó que había mucho espacio solido en el interior de la pieza, y el hecho de tener la parte del actuador fuera haría más frágil el robot, por lo cual se decidió introducir el soporte del actuador dentro de la pieza, y extender los agujeros para el tornillo, los cuales se procuro que no interfiriesen con las oberturas para las barras de fibra de carbono.

Finalmente se incluyeron 3 agujeros extras. Dos de ellos permitían atornillar el soporte para los otros componentes (LACs, Silex, baterías), mientras que el último permitiría colocar las barras de fibra de carbono que formarían los rectángulos del interior del robot en el caso que se utilizase para diseñar un prototipo más grande (aunque no ha sido utilizado en esta versión).

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Ilustración 4-34 Versión final de la pieza

La versión final de la pieza incluye el soporte del actuador en el interior. También se añadieron diversas oberturas, entre ellas destacan dos para atornillar el soporte del LAC y los otros componentes.