HIDRÁULICA • PRÓTESIS • RO

BOTS • PRO

GRA

MAS • MECÁNICA • POLEAS • M

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• DRO

NES

• MOVIMIENTO •

ACTIVIDADES DE CIENCIAS

Título original: Engineer Academy. ROBOTICS© 2018, Quarto Children’s Books Ltd.

© 2019, Grupo Edebé. Paseo de San Juan Bosco, 62 08017 Barcelona. España.

Autor: Rob ColsonIlustración: Eric Smith/Beehive Illustration

© de la traducción: Raquel Duato

Directora de Publicaciones Generales: Reina DuarteEditora: Marta Sans

ISBN: 978-84-683-4081-4Depósito legal: B.5516-2019

Impreso en China. Printed in China

www.edebe.com 

Atención al cliente: 902 44 44 41contacta@edebe.net

Las palabras en negrita están explicadas en el glosario de las páginas 62-63.

Rob Colson

ACTIVIDADES DE CIENCIAS

CONTENIDOSPRIMEROS PASOS ........................ 6

DISEÑO DE ROBOTS .................... 8

PANTÓGRAFO ..........................10

ARMONÓGRAFO ..................... 12

PROGRAMACIÓN DE UN ROBOT ...14

TARJETAS PERFORADAS ...... 16

ROBOT PINTOR ....................... 18

TRASPASO DE ENERGÍA ......... 20

PUENTE LEVADIZO...............22

REMOLCADOR CON GOMA ELÁSTICA ................................24

ELEVACIÓN DE UNA CARGA ...26

CABRESTANTE .......................28

NORIA ..................................... 30

COPIANDO NUESTROS CUERPOS ..32

DEDO ROBÓTICO ..................34

BRAZO MÓVIL .......................36

MIEMBROS ARTIFICIALES .......38

ARTICULACIÓN UNIVERSAL .. 40

ARTICULACIÓN ESFÉRICA ..41

Créalo Créalo

CréaloCréalo

CréaloCréalo

¡Prueba esto!

¡Prueba esto!

¡Prueba esto!

¡Prueba esto!

¡Prueba esto!

¡Prueba esto!

ROBOTS INDUSTRIALES.......... 42

PINZA HIDRÁULICA ........... 44

PINZA DE TIJERA ...................45

ROBOTS EN EL FRENTE ............. 46

CATAPULTA .............................48

CAÑÓN DE NUBES DE AZÚCAR ............................ 50

VEHÍCULOS ROBÓTICOS ..........52

GRÚA HIDRÁULICA ..............54

COCHE COHETE PROPULSADO POR UN GLOBO .....................56

ROBOTS AL RESCATE................58

MONTACARGAS ...................... 59

DESAFÍO DE ROBOTS CON CEPILLOS .......................61

GLOSARIO ..................................62

ÍNDICE .........................................64

Créalo

Créalo

CréaloCréalo

¡Prueba esto!

¡Prueba esto!

¡Prueba esto!

¡Prueba esto!

8

DISEÑO DE ROBOTSLos robots y las máquinas robóticas presentan numerosas formas y tamaños distintos, dependiendo del trabajo para el que hayan sido diseñados. Lo que todos tienen en común es la capacidad de llevar a cabo una serie de acciones de manera automática. Algunos funcionan mediante programas informáticos; otros, a través de mecanismos ingeniosos.

ROBOPERROAlgunos de los robots más sofisticados imitan los movimientos humanos y otros, los animales. SpotMini es un robot que se mueve como un perro. Sube escaleras y abre puertas.

9

DISEÑO ASISTIDO POR ORDENADORLos robots modernos están diseñados con ordenadores. Los ingenieros utilizan software para probar varios diseños sin construir nada en realidad y experimentar con una variedad de materiales y piezas. También usan ordenadores para dar a sus robots movimientos más efectivos estudiando los movimientos de los animales.

COPIA DE CARTASAlgunas de las primeras máquinas robóticas se usaron para crear copias. El tercer presidente de EE. UU., Thomas Jefferson (1743-1826), empleó un

polígrafo que copiaba sus cartas a medida que las escribía. Jefferson escribió casi

20 000 cartas a lo largo de su vida, y la máquina robótica le permitió conservar copias exactas de ellas.

Ala de murciélagoEsta ala de murciélago robótica, llamada Ro-bat, imita los aleteos de un murciélago de la fruta. Puede usarse con robots diminutos que llevarán cámaras y otros equipos a lugares de difícil acceso.

Robots diminutosEn el futuro, los nanorrobots de solo una mil millonésima parte de un metro de largo podrían usarse para tratar enfermedades. Nadando por el flujo sanguíneo, administrarán el medicamento a las células que lo necesiten.

Cola nadadora

Medicina

Glóbulo

Microcámara

10

DIS

EÑO

DE

ROBO

TS PANTÓGRAFOCréalo

Un pantógrafo es una máquina copiadora robótica. Este pantógrafo te permitirá hacer copias de una imagen el doble de grandes que el original. Sujeta un extremo mientras dibujas la imagen que deseas copiar. El lápiz trazará una copia ampliada en el lateral.

Necesitas:

Inserta una tuerca en el extremo de un tornillo que previamente has insertado en la pieza 99, tal como se muestra, y luego gírala de forma que las aletas del borde de la tuerca queden sujetas.

Inserta la pieza 96 en la pieza 95, como se indica.

1

299

96

72

95

Seis tornillos

Cinco tuercas

92 93

1413Sujeta este tornillo con la mano izquierda.

11

Encaja las piezas 92 y 93 en las pestañas de las piezas 95 y 99, tal como se muestra. Asegúrate de que la cabeza del tornillo queda en la parte interior.

Une las piezas 13, 14, 72 y 95 con tornillos, tal como se indica. No los aprietes demasiado. Fíjate en que el tornillo en el extremo de la pieza 72 no lleva tuerca.

Inserta un lápiz en la pieza de sujeción y gira el extremo del tornillo para fijarlo bien.

3 4

5

El lápiz dibuja una copia más grande.

Repasa la imagen que estás copiando con este tornillo.

12

ARMONÓGRAFOObjetivo: Crear una máquina de dibujo y observar cómo el balanceo de los péndulos puede trazar patrones geométricos.

Necesitas:Corta un pequeño trozo de cartón de 2 cm2 y haz un agujero en el centro con una chincheta. Sujeta el cartón con la cinta adhesiva en la mitad del palo. Esto será el soporte.

Crea un contrapeso con plastilina y sujétalo en un extremo del palo. Hazlo de forma que pueda deslizarse. Esto será el contrapeso ajustable del brazo. Repite la misma operación para crear el otro brazo.

Recorta un triángulo de cartón de unos 8 cm de altura y 12 cm de anchura, y dóblalo por la mitad. Será la bisagra. Sujeta el cartón con cinta adhesiva a los extremos de los palos y el rotulador en su sitio.

1

2

3

Dos pesos de aproximadamente el mismo tamaño, como unas piedras

Rotulador

DIS

EÑO

DE

ROBO

TS

Papel y cartón

Cuerda

Cinta adhesiva

Dos palos de unos 30 cm de largo

Plastilina

Marco de una puerta

Dos chinchetas

Libros

Dobla el cartón por aquí

¡Prueba esto!

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ACADEMIA DE INGENIERÍA

Repaso de Diseño de robotsComprueba tus conocimientos sobre cómo se diseñan robots.

• Los mecanismos robóticos pueden realizar tareas de manera automática.

• Los robots se diseñan usando ordenadores, que pueden probar nuevas ideas.

• Copiando el movimiento animal, los robots pueden imitar la naturaleza.

ConclusiónAl balancearse, los péndulos mueven el rotulador a lo largo de diferentes ejes creando patrones geométricos en espiral sobre el papel.

Sujeta un papel con cinta adhesiva a la portada de un libro y coloca el libro sobre una pila de dos o tres libros más en el suelo. Ata cada peso a un trozo de cuerda largo y pasa la cuerda por el agujero de cada soporte, de forma que haya un peso bajo cada brazo.

Ata cada cuerda a una chincheta y pide a un adulto que clave las chinchetas al marco de la puerta para que los pesos cuelguen en vertical. Coloca las piezas tal como se ve en la imagen y ajusta la cuerda y los contrapesos para que el rotulador se apoye levemente sobre el papel. Empieza a balancear los pesos en varias direcciones y observa los dibujos que puedes hacer en el papel. Ve cambiando la forma en que los pesos se balancean.

4

5

14

PROGRAMACIÓN DE UN ROBOT

Gira a la

derecha

Continúa

Gira a la izquierda

Detente aquí

Los robots son máquinas que hacen lo que les decimos. Las instrucciones se las damos a través de un código informático.

ALGORITMOSAntes de escribir el código para un robot, los programadores necesitan idear un algoritmo, que es una lista de normas que el robot debe cumplir. Es crucial ordenar los pasos correctamente. Si piensas en un algoritmo para vestirte por la mañana, es importante que te pongas los calcetines antes que los zapatos.

Utilizamos algoritmos constantemente en nuestras vidas diarias. Una receta es como un algoritmo para preparar una comida, mientras que el conjunto de indicaciones que se dan para encontrar un camino podrían considerarse también un algoritmo.

LENGUAJES DE PROGRAMACIÓNUna vez que has creado tu algoritmo, estás listo para escribir tu código. El código está escrito en lenguajes de programación, como Java y Python. Se trata de órdenes especiales colocadas en una secuencia lógica que el ordenador puede seguir.

15

Sabías que...?El primer programa informático se creó mucho antes que el primer ordenador. Lo escribió la matemática británica Ada Lovelace en la década de 1840. Se dio cuenta de que, usando algoritmos, las máquinas fabricadas para calcular sumas podían realizar otras tareas.

SOLUCIÓN DE ERRORESUn robot hará exactamente lo que se le

ordene, incluso si el programa tiene errores. Las instrucciones en un programa deben ser claras, y el orden de las instrucciones, correcto. Si el programador

se equivoca, el robot lo hará mal. Los errores en un programa se conocen como «bugs» en inglés y se suelen descubrir cuando el programa se pone en funcionamiento.

APRENDIZAJE AUTOMÁTICOLos robots suelen programarse de un modo que les permite aprender. Aprenden a jugar a juegos complicados como el ajedrez y el Go, jugando millones de partidas contra sí mismos. De esta manera, descubren nuevas estrategias y pueden acabar siendo mejores que cualquier ser humano.

16

PRO

GRA

MA

CIÓ

N D

E UN

RO

BOT TARJETAS PERFORADASCréalo

Estas tarjetas perforadas se insertan en la caja para crear códigos que podrían usarse para dar instrucciones a un robot. Utiliza el código en la página 17 para guiar a un robot al cuadrado correcto en su cuadrícula, luego prueba a crear tus propios códigos.

Necesitas:

Fabrica una caja para las tarjetas perforadas usando la pieza 105. Dobla el panel frontal de la caja (el frontal es el que tiene agujeros).

Introduce algunas de las tarjetas en la caja. Los laterales amarillos de las tarjetas deberían estar de cara, con los números en la parte superior.

Dobla los paneles laterales de la parte trasera y luego dobla los laterales de la frontal hacia atrás e inserta las pestañas en las hendiduras.

1 32

105

De 106 a 121

17

Tu robot solo puede moverse por una cuadrícula de 5 x 5. Utiliza el siguiente código para ordenarle que se

mueva a otra casilla de la cuadrícula. Para crear este código, necesitarás colocar hasta ocho tarjetas en la caja.

GUÍA AL ROBOT

Cada fila horizontal es una instrucción para mover a una casilla arriba, abajo, a izquierda o a derecha, dependiendo de qué puntos se hayan tapado. Una fila en blanco significa «No te muevas».

El código de arriba mueve al robot de la casilla superior izquierda a la casilla central más inferior. Elige un máximo de cuatro tarjetas para crear un código que dirija al robot por una ruta desde este punto a otra casilla. Si se requieren menos de cuatro movimientos, puedes dejar filas en blanco.

Fila 1

Fila 2

Fila 3

Fila 4

Arriba Abajo Izquierda Derecha

Pueden crearse miles de millones de códigos diferentes usando estas 16 tarjetas. ¿Puedes crear tus propios códigos para dar instrucciones a un robot?

Gira a la

derecha

Continúa

Gira a la izquierda

Detente aquí

18

PRO

GRA

MA

CIÓ

N D

E UN

RO

BOT ROBOT PINTOR¡Prueba

esto!

Objetivo: Crear un robot que hará dibujos sobre un papel y ajustar su configuración para programarlo de forma que elabore dibujos diferentes.

Necesitas:

Sujeta con cinta adhesiva el portapilas y el motor a un lado, asegurándote de que este no quede en el centro del vaso.

Sujeta los tres rotuladores con cinta adhesiva al interior del vaso con las puntas hacia fuera. Estas serán las patas de tu robot pintor.

1 Envuelve los cables del portapilas con los cables del motor, tal como se indica.

2

3

Pega cinta adhesiva en el eje del motor y dóblala de manera que la parte adhesiva quede hacia fuera. Ahora coloca la pinza de la ropa sobre este punto.

4

Vaso de plástico

Tijeras

Un palito de madera plano

Cinta adhesiva aislante

Tres rotuladores

Dos pilas AAA y un portapilas

Un motor de 1,5-3 voltios CC

Una pinza para la ropa

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Completa el proyecto sujetando con cinta adhesiva el palito de madera a la pinza para la ropa, tal como se indica, y decora tu robot como prefieras. Destapa los rotuladores y coloca el robot pintor sobre un trozo de papel. Pon las pilas en el portapilas y observa cómo se contonea.

Experimenta con tu robot pintor variando la longitud de las patas o la posición de la pinza para la ropa, que altera la distribución del peso. ¿En qué afecta a los dibujos?

5

6

ConclusiónEl robot pintor traza dibujos porque su peso no está equilibrado, eso hace que la vibración del motor lo mueva. Al cambiar la posición de la pinza para la ropa o la longitud de las patas, se varía la distribución del peso, lo que programa al robot para que trace nuevos dibujos.

ACADEMIA DE INGENIERÍA

Repaso de Programación

Comprueba tus conocimientos sobre programación.

• Antes de escribir un programa, tienes que crear un algoritmo para tu problema.

• Los programas están escritos en lenguaje de programación.

• Los errores en el código se conocen como «bugs» en inglés.

• Se puede programar a los robots para que aprendan de la experiencia.

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TRASPASO DE ENERGÍATodos los robots deben ser capaces de moverse. Para impulsar su movimiento, deben traspasar energía de un lugar a otro. Pueden hacerlo usando sistemas de engranajes.

ENGRANAJESLos engranajes son ruedas entrelazadas que transfieren el movimiento de una parte de una máquina a otra. Pueden cambiar la dirección o la fuerza del movimiento.

TREN DE ENGRANAJESUn tren de engranajes es un sistema de engranajes montados sobre una estructura. Los dientes se entrelazan, por lo que al mover un engranaje se mueven todos. Los engranajes de diferentes tamaños pueden acelerar o ralentizar el movimiento. La diferencia en tamaño se llama relación de transmisión. Se averigua dividiendo el número de dientes de un engranaje por el número del otro.

Rotación de engranajesCada engranaje gira en la dirección opuesta a los que se entrelazan con él. Arriba, si el engranaje B gira en el sentido contrario de las agujas del reloj, los engranajes A y C lo hacen en el sentido de las agujas del reloj.

Relación de transmisiónEl engranaje A gira dos veces por cada giro del engranaje B. Se trata de una relación de transmisión de 2:1.

A

A

B

B C

ENGRANAJES DE UNA BICICLETALos engranajes, o piñones, de una bicicleta están conectados entre sí a través de una cadena. Esto permite que el engranaje, o plato, en los pedales haga girar la rueda posterior en la misma dirección. Un engranaje más grande en la parte delantera conectado con uno pequeño atrás va bien para altas velocidades. Un engranaje más pequeño delante y uno grande en la parte trasera facilitan la subida de pendientes.