Constructopedia de Robots

7/21/2019 Constructopedia de Robots

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CONSTRUCTOPEDIA DE ROBOTS

MVILES BASADOS EN LEGO


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Constructopedia de robots mviles basados en LEGO. 1

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NDICE GENERALConstructopedia de robots mviles basados en LEGO _________________________ 0

1 Introduccin ___________________________________________________ 2

2 Bricks _________________________________________________________ 32.1 Dimensiones fundamentales de Lego ________________________________ 3

2.2 Technic pin con friccin y sin friccin _______________________________ 7

3 Gears _________________________________________________________ 93.1 Contando dientes________________________________________________ 9

3.2 Sentido de giro ________________________________________________ 113.3 El worm gear__________________________________________________ 12

3.4 Cambiando el eje de giro_________________________________________ 14

3.4.1 El crown gear ______________________________________________ 14

3.4.2 El bevel gear_______________________________________________ 14

3.5 La cremallera__________________________________________________ 15

3.6 Diferencial____________________________________________________ 16

3.7 El tamao de los gears___________________________________________ 17

3.8 Cadenas ______________________________________________________ 19

3.9 Diseo y pruebas_______________________________________________ 19

4 Pulleys _______________________________________________________ 21

5 Axles _________________________________________________________ 26

6 Liftarms ______________________________________________________ 306.1 Introduccin __________________________________________________ 30

6.2 Para ganar en longitud___________________________________________ 30

6.3 Para subir en altura _____________________________________________ 31

6.4 Para girar 90 en distintos planos __________________________________ 33

7 Conectores ____________________________________________________ 35

8 Trucos de diseo _______________________________________________ 428.1 Trucos bsicos_________________________________________________ 42

8.2 Trucos avanzados ______________________________________________ 49


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1 Introduccin

Los Lego Technics son divertidos para jugar y permiten la construccin de grandes

modelos, pero no son siempre fciles de utilizar y sacar todo el partido posible. Los

planos que la compaa Lego distribuye con sus kits son muy buenos mostrando cmo

construir modelos especficos, pero no lo son tanto enseando cmo disear a partir de

las ideas propias de cada uno. Un buen modelo Lego debe ser resistente, compacto y

tener una adecuada fiabilidad de funcionamiento. Si hace un uso extensivo de ruedasdentadas, los trenes de engranajes deberan ser capaces de rotar limpia y fcilmente. Si

es un elemento estructural, debera poder agarrarse directamente y ser resistente a la

rotura.

El presente captulo tiene como objetivo ayudar al lector en sus esfuerzos para crear un

modelo Lego bien diseado, introduciendo algunas propiedades de los Lego Technics

que no son obvias al principio. Para nombrar las piezas se utilizar la terminologa

empleada en los programas de diseo grfico de modelos, como MLCad.


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2 Bricks

2.1 Dimensiones fundamentales de Lego

Los ladrillos (bricks) Lego fundamentales no tienen forma cbica. Su altura es mayor

que su longitud o su anchura, tal y como se puede contemplar en la Figura 1.

Figura 1: Ladrillo bsico de Lego. Altura y anchura fundamentales

En realidad, la unidad fundamental en Lego podra expresarse en unidades ms

estndar, como los milmetros, pero lo que realmente importa y es til es la relacin

entre la longitud o la anchura (que son iguales para el ladrillo bsico) y la altura. La

unidad vertical corresponde a 6/5 veces la horizontal. O dicho con otras palabras, 5

ladrillos Lego puestos uno encima del otro miden exactamente lo mismo en altura que

la anchura de una viga de 6 studs, como puede observarse en la Figura 2.

Figura 2: Equivalencia entre unidades horizontales y verticales

Esta relacin, unida a la existencia de piezas Lego cuya altura es la tercera parte de la

altura fundamental que se acaba de definir, llamadas plates, permiten la creacin de

espacios verticales que encajan perfectamente con las medidas horizontales de otras


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piezas, como vigas (Technic bricks) o Liftarms, que pueden usarse para reforzar las

pilas verticales de piezas, creando estructuras slidas y que difcilmente se rompan.

El truco ms comn es crear en la dimensin vertical dos unidades de espacio

horizontal, separando para ello dos brickscon dos plates, como se puede observar en la

Figura 3.

Figura 3: Espaciado vertical de dos unidades horizontales

Efectivamente, aplicando la relacin fundamental a 1 con 2/3 unidades verticales se

obtiene:

horizontaludhorizontaludverticaludverticalud .2.5/63/5.3/5.3/21 ===+

La Figura 4 muestra un ejemplo de 2 Technic bricksseparados por 2plates, creando unespacio vertical de 2 unidades horizontales, que es aprovechado para encadenarlos

utilizando un par de briksde 1x4 y conectores (Technic pins), lo que da como resultado

una estructura tremendamente slida.

Figura 4: Dos briks ligados gracias a la relacin fundamental

Otras combinaciones de espacios verticales perfectos pueden crearse gracias a los plates

de altura la tercera parte de la altura fundamental Lego. Para ver algunas de ellas, basta


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con realizar unos sencillos clculos matemticos. Si se supone que a representa el

nmero de bricksde altura la fundamental Lego y bel nmero deplates, la altura total

de una combinacin de bricksyplatesensamblados es:

)3/1(6.9 batotalaltura +=

puesto que la altura fundamental Lego se corresponde con 9.6 mm.

Si c representa el nmero de unidades horizontales, 8c es la longitud de un Technic

brick, en mm. As pues, slo hay que encontrar soluciones enteras a la ecuacin:

cba 8)3/1(6.9 =+

que queda reducida a:

cba 5)3(2 =+

La Tabla 1 muestra alguna de las soluciones enteras de la ecuacin anterior, mientras

que en la Figura 5 se puede observar un dibujo de los dos primeros casos.

Tabla 1: Equivalencia entre unidades verticales y horizontales

Figura 5: Relaciones 1-2/3 y 3-1/3

Adems de construir espacios verticales perfectos, es posible tambin crear refuerzos

diagonales. Por ejemplo, 3 unidades horizontales de espacio, junto con 4 unidades

horizontales puestas en vertical (la relacin 3-1/3 de la figura anterior) se corresponden


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con 5 unidades horizontales en diagonal, segn la relacin Pitagrica, como se aprecia

en la Figura 6.

Figura 6: 5 unidades horizontales en diagonal

Este es un ejemplo de espaciado diagonal perfecto, pero tambin son vlidos otros casos

en que el nmero de unidades horizontales no salga entero exactamente. En estos casos

habr que forzar un poco ms el anclaje con los Technic pins, pero la funcionalidad se

desempear correctamente.

As pues, la relacin entre unidades horizontales y verticales se puede utilizar como

recurso para hacer ms resistentes las construcciones Lego, permitiendo ganar altura de

una manera ms robusta, tal y como se aprecia en la Figura 7.


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Figura 7: Ganando altura

A la relacin fundamental entre las dimensiones vertical y horizontal de las piezas Lego

se le sacar tambin partido ms adelante, pues permitir a los engranajes (gears)

funcionar correctamente.

2.2 Technic pin con f riccin y sin fri ccin

Antes de pasar a la siguiente seccin, es conveniente hacer un inciso para conocer la

diferencia entre el Technic pingris y el negro. A simple vista podra parecer que son

iguales y sin embargo no es as. El pin gris es un poco ms estrecho, su dimetro es

menor que el negro, lo que hace que al ser introducido en un agujero de un brick, pueda

rotar libremente, lo que lo hace idneo cuando se quiere construir una junta de tipobisagra. Por su parte, elpinnegro encaja ms ajustadamente en el agujero, por lo que se

utiliza a la hora de dar solidez a la estructura.


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Figura 8: Technic pin con y sin friccin


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3 Gears

Los motores estndar de Lego giran a un rgimen bastante elevado, que oscila entre las

350 y las 4000 rpm segn el modelo de motor. Es conocido que, a potencia constante,

par y velocidad angular son inversamente proporcionales. Por este motivo es

relativamente sencillo detener el eje del motor simplemente con los dedos, pues a

elevada velocidad el par que entrega es pequeo.

De este modo, en el diseo de la mayora de los modelos de Lego ser necesario

introducir algn tipo de reduccin, por medio de trenes de engranajes, que permitan

obtener un par aceptable en el eje final, al que generalmente irn conectadas las ruedas

del modelo. De este modo el robot podr mover su propio peso, a costa de perdervelocidad de desplazamiento.

3.1 Contando dientes

La reduccin buscada se consigue acoplando engranajes Lego de diferentes tamaos,

que tengan compatibilidad entre dientes. La Figura 9 muestra lo que ocurre cuando se

engrana un gearde 8 dientes con otro de 24 dientes. Cuando el engranaje pequeo gira

3 veces, ha avanzado un total de 24 dientes. Como el otro engranaje tiene exactamente

esa cantidad, habr rotado 1 vuelta completa. Por lo tanto esta configuracin produce

una reduccin de 3:1, es decir, 3 vueltas de engranaje de entrada produce 1 nica vuelta

del de salida. La velocidad de este ltimo se ve reducida a la tercera parte del gear

motor, pudiendo escribirse la relacin:

entrada

salida

salida

entrada

z

z=

siendo z el nmero de dientes del engranaje. Adems, si la potencia se mantiene

constante, el par de salida ser 3 veces mayor que el de entrada.

cteMP == entrada

salida

entrada

salida

z

z

M

M=

Figura 9: Reduccin 3:1


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Segn esto, si el nmero de dientes mximo que tiene un Technic gear es de 40, el

mximo ratio de reduccin posible sera de tan slo 5:1, insuficiente en la mayora de

los casos. Un mayor ratio de reduccin puede alcanzarse concatenando varios pares deengranajes. La Figura 10 muestra cmo dos reducciones 3:1 pueden agruparse para

conseguir una reduccin total 9:1, utilizando un eje intermedio que contenga el gearde

24 dientes del primer par de engranajes y el gearde 8 dientes del segundo par. Ambos

gears giran a la misma velocidad, 3 veces menor que la velocidad angular del eje

motriz, pero 3 veces mayor que la del segundo eje arrastrado.

Figura 10: Reduccin 9:1 con concatenacin

La velocidad de salida puede calcularse aplicando la relacin introducida anteriormente:

1

9

1

3

1

3

1

21

22

1

1

====

follower

follower

driver

follower

follower

driver

follower

follower

follower

driver

z

z

z

z

La concatenacin de pares de engranajes es la idea que encierra el concepto de tren de

engranajes. La Figura 11 presenta un modelo Lego de tren de engranajes que produce

una reduccin total de 243:1, desde el eje del motor al eje de salida de la rueda. Este

ejemplo produce una reduccin desmesurada, que hara que el robot se moviese a una

velocidad demasiado pequea, pero es bueno para ilustrar el concepto que se est

explicado.


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Figura 11: Tren de engranajes de reduccin 243:1

Hay que indicar que en el ejemplo de la figura anterior han sido necesarios 3 planos de

engranajes, para evitar interferencias entre unos y otros. Adems, se han utilizado dos

plates de 2x3 para conseguir que los Technic bricks que sostienen los ejes estn

perfectamente cuadrados, de modo que los ejes puedan rotar libremente sin rozar con las

paredes de los agujeros, lo que producira prdidas en el tren, produciendo un

rendimiento menor del sistema.

Por ltimo, indicar que no siempre es necesaria una reduccin de velocidad, con el

aumento de par correspondiente (conocido en ingls como gearing-down). En

determinadas ocasiones lo que se busca es aumentar la velocidad del eje de salida, sin

importar la reduccin del par, lo que se consigue simplemente invirtiendo los papeles de

la rueda pequea, que pasa a ser la arrastrada, y la rueda grande, que pasa a ser la

motriz. En ingls se conoce como gearing-up.

Figura 12: Ratio 1:3

3.2 Sentido de giro

Otro efecto que se produce con un par de gearsengranados es el cambio de sentido de

giro, entre la rueda motriz y la arrastrada, como puede observarse en la Figura 13, con

un ratio de reduccin de 3:1.

Figura 13: Cambio en el sentido de giro


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Si se disponen dos ruedas del mismo nmero de dientes, no se produce reduccin

ninguna, obteniendo nicamente un cambio en la direccin de giro del seguidor.

Para mantener el sentido de giro del eje de salida respecto al de entrada motriz, se

pueden utilizar dos tcnicas. La primera se puede observar en la Figura 10, utilizando

dos planos de engranajes y consiguiendo una reduccin determinada. La segunda se

muestra en la Figura 14, donde se emplea un nico plano con 3 engranajes, siendo el del

medio un gearde transicin, que produce una reduccin 3:1 respecto al eje motriz, y un

ratio 1:3 respecto al seguidor, con lo que el ratio global es 1:1.

Figura 14: Transmisin del sentido de giro

En esta figura puede observarse asimismo el empleo de un nuevo tipo de pieza, el

Technic axle pin, utilizado en el gearde transicin. Mitad eje, mitad pingris de radiopequeo, estn especialmente indicados para transmitir movimiento o invertir el sentido

de giro.

3.3 El worm gear

Este tipo especial de engranaje produce una reduccin de n:1, siendo n el nmero de

dientes del gearque ensambla con l. Efectivamente, cada revolucin del worm gear

hace avanzar un nico diente al otro engranaje, con lo que, si dicha rueda de salida tiene

24 dientes, sern necesarias 24 vueltas del worm gearpara producir una revolucin en

el engranaje de salida. Esto da como resultado una gran reduccin en muy poco espacio.

Por ejemplo, seran necesarios 3 pares de engranajes de ratio 3:1 para producir unareduccin 27:1 similar a la que se consigue con un nico gearde 24 dientes y un worm

gear.

Axle pin


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Figura 15: Worm gear

Sin embargo, hay un problema. El worm gearutiliza fundamentalmente rozamiento por

deslizamiento a la hora de hacer avanzar el diente del engranaje redondo. Estos tienen

sus dientes especialmente diseados para reducir los efectos de deslizamiento cuando se

engranan con ruedas de su mismo tipo, pero no se puede evitar cuando el ensamblaje es

con un worm gear. Por este motivo, se producen mucha prdida de potencia debido al

rozamiento, con lo que su rendimiento es muy bajo y cuando se requieren grandes pares,

tienen tendencia a bloquearse, deteniendo todo el tren de engranajes. Por tanto, si el

robot es muy pesado, no es conveniente utilizar un worm gearen el eje principal.Otra propiedad interesante que tiene el worm geares que no puede ser utilizado como

engranaje de salida. Si se intenta girar la rueda que est ensamblada con el worm gear

slo se consigue que ste se desplace adelante y atrs en la direccin de su eje, pero

nunca que gire. Esto puede ser utilizado como seguro, si por ejemplo se utiliza en un

brazo robtico que sube una carga pesada. Si la alimentacin se corta, el brazo se

mantendr en la misma posicin sin volver a bajar por efecto de la carga.

La Figura 16 muestra un conjunto de dos worm gearspuestos en serie. La configuracin

de arriba es un intento fallido de poner ambas piezas en el mismo eje, mientras que la de

abajo es la forma correcta de unirlos. Cuando se ponen en serie varios worm gears, el

truco est en probar las 4 posibles orientaciones hasta encontrar con la que funciona.

Figura 16: Mltiples worm gears en serie


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Figura 18: Bevel gear de estilo antiguo

Figura 19: Bevel gear de estilo nuevo

3.5 La cremallera

La cremallera (gear rack) es como un engranaje tradicional que se ha abierto y

extendido. Cuando est guiado por un gear estndar (el de 8 dientes es el que mejor

trabaja), convierte el movimiento rotativo en lineal. Se suele utilizar en la direccin de

los coches y se pueden poner varias en serie para aumentar los lmites de movimiento,

como se muestra en la Figura 20. En dicha figura, cada revolucin del pin de entrada

desplaza el gear rack8 dientes.


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Figura 20: Cremallera guiada por engranaje de 8 dientes

Para facilitar el desplazamiento del brick que se encuentra debajo del gear rack, lo

mejor es utilizar unas piezas llamadas tiles, plates a los que se les han eliminado los

studs.

3.6 Diferencial

El diferencial es un elemento mecnico que permite mandar ms fuerza a una rueda u

otra segn sea necesario, o incluso distribuir la fuerza que llega a los trenes delantero y

trasero. En efecto, suponiendo un vehculo de 4 ruedas en el que la direccin se controla

mediante el giro de las ruedas delanteras, siendo motrices las traseras. Al tomar una

curva, la rueda delantera exterior a la misma describir un radio de giro superior (el

radio de giro tiene su centro en la prolongacin del eje trasero) a la que va por la parte

interior, es decir, ha de ir ms rpido pues tiene que recorrer una distancia superior.

Figura 21: Esquema del radio de giro de cada rueda

Por lo tanto, el motor debe mandar ms fuerza a la rueda exterior, o alguna de las ruedas

patinara sin remedio. Hace falta un diferencial. El diferencial de Lego es que se

muestra en la Figura 22. Slo tiene un satlite, aunque es suficiente para un correcto

funcionamiento. El motor hace girar el conjunto del diferencial, obligando al centro delsatlite a describir un crculo, mientras gira libremente respecto a su eje. Una

explicacin ms detallada de la distribucin de las fuerzas y las velocidades en cada uno

de los ejes del diferencial excedera los objetivos de este libro, pero es sencillo realizar

algunas pruebas con un montaje como el de la Figura 22 para ver el giro de las ruedas

en diversas situaciones de funcionamiento.


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Figura 22: Diferencial Lego

El engranaje de mayor dimetro del diferencial tiene 24 dientes, mientras que el

pequeo cuenta con 16, con sus dimetros correspondientes segn las dimensiones

fundamentales Lego.

3.7 El tamao de los gears

Es muy til saber el tamao de los engranajes estndar de Lego. Esto est relacionado

con lo explicado en el apartado 2.1 sobre las dimensiones fundamentales en Lego. En

efecto, crear unidades horizontales de espacio en la direccin vertical no slo se puede

usar para dar robustez a la estructura, tambin es necesario para posicionar los gearsyque engranen correctamente.

De los 4 tipos fundamentales de engranajes redondos de Lego, 3 de ellos tienen radios

que miden un nmero entero de unidades horizontales Lego, ms una mitad de unidad

horizontal, como puede contemplarse en la Tabla 2. Por lo tanto, estos 3 engranajes

suman un nmero entero de unidades horizontales cuando se acoplan en un tren de

engranajes, de modo que sus centros coinciden exactamente con los agujeros de los

Technic brick.

Tabla 2: Radio de los engranajes

Por ejemplo, cuando se acoplan correctamente el gearde 8 dientes junto con el de 24

dientes, sus centros estn espaciados 2 unidades horizontales, que se pueden conseguir

directamente en un Technic bricko utilizando el espaciado vertical con plates, como se

discuti anteriormente. La muestra los 3 gearscon radios no enteros engranados unos

con otros.

satlite


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Figura 23: Acoplamiento vertical y horizontal de engranajes

Por otro lado, el gearde 16 dientes tiene un radio de una unidad exacta, con lo que sloengrana correctamente con otro de su mismo tipo. Un par de este tipo de engranajes

necesita 2 unidades horizontales, es decir, las mismas que la pareja formada por los

gears de 8 y 24 dientes. Por lo tanto, estas parejas pueden ser intercambiadas

fcilmente, sin necesidad de modificar la estructura del resto del tren de engranajes, lo

que puede resultar til para ajustar el funcionamiento de dicho tren.

Figura 24: Intercambio entre parejas de engranajes

Tambin es posible acoplar engranajes en diagonales ms extraas. Sin embargo, esto

requiere ms cuidado pues es difcil lograr espaciados diagonales que se correspondan

con unidades horizontales exactas. Si las ruedas estn demasiado cerca, se detendrn o

trabajarn con demasiadas prdidas por friccin, y si estn demasiado lejos, resbalarn.

La Figura 25 muestra algunas combinaciones que funcionan adecuadamente. Se pueden

realizar clculos matemticos, utilizando el teorema de Pitgoras, para determinar

espacios diagonales que estn cerca de unidades horizontales enteras, aunque es

preferible experimentar para obtener relaciones adecuadas a cada situacin.


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Figura 25: Acoplamiento diagonal

3.8 Cadenas

Las cadenas como la que se muestra en la Figura 26, son ms apropiadas para la parte

final de un tren de engranajes, de modo que transmitan potencia directamente a los ejes

que llevan montadas las ruedas. Esto es as porque pueden entregar fcilmente todo el

par necesario e imponen prdidas por friccin que estn minimizadas cuando las

velocidades de rotacin son pequeas.

Figura 26: Cadena

Escoger el nmero adecuado de eslabones no es sencillo. Si la cadena est muy floja, se

producirn saltos entre dientes y los eslabones si la carga es grande y el par necesariotambin. Si la cadena est muy ajustada, habr demasiadas prdidas de potencia.

Adems, las cadenas tienden a funcionar mejor con engranajes de gran nmero de

dientes.

3.9 Diseo y pruebas

La mejor manera de disear un tren de engranajes en un modelo es desde las ruedas (o

patas) al motor y no al revs, pues en general hay ms flexibilidad a la hora de situar el

motor que a la hora de elegir el lugar en el que irn montadas las ruedas al final.

Otro aspecto a tener en cuenta es el papel que juega la rueda que finalmente se montar

en el modelo, a la hora de determinar la velocidad lineal que podr alcanzar el robot enfuncin de la velocidad angular del ltimo eje. Una rueda de dimetro pequeo acta

como una reduccin respecto a ruedas de mayor dimetro, con lo que si se monta una de

estas ltimas se puede realizar una mayor reduccin en el tren, de modo que el par final

sea mayor sin que la velocidad lineal se vea afectada, con respecto a un tren con una

rueda de menor dimetro pero con menos reduccin.

Si el tren de engranajes no est funcionando correctamente, se pueden revisar

rpidamente una serie de elementos. Hay que asegurarse que los bushes no estn

demasiado ajustados a los bricks, lo que hara perder demasiada potencia por

rozamiento. Otro aspecto importante es que los Technic bricks que sujetan los ejes

deben estar perfectamente alineados y cuadrados. Sobre este tema se volver ms

adelante. Para probar un tren de engranajes hay que quitar el motor, poner una rueda en


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el eje final y girarla. Todos los engranajes deberan ponerse a girar libremente y, si todo

est funcionando correctamente, deberan continuar girando durante unos segundos

desde que se dej de aplicar par en la rueda.


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4 Pulleys

A veces, un tren de engranajes puede resultar demasiado ruidoso. Normalmente, la

mayora del ruido es creado en las primeras etapas del tren, en la zona del motor. Este es

un lugar perfecto para sustituir los gears tradicionales por poleas (pulleys), formadas

por un par de ruedas y una goma que las une y transmite el movimiento rotativo y el

par, como puede observarse en la Figura 27.

Figura 27: Poleas

Hay 3 tamaos de ruedas para polea: la pequea, que se puede utilizar como stop bush,

la mediana, que se utiliza como llanta de ruedas finas, y la grande, usada en algunos

modelos Lego como volante.

Las poleas son bastante ineficientes a la hora de transmitir grandes pares, pues resbalan

y tienen tendencia a romperse en los momentos ms inoportunos. Por este y por el

motivo esgrimido con anterioridad, el lugar idneo para utilizarlas es en la primera

etapa del tren de engranajes, justo a la salida del motor, donde aparecen velocidades

elevadas pero pares pequeos. Se coloca la rueda pequea en el eje del motor, y la

mediana o la grande en el eje que ser arrastrado, como puede verse en la Figura 28.


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Figura 28: Polea a la salida de un motor

Cuando se est construyendo un tren de engranajes que no va a transmitir pares

demasiado elevados, alguna de las consideraciones que se han venido realizando no

tienen cabida, e incluso hay problemas que se tornan en ventajas. Por ejemplo, hay

aplicaciones en que es posible que el tren de engranajes se quede clavado por algn

motivo, corriendo el peligro de que el motor se queme. En estos casos, podra ser

interesante tener en algn tramo del tren que se suelte o deslice para evitar daos en el

motor, y una transmisin de tipo polea es la ideal.

Con las poleas es posible realizar reducciones o incrementos de velocidad, tal y como se

han explicado para los engranajes. As, si el eje motriz lleva acoplada la rueda ms

pequea de las dos que forman la polea, la velocidad en el eje de la rueda grande se ver

dividida por un factor directamente proporcional al cociente entre los radios de las

ruedas. En la Figura 29 se puede contemplar un caso de gearing downcon poleas.

Figura 29: Decremento de velocidad con poleas

Asimismo, tambin es posible incrementar la velocidad, a costa de perder par.


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Figura 30: Incremento de velocidad con poleas

Tambin es posible componer varias poleas para conseguir reducciones an mayores. El

principio de funcionamiento es idntico al de los trenes de engranajes.

Figura 31: Composicin de poleas

La principal diferencia con los engranajes est en el sentido de giro. Como se vio en la

Figura 13, en engranaje motriz gira en sentido contrario al arrastrado. Para conseguir

que girasen en el mismo sentido era necesario utilizar un gearde transicin (Figura 14)

que simplemente inverta los sentidos de giro entre los engranajes motriz y arrastrado.

En el caso de las transmisiones con polea, ambas ruedas giran en el mismo sentido, tal y

como se puede apreciar en las figuras anteriores. Para conseguir que la rueda de salida

en una polea gire en sentido contrario que la rueda de entrada, basta con cruzar la goma

como se puede ver en la Figura 32.


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Figura 32: Cambio del sentido de giro con poleas

Por ltimo, tambin es posible cambiar la direccin del eje de giro de la rueda de salida

respecto al de la rueda de entrada. En el caso de la Figura 33, hay una diferencia de 90,

pero la ventaja que tienen las poleas respecto a los engranajes, aparte de que no se

necesitan tipos especiales como los crowno bevel gears, es que se permite una mayor

flexibilidad en los ngulos, pudiendo estar conectadas dos ruedas que giran con ejes que

forman ngulos ms extraos. En la Figura 33, adems se produce una reduccin de la

velocidad en el eje de salida.

Figura 33: Cambio del eje de giro

Hay que tener precaucin con no dejar las gomas montadas en modelos que van a estar

durante un largo periodo de tiempo sin utilizarse, pues la presin y el ambiente terminan


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por agrietarlas y pudrirlas. De todas formas, en la medida de lo posible debera evitarse

el uso de las poleas, especialmente en modelos destinados a competicin.


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Figura 36: Posibles stop bushes

En ocasiones es necesario anclar un eje a un Technic brick, impidiendo tambin el giro.

Esto puede realizarse, por ejemplo, empleando la rueda de polea mediana y el Technic

pin , como se observa en la Figura 37.

Figura 37: Eje anclado a brick

As pues, es posible conseguir espaciados exactos para los ejes en direcciones horizontal

o vertical, utilizando la relacin fundamental, o espaciados ms aproximados, en

direcciones verticales. Pero en cualquier caso, es muy importante que los ejes estn

correctamente sujetos, al menos entre dos Technic bricks, los cuales deben adems

guardar una cierta distancia entre ellos. Y an ms importante es que dichos bricksestn

perfectamente alineados y cuadrados entre s. De lo contrario, el eje comn que estn

sujetando rozar con las paredes de los agujeros, deformndolos y perdiendo grancantidad de potencia, pudiendo incluso bloquear el tren de engranajes. En la Figura 38

se comprueba el hecho evidente de que a todos los efectos es preferible sujetar los

Technic bricksconplates 2xque conplates 1xpara cuadrarlos correctamente.


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Figura 38: Alineacin de bricks

Los ejes se pueden doblar. Hay que intentar no dejar engranajes colgando de ejes que no

estn correctamente sujetos (eje superior de la Figura 39). Se deben poner en el interior

de los bricksque soportan los ejes (segundo eje) o, si se colocan por la parte de fuera,

deben estar lo ms cerca posible de las vigas (tercer eje). Si la distancia a las mismas

supera las 2 unidades horizontales, surgirn multitud de problemas (eje inferior).

Figura 39: Posicionamiento correcto de engranajes en ejes

Los stop bushes y engranajes que se montan sobre un eje al lado de un Technic brick

deben dejar cierta holgura con respecto a l, o de lo contrario se producirn prdidas de

potencia por friccin.


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Figura 40: Holguras

La longitud de los ejes se puede extender fcilmente utilizando los Technic axle joiner,

como se puede comprobar en la Figura 41.

Figura 41: Extensin de ejes


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6 Liftarms

6.1 Introduccin

Este tipo de piezas dentro del grupo Technices muy variado. Existen distintos grosores

y tamaos. Estos pueden variar desde un par hasta varias decenas de agujeros. Tambin

hay otro variante que es de bastante utilidad, que son los Liftarms en ngulo. A

continuacin en la Figura 42 se ven los distintos tipos de piezas de este gran grupo.

Figura 42: Piezas del grupo Technic

Las medidas de losLiftarmsse corresponden con las que se vieron anteriormente en la

seccin de ladrillos (Technic bricks - seccin 2). Recordando, se deca que la unidadvertical corresponde a 6/5 veces la horizontal.

Una idea fundamental que no encaja en los siguientes apartados y que tiene cierta

importancia es la de unir dosLiftarmsy crear as una estructura slida y consistente. Se

debe tener en cuenta que no sirve con unirlas en un nico punto, ya que la estructura

tendr un grado de libertad y podr moverse an cuando se una mediante Technic Pin

with Friction and Slots. Por lo tanto se tendrn varias posibilidades. La ms bsica es

unir directamente los dosLiftarmscon dos Technic Pin with Friction and Slotscomo se

muestra en la Figura 43.

Figura 43: Unin bsica entre dos Liftarms

6.2 Para ganar en longitud

Al comenzar a construir el propio constructor se dar cuenta de que los Liftarmsno son

tan largos como se necesitan. Por lo tanto se deben considerar algunas de las siguientes

ideas para aumentar su longitud. La iniciativa del constructor tiene mucho que decir en

todos estos puntos.


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La manera ms sencilla es la que se ha comentado anteriormente. Sin embargo si se

quiere que la estructura pueda adquirir una cierta anchura se deben aadir Liftarms

adicionales. Una posibilidad para ello se comenta a continuacin y corresponde con laFigura 44. En ella se han unido los dosLiftarmsiniciales, los que se queran unir, con

otros dos ms pequeos que servirn de apoyo para el resto de la construccin. En la

Figura 44 se muestra solo una mitad, la otra podra ser simtrica.

Figura 44: Ganancia en longitud gracias a pequeos Liftarms

Siguiendo con la idea anterior se puede utilizar un Liftarm 3x5 L Shapeque permitir

futuras ampliaciones. Esta construccin se puede observar a continuacin en la Figura

45.

Figura 45: Ampliacin de longitud y posibilidad de futura ampliacin

Otra posible idea es ayudarse de otro tipo deLiftarmsque no se haban utilizado hasta el

momento, los Liftarm 1x9 Bent (tiene un ngulo y cuyos extremos en lugar de ser

agujeros son alojamientos para ejes) y losLiftarm 1x3(que poseen menor grosor que los

anteriores, concretamente la mitad, adems tienen un agujero central y dos alojamientos

para ejes en los extremos). Esta nueva idea se corresponde con la Figura 46 que viene a

continuacin.

Figura 46: Figura simtrica con ganancia en longitud

6.3 Para subir en altura

Al igual que se buscaba aumentar la estructura en grosor y longitud, se puede aumentar

en altura. Como ya se visto en apartados anteriores se proponen distintas posibilidades.


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La ltima idea que se ofrece, Figura 50, no permite aumentar ms que unos pocos de

puntos la altura, pero es muy rgida. En ella se utilizan dos Liftarm 1x9 Bent y un

Liftarm 1x7 Bent.

Figura 50: Estructura de gran rigidez con varias alturas

Hay otras muchas ideas que se espera que puedan salir de parte del constructor, que

despus de haber intentado distintas construcciones habr hecho alguna deduccin y

habr llegado a alguna conclusin.

6.4 Para girar 90 en distintos planos

A la hora de construir se necesita que la estructura tenga distintas orientaciones y

direcciones, ya que de lo contrario esta sera plana. Dentro de las mltiples

posibilidades se comentan a continuacin algunos detalles de las mismas, quedando una

infinidad de ellas en el aire para que sean descubiertas por el constructor.

A continuacin en la Figura 51 vemos como cambiar el ngulo en el que estn

orientados los agujeros. Para ello se requiere la ayuda de dosAxle Joiner Perpendicular,

dos Technic Pin with Friction and Slotsy un eje de 7 unidadesAxle 7. Finalmente para

obtener los aguajeros orientados se utiliza un nuevo Liftarm para unirlos, como se

muestra a continuacin.

Figura 51: Cambio de la orientacin de los agujeros

Una nueva idea para cambiar de agujeros horizontales a verticales y viceversa se puede

construir con dosLitfarmen ngulo, unLiftarm 3x5 L Shapey unLiftarm 2x4 L Shape,

y un par de conectoresAxle Joiner Perpendicular Double, como se ve en la Figura 52.


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Figura 52: Cambio de ngulo de los agujeros

La Figura 53 muestra otra posibilidad en el cambio de ngulos. En esta construccin seconsigue cambiar de ngulo y la orientacin de los agujeros. Para ello se utilizan dos

Liftarm 2x4 L Shape, unLiftarm 1x3y unAxle Joiner Perpendicular 3L.

Figura 53: Agujeros horizontales y pin vertical

Algo ms compleja que las anteriores es la siguiente construccin, Figura 54, donde se

puede igualmente cambiar de ngulo. En este caso con la ayuda de un Liftarm 3x5 L

Shape, un Liftarm 2x4 L Shape, un Liftarm 1x7 Bent y un Technic Axle Joiner

Perpendicular Double Split, tenemos una aparatosa construccin que consigue el

objetivo perseguido, el cambio de ngulo.

Figura 54: Construccin compleja de cambio de ngulo


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Gracias al Technic Axle Joiner Perpendicular Double Split se pueden realizar varias

construcciones similares; en todas ellas se permite un cambio de ngulo con la ayuda de

distintas piezas. En la Figura 55 se utilizan dosLiftarm 1x3, en la Figura 56 un TechnicAxle Joiner Perpendicular 3L, y en la Figura 57 un Technic Axle Joiner Perpendicular

Double.

Figura 55: Cambio de nguloFigura 56: Cambio de ngulo

Figura 57: Cambio en la orientacin de los agujeros

7 Conectores

En este apartado se va a hablar de todas las familias de piezas que existen en Lego, que

permiten unir bricks que forman un determinado ngulo, extender ejes, cambiar su

sentido de giro, su direccin, etc.

En la Figura 41 ya se ha hablado del primero de los conectores, el Technic axle joiner,

que permite extender la longitud de los ejes. En la siguiente seccin se mostrar una

construccin alternativa que permite realizar el mismo cometido. Mientras tanto, a la

hora de unir dos ejes en diferentes ngulos, de 90 a 180 se pueden utilizar los Technic

angle connector, que se ven en la Figura 58. Como se puede observar, estos conectores

pueden ser atravesados por un eje, permitindose el giro relativo entre los ejes

conectados y el eje que se encuentra en un plano perpendicular.


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Figura 63: Technic axle joiner perpendicular 3 long

Esta misma funcin de fortalecimiento de la estructura la puede desempear, quizs de

una manera ms adecuada, el Technic pin joiner dual perpendicular. En la Figura 64 se

muestra esta pieza, unida al brickinferior por medio de un Technic pin long, que del que

se hablar en el siguiente apartado.

Figura 64: Technic pin joiner

Si se necesita la robustez delpin joiner dualpero obteniendo a la salida un eje como en

el axle joiner 3 long, la opcin es utilizar en lugar del pin longanterior el Technic pin

long with stop bush, que permite encajar un eje como se observa en la Figura 65. En

dicha figura se ha introducido tambin el Technic pin 3L double, que adems de aportar

mayor solidez que 2 pines por separado, permite soportar un eje perpendicular, que

tiene impedido el giro.


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Figura 65: Technic pin long with stop bush y Technic pin 3L double

Otra familia es la de los Technic connector, a la que pertenecen los que se muestran en

la Figura 66 y algunos otros ms que no se comentarn aqu por ser poco frecuentes y su

utilidad ms limitada. El ngulo del eje de salida puede variar respecto al del eje de

entrada segn el connector utilizado, siendo el ms polivalente el Technic connector

toggle joint toothed del que se habl con anterioridad, pues segn la orientacin del

Technic bush type 1 el giro estar permitido o no.

Figura 66: Technic connector

Un elemento muy importante a la hora de transmitir el movimiento rotativo de los ejes

es la junta cardan. Con ella es posible pasar la rotacin de un eje a otro que forme un

determinado ngulo con l y son muchas las posibilidades que existen. En la Figura 67

se pueden comprobar 3 ejemplos de uso. La primera junta cardan transmite el

movimiento sin cambiar la direccin del eje, como si de un axle joiner se tratase. La

combinacin de las otras 2 juntas permite variar modificar la direccin del eje de salida

final en 60 respecto al de entrada, 30 cada junta cardan. En este caso, las 3 juntas

actan en un mismo plano y los ejes no se salen de l. Adems, en dicho eje final se ha

instalado un bevel gear modelo antiguo con el que se consigue un movimiento final


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rotatorio en un plano perpendicular al de las juntas cardan. Sin embargo, en la Figura 68

se tiene un caso distinto, en el que los ejes de entrada y salida son paralelos entre s,

pero estn situados a diferente altura y profundidad.

Figura 67: Junta cardan en un mismo plano

Figura 68: Junta cardan con cambio de altura y de profundidad

Tambin es muy frecuente el uso de la junta cardan en la direccin del vehculo, para

transmitir el movimiento rotativo del volante o de un servo a las ruedas para que estas

se orienten, por medio de una cremallera de direccin (gear rack).


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Figura 69: Junta cardan junto con cremallera de direccin

Cambiando de familia y de tipo de conectores, aparecen los hingeplatesque permiten

unir bricks u otros plates formando un ngulo determinado. Segn el tipo de hinge

plate, la robustez ser mayor o menor.


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8 Trucos de diseo

Esta seccin presenta un conjunto miscelneo de ideas constructivas difciles de

encuadrar en alguno de los apartados anteriores, y que pueden resultar muy tiles a la

hora de construir modelos Lego propios.

8.1 Trucos bsicos

En la Figura 41 se ha introducido el Technic axle joiner, que se utiliza para extender

ejes. Esta pieza, que est diseada especficamente para cumplir ese cometido, puede

ser sustituida por la configuracin que se muestra en la Figura 70, que tambin se puede

usar para concatenar ejes de forma compacta, que utiliza el Technic connector y dosplates 1x2.

Figura 70: Un axle joiner alternativo

Si se quiere construir hacia fuera de una pared vertical Lego, existen 2 opciones. La

primera de ellas consiste en utilizar un Technic brickpequeo, que se conecta con sus

studsacoplados a los agujeros de alguno de los bricksque forman la pared, tal y como

puede contemplarse en la Figura 71.

Figura 71: Mtodo para construir hacia fuera en pared vertical

Esta configuracin no aparece en ninguna de las instrucciones de modelos oficiales

Lego, porque los studsde la parte superior son un poco ms grandes que los agujeros de

los bricks, de modo que poco a poco el plstico va cediendo y van aumentando las

holguras. La opcin oficial que se usa en los modelos Lego es utilizar el Technic pin ,

que es unpingris de radio pequeo por un lado, y un studpor el otro, como se muestra

en la Figura 72.


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Figura 72: Technic pin

Este mtodo produce una sujecin ms dbil que el anterior, pero no deforma el

plstico. En la Figura 73 se puede ver otro ejemplo ms de utilizacin del pin ,

pudiendo comprobarse asimismo cmo se han utilizado las distancia fundamental de

Lego para que todo encaje correctamente.

Figura 73: Technic pin y distancia fundamental Lego

Una tercera manera de crear un ngulo que permita construir en una direccin

perpendicular a la de una pared es la que se puede observar en la Figura 74, utilizando

un braket 2x2-2x2.

Figura 74: Creando ngulo

El Technic bushcompleto se puede utilizar para mantener a un eje perpendicular a un

Technic platecon agujeros centrales, de modo que el eje pueda rotar libremente.


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Figura 75: Technic bush permitiendo el giro del eje

En funcin de la orientacin del Technic bush, el eje podr rotar libremente, o quedar

anclado alplateentre los 4 studsque rodean cada agujero delplate.

Figura 76: Technic bush anclando el eje

Otra manera de permitir o no el giro de un eje sobre un Technic platecon agujeros es laque se puede apreciar en la Figura 77. Para permitir que gire libremente se utiliza un

Technic bush , mientras que para impedirlo se ha optado por un brick 2x2 round.

Figura 77: Giro permitido o no permitido

En la siguiente figura aparecen algunos de los trucos que se han ido explicando, en la

construccin de una rueda no motriz de un robot, que tenga un diseo de ruedas de tipo

triciclo por ejemplo. El eje vertical se encuentra atrapado entre 2 plates, dejando que


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gire libremente con un Technic bushcomo se ha explicado con anterioridad. El ngulo

creado, necesario para que la rueda se oriente correctamente, se consigue con 2 Technic

connector toggle joint toothedcomo se propona en la Figura 59, mientras que la unincon la rueda utiliza el mismo conector como en la Figura 60.

Figura 78: Rueda de direccin, diseo primero

Otro posible diseo de rueda de direccin no motriz es la que se puede ver en la Figura

79, que utiliza 2 Technic liftarm 1x7 bentpara crear el ngulo necesario, mientras que el

giro libre se consigue con un Technic bush como se explic en la Figura 77.

Figura 79: Rueda de direccin, diseo segundo

Para crear unas patas que den motricidad a un robot se puede montar el mecanismo que

aparecen en la Figura 80. Utilizando algn tipo de tren de engranajes o una cadena se

puede sincronizar el movimiento de ambas patas para conseguir el desplazamiento del

robot.


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Figura 80: Patas para robot

Para fijar los Technic bricksa los motores Lego creando un diseo robusto se utilizan

los Plate 1x2 with door railque se observan en la Figura 81.

Figura 81: Brick fijado a motor

Con objeto de dar robustez a los modelos, Lego introdujo los Technic pin long, que

miden 3 unidades horizontales y permiten conectar hasta 3 bricks o liftarms. En la

Figura 82 se puede comprobar esta manera de crear partes del modelo reforzadas

especialmente: las piezas romperan antes de desencajarse.

Figura 82: Technic pin long


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Las pilas que dan energa al sistema electrnico del robot ocupan un espacio

considerable en el robot, que hay que disear inteligentemente para facilitar el acceso a

las mismas a la hora de recargarlas. Una buena opcin suele ser situarlas en la parteinferior del modelo, de modo que se pueda llegar a ellas con la simple retirada de una

tapa, al modo en que se realiza en los vehculos de radiocontrol por ejemplo (Figura 83).

Figura 83: Acceso inferior a las pilas

No obstante, para evitar que en algn golpe las tapas que sujetan las pilas por abajo se

descolgasen, es conveniente proporcionar algn tipo de anclaje o seguro adicional al

simple encajado de studs, como se puede observar en la Figura 84.

Figura 84: Anclaje de seguridad

En ocasiones es necesario bloquear el giro de un engranaje en un sentido, aunque se

permita en el otro. Con el sencillo montaje que se muestra en la Figura 89 es posible

realizar esto. Utiliza un Technic connector, un Technic pin de radio pequeo y un

Technic bushque permiten el giro de la manivela en la direccin indicada, impidindolo

en el otro al quedar atascado el bushcon los dientes del engranaje.

Figura 85: Bloqueo de giro en un sentido

En el apartado dedicado al gear rack qued dicho que la opcin ms empleada para

permitir el deslizamiento de la cremallera era la colocacin de un tile debajo de la

misma o del brick que la soportaba. No es la nica manera. Existe tambin la

Technic connector


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posibilidad de colocar un brick invertido, de modo que deslice sin problemas sobre la

parte inferior del mismo.

Figura 86: Brick boca abajo para deslizamiento de cremallera

Obsrvese cmo se ha conseguido a la vez establecer los topes del movimiento lineal de

la cremallera, gracias al Technic friction pin with towball.

A veces se puede necesitar transmitir un pequeo movimiento longitudinal. Para ello,

existen en Lego unos cables flexibles especiales (Technic flex-system cable), que van

por dentro de unos tubos huecos tambin flexibles (Technic flex-system hose). El

problema es que el dimetro de dichos tubos es inferior al de los agujeros de los bricks

Lego, de modo que no quedaran bien sujetos. La solucin es utilizar el Technic pin ,como se muestra en la Figura 87.

Figura 87: Technic pin como gua

Aunque segn lo explicado en el apartado 2.1 sobre las dimensiones fundamentales en

Lego, conseguir un espaciado diagonal perfecto no sea tarea sencilla, no hay que

desanimarse en exceso. Lo mejor es ir probando, pudindose conseguir ajustes como el

que se muestra en la Figura 88, a pesar de que en ocasiones haya que forzar un poco

ms los Technic pinpara que encajen.


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uso del bevel gear nuevo para cambiar el ngulo de los ejes, mientras que en el tren

trasero se ha utilizado el crown gear.

Figura 90: Tren de aterrizaje

Si se quiere construir un tren motriz o de direccin en un vehculo, que incorpore

suspensiones, la mejor manera de hacerlo (y en el caso de que el tren sea motriz,

prcticamente la nica) es utilizando juntas cardan. En efecto, para transmitir el

movimiento de giro desde los motores, que estn fijos en su posicin, a las ruedas, que

pueden bascular con la suspensin, es necesario disponer de algn elemento que pueda

mantener uno de sus extremos girando con un eje que mantiene su direccin y posicin,

mientras el otro extremo permite que el eje vare su direccin a la vez que gira. Dicho

elemento no es otro que la junta cardan. Sin embargo, son necesarios otros elementos

adicionales para el correcto funcionamiento de la suspensin y del sistema. En primer

lugar, en el ejemplo presentado en la Figura 92, la utilizacin de un diferencial permite

el movimiento del vehculo a partir de un solo motor, con la direccin en las otras dos

ruedas, como se explic en la seccin 3.6. Una disposicin sin diferencial pero con cada

rueda movida por un motor distinto tambin es posible.

Pero centrndose exclusivamente en los elementos de la suspensin, se aprecian varios

detalles que posibilitan el funcionamiento.

Figura 91: Suspensin y junta cardan

T. ball with grooves

Junta cardan

T. steering arm

T. suspension arm


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En primer lugar, los elementos esfricos, como los que hay en el Technic steering arm

largeo el Technic ball with grooves, que permiten un giro segn las 3 dimensiones del

espacio. Tambin hay que destacar los 2 Technic suspension arm, que llevan unaconexin esfrica para encajar con el Technic steering arm large y, al estar unidos

mediante un Technic rotor 2 blade with studsypins grises de radio pequeo, pueden

realizar un movimiento conjunto arriba y abajo. Adems, la presencia de los 2 plates

2x2 corner establece el lmite en dicho movimiento. Finalmente, los Technic shock

absorber tienen libre el giro en sus 2 extremos, aunque dicho giro se produce

solidariamente para ambos amortiguadores pues estn unidos por la parte de abajo a

travs de un axle. El anclaje superior de los shock absorbers se puede realizar

directamente, como se muestra en la Figura 92, o a travs del Technic pole reverser

handle, como se puede apreciar en la Figura 93.

Figura 92: Suspensin en tren motriz, anclaje 1

Figura 93: Suspensin en tren motriz, anclaje 2

T. rotor blade

Plate 2x2 corner

T. pole reverser handle

Movimiento de la suspensin

Giro de la rueda


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Una mejora que es posible realizar en la direccin de un vehculo de un nmero par de

ruedas es el giro simultneo de varios pares. De este modo se consigue una mayor

estabilidad en curvas y se dificulta el derrapaje. El montaje es sencillo y puede ser el dela Figura 94. Un eje comn extendido por un axle joinermueve las 2 cremalleras. En el

ejemplo de la figura, el tren delantero realizar mayor giro que el trasero, pues lleva

montado un engranaje de 16 dientes, por 8 del trasero. Ntese que las ruedas traseras

giran en distinto sentido que las delanteras, debido a la posicin del Technic steering

arm large, lo que posibilita que el vehculo tome las curvas adecuadamente, como se

puede ver en la Figura 95.

Figura 94: Giro simultneo de los trenes delantero y trasero

Technic steering arm large


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Figura 95: Detalle del giro simultneo

En la figura anterior se puede contemplar adems la presencia de 3 diferenciales, que

reparten fuerza no slo entre las ruedas derecha e izquierda, sino tambin entre los

trenes delantero y trasero. Esta es la configuracin tpica de los coches con traccin a las

4 ruedas.

En la mayora de los modelos oficiales Lego con ruedas aparecen 2 elementos comunes:

la rplica de motores de n cilindros en V y las cajas de cambio. Los primeros no dejande ser un elemento decorativo mientras que las segundas, aunque a priori podra parecer

que carecen de utilidad en los vehculos propios que se diseen, pueden resultar un

elemento tremendamente til, a la par que sofisticado. Las cajas de cambio se basan en

2 tipos de piezas especiales: el Technic transmission driving ringy el Technic gear 16

tooth with clutch. El primero tiene una forma interior que encaja perfectamente en un

Technic axle joiner, girando solidariamente al eje sobre el que van montados, como se

puede apreciar en la Figura 96.

Figura 96: Detalle del fundamento de las cajas de cambio


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Una vez estn todas las piezas montadas sobre el eje, el Technic transmission driving

ring puede desplazarse en sentido longitudinal, sobre el axle joiner. Cuando est en

posicin centrada los engranajes no tienen ningn tipo de fijacin al eje, con lo queaunque ste gire, ellos no lo hacen y no transmiten par ninguno. Sin embargo, cuando el

driving ringse desplaza encajndose en alguno de los gears, las estras internas de estos

y las externas del driving ringencajan, anclndose dicho engranaje al eje y girando con

l (Figura 97).

Figura 97: Transmission driving ring encajado

Como se ha comentado, colocar una caja de cambios que vare la relacin de

transmisin que llega del motor a las ruedas puede no resultar de demasiada utilidad en

el robot que se est construyendo. Sin embargo, su principio de funcionamiento se

puede aprovechar para poner en funcionamiento diferentes mecanismos que tenga el

modelo. En efecto, el engranaje de la izquierda podra accionar el movimiento de girode una gra colocada en el robot, mientras que el de la derecha accionara el de subida y

bajada, y todo con un nico motor que hara girar el eje del driving ring.

Figura 98: Movimiento de un brazo gra

Un posible montaje para la caja de cambios de 4 posiciones es el que se detalla en los

siguientes pasos.

Estras

0

+70-70

0

+30

-30


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Figura 99: Construccin de una caja de cambios

En esta disposicin se tienen 4 posibles configuraciones, es decir, se podran accionar

hasta 4 mecanismos distintos e independientes. El motor gira continuamente y, a travs

de 2 reducciones transmite un par al eje central de los 3 que hay paralelos. Ntese que al

emplearse poleas con gomas para el accionamiento, la segunda etapa de la reduccin se

ha reforzado con 2 poleas, para que el par se transmita correctamente y no haya

deslizamientos. A travs del engranaje de 8 dientes, se consigue una tercera reduccin

sobre los ejes que soportan los driving ring, de modo que los 3 ejes estn continuamentegirando. Para producir el deslizamiento de los driving ring sobre los axle joiner y

transmitir el par a uno de los 4 engranajes de la caja, se utiliza una pieza especial

llamada Technic transmission changeover catch, que se puede contemplar en la ltima

imagen de la Figura 99. El movimiento de dicha pieza podra automatizarse con un

servo por ejemplo.

Otro tipo de mecanismos muy utilizados en los modelos oficiales Lego y que podran

ser de utilidad son las disposiciones neumticas las cuales, si bien se requieren cierta

destreza y experiencia en la construccin con Lego, permite conseguir resultados

espectaculares.

Motor


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Bsicamente existen 2 posibilidades de configuracin neumtica: las manuales y las

automticas. La diferencia entre ambas estriba en la bomba de aire. En el caso manual,

se utiliza el Technic pneumatic pump with large knob, que se observa en la Figura 100.De esta bomba de aire manual sale un tubo neumtico que va unido al conector central

del Technic pneumatic switch.

Figura 100: Bomba de aire manual y entrada al switch

Esta pieza es la encargada de dirigir el aire a la salida superior, con lo que el cilindro

neumtico (Technic pneumatic cylinder with 2 inlets) bajara, o a la salida inferior, con

lo que el pistn subira (Figura 101).

Figura 101: Accionamiento de la bomba manual

En el caso automtico, la configuracin es la que se puede observar en la Figura 102. El

motor gira continuamente y produce la compresin y expansin del Technic pneumatic

pump smalla travs de una polea. Ntese la utilizacin del Technic engine crankshaft

para producir un giro excntrico que permita dicha extensin y compresin del pistn de


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la bomba (esta pieza se utiliza tambin en los motores Lego para producir la

excentricidad en el cigeal). La salida de la bomba se conecta igualmente a la entrada

central del switch, cuyas salidas van a los cilindros neumticos.

Figura 102: Accionamiento neumtico automtico

Figura 103: Technic engine crankshaft

En el caso automtico hay que aadir el detalle importante de que el motor y la bomba

pueden estar funcionando continuamente sin que los interruptores estn dirigiendo el

aire a los cilindros, pues en la carrera de expansin se extrae del circuito neumtico el

aire que haya sobrado. Esto no ocurre as en el caso manual, en el que si se bombea airesin mover algn switch, el aire se queda acumulado en el circuito y, al cabo de varios

bombeos, la bomba no permite bajar su pistn.

En cuanto a los cilindros, existen varios modelos, que se pueden contemplar en la

Figura 104. Se diferencian esencialmente en el tamao y en el nmero de entradas de

aire que tienen.


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y viceversa, cuando el switch enve aire por alguno de los dos circuitos, uno de los

cilindros extender su pistn mientras que el otro lo contraer.

Figura 106: Cruce de tubos neumticos

Este hecho se puede aprovechar para hacer girar algn engranaje, si se conectan las

cabezas de los pistones a sendas cremalleras, como se muestra en la Figura 107.

Figura 107: Giro de engranaje de 16 dientes con cremalleras

Existe en Lego un plato giratorio, bastante utilizado en sus modelos oficiales, y que

puede resultar interesante en los robots que se diseen, para construir gras o

plataformas que realicen rotaciones amplias. Dicho plato cuenta con un engranaje en su

periferia de 56 dientes, que puede utilizarse en unin con un worm gearu otro engranaje

normal para producir el giro directamente. Otra opcin es utilizar el montaje de la figura

anterior para producir la rotacin de la plataforma, con un montaje como el de la Figura

108, en la que la parte superior gira solidaria al eje que montaba el engranaje de 16

dientes.


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Figura 108: Giro del plato usando cilindros neumticos

En ocasiones se necesita que con un solo switch se accionen simultneamente varios

cilindros, ya sea con movimientos cruzados como en el caso anterior o con movimientos

en el mismo sentido. Para conseguirlo basta con utilizar la T piece para unir las salidas

superior e inferior del switchcon todos los cilindros, mientras que la entrada central est

conectada a la bomba de aire. Esto funciona correctamente siempre que el nmero de

cilindros a mover no sea muy elevado. En efecto, si hay demasiados cilindros

conectados a un mismo switch, el aire que llega por la nica entrada no es suficiente

para moverlos a todos rpidamente, siendo necesario un tiempo de respuesta superior.Para paliar en parte este efecto es posible utilizar un montaje como el de la Figura 109.

En l se utilizan 2 conmutadores, el primero de los cuales mueve 2 cilindros y el

segundo 3. El detalle est en que el movimiento de uno de los cilindros del primer

switch se utiliza para accionar el segundo conmutador, con lo que con accionar dicho

primer switch se obtiene movimiento efectivo en 5 cilindros, aunque slo se puedan

aprovechar realmente 4 de ellos. En la figura se han realizado las conexiones inferiores

solamente, con objeto de no enmaraar excesivamente el dibujo.


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Figura 109: Circuito neumtico

Otro detalle constructivo que puede resultar de suma utilidad en modelos propios es el

que emplea los Technic trianglejunto con amortiguadores hidrulicos, como el Technicshock absorber 10L damped, que se mantiene en posicin cerrada (con el pistn

contrado) con aplicar una pequea fuerza, pero que recupera su forma natural (pistn

extendido) si se le aplica una perturbacin que lo saque de la anterior posicin de

equilibrio. De este modo, y gracias a la forma especial del trianglees posible crear un

movimiento de apertura suave y continuo, para acceder a zonas del robot que en

condiciones normales estn tapadas.


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Figura 110: Porta Pocket PC cerrado

Figura 111: Porta Pocket PC abierto

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