Robot que dibuja garabatos

Qué va a aprender

• Que una masa que gira descentrada produce una fuerza que cambia de dirección (fuerza centrífuga) y hace vibrar todo el cuerpo.
• Cómo cerrar un circuito simple con pila, interruptor y motor, y que invertir los cables invierte el giro.
• Que el reparto de pesos y el ángulo de las patas deciden si el robot gira en círculos, avanza o se queda quieto.
• Que un sistema sencillo con un poco de azar genera dibujos imposibles de repetir (arte generativo).

Prepara antes

• Pon pilas nuevas en el portapilas y prueba el motor uniendo sus cables: el eje debe girar rápido.
• Imprime la plantilla A al 100 %.
• Corta los trozos de goma de borrar (15 × 10 × 8 mm) y pínchalos si los niños son pequeños.
• Cubre la mesa con el papel grande y sujeta las esquinas con cinta: el robot tiende a salirse.
• Ten a mano los tapones de los rotuladores: si se dejan destapados mucho rato, se secan.

Materiales y herramientas

• Vaso de plástico duro — 1
  200–250 ml, boca de Ø 70–78 mm, fondo de Ø 45–55 mm, ≈ 9 cm de alto (vaso de fiesta reutilizable o de yogur grande)
• Rotuladores — 3
  de punta gruesa, lavables, Ø ≈ 12 mm, de 3 colores distintos
• Motor de corriente continua tipo 130 — 1 comprar
  3–6 V, ≈ 6000–9000 rpm, cuerpo 25 × 20 × 15 mm, eje Ø 2 mm × 8 mm, con cables soldados
• Portapilas 2 × AA con interruptor — 1 comprar
  con cables rojo (+) y negro (−) y 2 pilas AA de 1,5 V (3 V en total)
• Goma de borrar — 1 trozo de 15 × 10 × 8 mm
  goma blanda (≈ 2 g): es el contrapeso
• Cartón corrugado — 1 trozo de 10 × 10 cm
  3–4 mm, para el calzo del motor
• Cinta americana o de carrocero — ≈ 60 cm
  para sujetar patas y portapilas
• Barritas de silicona — 1
  para pistola de silicona caliente
• Papel grande — 1 hoja de 50 × 70 cm o 4 A3 unidas con cinta
  papel de embalar o rollo de papel kraft

Herramientas

• Pistola de silicona caliente — pegar calzo, motor y contrapeso adulto
• Tijeras — cortar la plantilla, el calzo y la goma de borrar
• Alfiler o aguja gruesa — hacer el agujero en la goma de borrar adulto
• Barra de pegamento — pegar la plantilla sobre el cartón

Piezas y plantillas

• A · Plantilla de posición de las patas ×1 — papel
• B · Calzo del motor ×3 — cartón corrugado 3–4 mm
• C · Contrapeso ×1 — goma de borrar
• D · Patas ×3 — rotulador Ø 12 mm

Paso a paso

1. Prueba el motor

   Pon 2 pilas AA en el portapilas. Retuerce el cobre del cable rojo sobre un terminal del motor y el negro sobre el otro, y enciende el interruptor: el eje debe girar muy rápido. Apaga.

   Comprueba: Si no gira, revisa las pilas (el lado plano − contra el muelle) y que el cobre toca el terminal.

2. Marca las patas

   Recorta la plantilla A. Pon el vaso boca abajo centrado sobre ella y marca con rotulador en el borde del vaso las 3 rayas, separadas 120°.

3. Pega la primera pata

   Con el vaso boca abajo, apoya un rotulador por fuera sobre la primera marca, con la punta (sin tapón) asomando 25 mm por debajo del borde. Déjalo apoyado a lo largo de la pared: como el vaso es más ancho por la boca, el rotulador ya queda abierto unos 8° (la punta, unos 15–20 mm más hacia fuera que el capuchón). Sujétalo con dos vueltas de cinta: una cerca del borde y otra cerca del fondo.

4. Pega las otras dos patas

   Repite con los otros 2 rotuladores en las otras marcas, con la misma medida de 25 mm. Pon el robot sobre la mesa con los tapones puestos y comprueba que se apoya solo en las tres puntas.

   Comprueba: Ni el borde del vaso ni la cinta tocan la mesa; el robot no cojea. Si cojea, desliza una pata hasta igualarla.

5. Haz el calzo

   Corta 3 rectángulos de cartón B de 30 × 22 mm y pégalos uno sobre otro con cola o silicona: un bloque de 10 mm de alto.

6. Pega el calzo y el motor adulto

   Pega el calzo sobre el fondo del vaso (ahora arriba), pegado al lado que mira a uno de los 3 huecos entre patas, nunca hacia una pata: el contrapeso chocaría con el rotulador que sobresale por encima del fondo. Pega el motor tumbado encima, con el eje apuntando a ese hueco y sobresaliendo 6 mm del borde del fondo. Pon silicona en los costados del motor, nunca en el eje ni en los agujeros de ventilación.

   Comprueba: Gira el eje con los dedos: debe moverse libre.

7. Prepara el contrapeso adulto

   Corta un bloque de goma de borrar de 15 × 10 × 8 mm. Haz un agujero con un alfiler a 4 mm de un extremo, atravesando la cara de 15 × 10. Ensártalo en el eje del motor 5 mm y fíjalo con una gota pequeña de silicona.

   Comprueba: Gira el contrapeso con el dedo: da la vuelta entera sin rozar el vaso ni el calzo.

8. Pega el portapilas

   Coloca el portapilas en vertical sobre el lateral del vaso, en otro de los huecos entre patas (no en el que mira el eje del motor), con el interruptor hacia fuera. Sujétalo con dos vueltas de cinta americana alrededor de todo el vaso.

   Truco: Si el robot se vuelca hacia el portapilas, súbelo un poco o pásalo al tercer hueco, el que queda libre.

9. Conecta y ordena los cables

   Une los cables del portapilas con los del motor retorciendo el cobre 3 vueltas y cubre cada unión con cinta aislante. Pega los cables al vaso con cinta para que no se enreden en el contrapeso.

   Comprueba: Ningún cable queda a menos de 2 cm del contrapeso.

10. Destapa y prueba

    Pon el robot en el centro del papel grande, quita los 3 tapones y enciende el interruptor. Debe empezar a temblar y moverse a saltitos dejando un trazo de 3 colores.

11. Ajusta el movimiento

    Si solo tiembla en el sitio, abre más las patas (puntas 5 mm más hacia fuera) o cambia el contrapeso por uno mayor. Si se vuelca, junta las patas o baja el portapilas. Prueba 30 segundos después de cada cambio.

    Truco: Una pata un poco más corta que las otras dos hace que el robot gire en círculos alrededor de ella.

12. Apaga y tapa

    Cuando termines, apaga el interruptor y pon enseguida los tapones a los rotuladores: si se quedan abiertos más de 15 minutos empiezan a secarse.

¿Funciona? La prueba

Pon el robot en el centro de una hoja de 50 × 70 cm, enciende y cronometra 1 minuto. Marca con un lápiz el punto de salida y el de llegada.

Qué debe pasar: El robot vibra con un zumbido y se desplaza a saltitos a unos 1–3 cm/s, girando y dejando espirales y lazos de tres colores. En 1 minuto suele recorrer de 10 a 30 cm desde la salida. Si no se mueve nada, el contrapeso es pequeño o las patas están muy juntas.

Si algo falla

• El motor gira pero el robot no se mueve — Contrapeso demasiado ligero o centrado, o patas muy juntas. Solución: Usa un contrapeso más grande o con el agujero más cerca del extremo. Abre las patas hacia fuera.
• El robot se vuelca — Patas muy abiertas o demasiado peso a un lado. Solución: Junta las patas, baja el portapilas o pásalo al otro hueco libre entre patas (nunca al del eje del motor).
• El motor no gira — Pilas al revés o gastadas, cable suelto o contrapeso rozando. Solución: Revisa las pilas, las uniones y gira el eje a mano: si roza, separa el contrapeso del vaso.
• El contrapeso sale volando — Agujero grande o sin pegamento. Solución: Pincha otro trozo de goma con un agujero justo y fija con silicona. Prueba siempre con la cara lejos del robot.
• Las patas no pintan — Las puntas no tocan el papel o el rotulador está seco. Solución: Iguala las tres patas a 25 mm. Cambia el rotulador.
• Siempre gira en el mismo círculo pequeño — Una pata es más corta o el robot está desequilibrado. Solución: Iguala las patas para que vague más; o aprovéchalo para hacer círculos y espirales a propósito.

Seguridad

• El contrapeso gira a miles de vueltas por minuto: no acerques los dedos, el pelo largo ni los cables mientras esté encendido.
• La silicona caliente quema: la usa un adulto.
• Usa rotuladores lavables y protege la mesa con papel: el robot se escapa del borde.
• No dejes el motor encendido si está bloqueado: se calienta. Apaga el interruptor.
• El alfiler para pinchar la goma lo maneja un adulto.

La ciencia detrás

Para los niños

El motor da vueltas muy, muy deprisa. Si en su eje pones una goma bien centrada, gira suave. Pero si la pones torcida, a un lado, la goma tira del motor hacia un lado, luego hacia el otro, luego al otro... cientos de veces por segundo. Es como cuando una lavadora centrifuga con la ropa amontonada en un lado y se pone a bailar. Todo el robot tiembla, sus patas dan saltitos minúsculos y, como cada pata es un rotulador, deja dibujado por dónde ha pasado.

Para el adulto

Una masa m que gira a velocidad angular ω a una distancia r del eje necesita una fuerza centrípeta F = m·ω²·r, que el eje ejerce sobre la masa; por reacción, la masa tira del motor con una fuerza de igual módulo que gira con ella. Con m ≈ 2 g, r ≈ 4 mm y ≈ 6000 rpm (ω ≈ 630 rad/s) bajo carga, F ≈ 0,002 · 630² · 0,004 ≈ 3 N, del orden del peso del robot (≈ 1,1 N para 110 g): por eso las patas llegan a despegarse y el robot se desplaza a saltos. Como la fuerza tiene componentes horizontal y vertical que cambian con cada vuelta, el rozamiento con el papel es asimétrico y aparece un desplazamiento neto y una rotación; la dirección depende del ángulo de las patas, del reparto de masas y de pequeñas irregularidades, de ahí el carácter caótico del dibujo. Los móviles usan el mismo principio (motor ERM, Eccentric Rotating Mass) para vibrar. El motor 130 a 3 V consume ≈ 150–300 mA: dos pilas AA alcalinas duran varias horas de uso.

• vibración: movimiento de ida y vuelta muy rápido.
• contrapeso excéntrico: peso colocado fuera del centro de un eje que gira.
• fuerza centrífuga: el tirón hacia fuera que notas cuando algo gira rápido.
• motor eléctrico: máquina que convierte la electricidad en giro.
• arte generativo: dibujos creados por una máquina siguiendo reglas y un poco de azar.

Por edades

• 5–7 años: El adulto pega el motor, el calzo y el contrapeso. El niño marca las patas, las sujeta con cinta, conecta los cables retorciéndolos y decora el vaso con ojos y antenas. Céntrate en «la goma torcida hace bailar al robot».
• 8–10 años: Montan todo salvo la silicona y el alfiler. Que ajusten patas y contrapeso hasta conseguir el movimiento que quieran.
• 11–12 años: Que calculen la fuerza del contrapeso (F = m·ω²·r) y la comparen con el peso del robot, y que diseñen un robot que dibuje sobre todo círculos o sobre todo líneas.

En grupo o en clase

Equipos de 3, un robot por equipo (≈ 3 € en motor y portapilas). Antes de la sesión: probar todos los motores, cortar y pinchar los contrapesos, y si los niños son pequeños (5–7 años), pegar con silicona el calzo y el motor. Sesión de 60 min: 10 min de demostración, 30 min de montaje, 20 min para dibujar un mural colectivo en un rollo de papel kraft de 3 m en el suelo, con cada robot en una zona. Ten pilas y rotuladores de repuesto.

Retos

• Haz que el robot dibuje una espiral cada vez más grande.
• Añade una cuarta pata: ¿se mueve mejor o peor?
• Construye un robot con el motor en vertical (eje hacia arriba): ¿cómo cambia el dibujo?
• Pon un «parachoques» de cartón alrededor para que rebote en una caja de 40 × 30 cm sin salirse.

Más proyectos gratis

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• Araña de seis patas articuladas

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