Disseny, càlcul i fabricació d'un mecanisme d'aranya caminadora tipus Theo Jansen

Aquest treball final de grau es basa en la construcció d’una maqueta docent. Es tracta d’un mecanisme inspirat en les obres de Theo Jansen, físic i artista holandès, anome nades “Strandbeests”. El mecanisme de Theo Jansen copia la forma de caminar dels mamífers de quatre potes, i té la peculiaritat que és d’un sol grau de llibertat. El treball inclou el disseny integral, càlculs i la producció i muntatge dels components. El projecte que es presenta ha requerit la recerca d’informació sobre aquest tipus de mecanisme de barres. S’han realitzat els càlculs cinemàtics i dinàmics del mecanisme per dos camins. En primer lloc, analíticament utilitzant expressions matemàtiques vis tes en el grau d’enginyeria mecànica que s’han implementat en un full de càlcul. En segon lloc, per simulació utilitzant el software CAD PTC Creo que incorpora un mòdul per simular mecanismes. Per a la fabricació de la maqueta s’han utilitzat processos disponibles a l’EPSEM: la impressió 3D, el tall per làser i el fresat per control numèric. Amb el procés de càlcul finalitzat s’observen resultats molt similars comparant els dos mètodes de càlcul cinemàtics i dinàmics. El procés de disseny ha estat iteratiu i conti nuat, amb millores progressives fins a l’obtenció del disseny definitiu. S’ha aconseguit la fabricació de tots els components tal i com s’havien dissenyat, culminant el projecte amb el muntatge del conjunt i el funcionament esperat. El mecanisme construït serà utilitzat com a maqueta docent per l’aprenentatge dels futurs enginyers de l’EPSEM.
This final degree project is based on the construction of a teaching model. It is a mech anism inspired by the works of Theo Jansen, a Dutch physicist and artist, called “Strandbeests”. Theo Jansen's mechanism copies the way that four-legged mammals walk, and has the peculiarity that it has only one degree of freedom. The work includes the integral design, calculations and the production and assembly of the components. The project presented here required a search of information on this type of bar mecha nism. The kinematics and dynamics calculations of the mechanism have been carried out in two ways. Firstly, analytically using mathematical expressions seen in the me chanical engineering degree that have been implemented in a spreadsheet. Secondly, by simulation using the CAD software PTC Creo, which incorporates a module for sim ulating mechanisms. For the manufacture of the model, processes available at EPSEM were used: 3D printing, laser cutting and numerical control milling. With the calculation process completed, very similar results are observed when com paring both kinematic and dynamic calculation methods. The design process has been iterative and continuous, with progressive improvements until the final design was ob tained. The manufacture of all the components as designed has been achieved, culmi nating the project with the assembly of the parts and the expected operation. The mechanism built will be used as a teaching model for future EPSEM engineers.