Después de resolver varias dificultades a nivel de la presentación y el movimiento de los monos, los siguientes temas a resolver eran: 1) el control de las palancas para liberar la cantidad de monos (algo así como la programación de los valores), y 2) la verificación de las respuestas del usuario. La segunda depende mucho de la primera.
Con el primer punto decidí que los valores no serían aleatorios, si no que sería una secuencia definida ("programada") en algún medio mecánico. Principalmente podría ser un árbol de levas o una variación del mismo que sería un tambor con salientes (al estilo del tambor de una cajita de música).
1) árbol de levas, 2) tambor de caja de música
Me incliné por la opción del tambor de la caja de música debido a que me ofrece mayor cantidad de combinaciones en comparación del árbol de levas.
La implementación de este tambor se realizaría mediante un cilindro de cartón con tornillos por salientes. La ventaja de los tornillos es que son fáciles de reemplazar por otros más largos o más cortos. Los tornillos son los responsables de mover las palancas, provocando el movimiento de los monos, al girar el tambor, las diferentes posiciones de los tornillos provocarían diferentes combinaciones en los movimientos.
Después de probar algunas opciones, se eligió el cilindro de un envase de papas tostadas Pringles, por su resistencia, el grosor de la pared y su tamaño.
Los tornillos fueron sujetados con tuercas y se les dio estabilidad mediante arandelas. Las mismas tuercas ayudaron a regular la longitud del tornillo sobre la superficie del cilindro.
¡Ahora sí! Ya tengo la "programación" de los movimientos de los monos... ¿cómo verificar la respuesta del usuario? Este fue mi tema durante varios días, ya de por sí la gente sabe que si me hablan les termino contando de este proyecto y les pido sugerencias. Este tema lo tocaré en el siguiente post.
¡Construí un nuevo prototipo esta vez con 5 monos (cinco mecasnismos)!
Este nuevo paso trajo consigo nuevos retos con el mecanismo del gatillo:
1) La cuña que es sujetada por la uñeta, comenzó a ceder en el momento tener contacto con la palanca al halar la cuerda. Por lo tanto se agregó una cuña en dirección contraria en la "espalda" de la original, con el fin de que brinde apoyo.
2) La base sobre la que se encuentra esa cuña (que es la conexión con el mono en la parte exterior) comenzó a pandearse durante la posición donde está sujeta por la uñeta (por la tensión del resorte). Para resolverlo creé una nueva base con un material más resistente.
Sin embargo, el profesor me sugirió crear una sola pieza equivalente a las dos cuñas del punto 1), lo cual le daría más fuerza.
3) La cuña se está desgastando por el uso, esto debido a la forma en que está cortada con respecto a las hebras de la madera. Al crear la nueva pieza propuesta en el punto 2), hay que tomar en cuenta la dirección de las hebras de la madera.
4) La palanca en algunas ocasiones queda más abajo que la uña, esto no por la acción del resorte de compresión de la palanca, sino por efecto de la gravedad. El problema es que cuando se hala la cuerda, la palanca entra por debajo de la pieza en lugar de quedar por encima, causando que no la sujete y que gradualmente la vaya deformando.
Para solucionarlo, los compañeros me proponen agregar un tope a la palanca. Se intenta cambiando el tornillo que está bajo la palanca, por uno más largo que impida que la palanca baje demasiado, pero no se encontró un tornillo del tamaño exacto que se requería. El segundo plan fue agregar una pequeña pieza de madera de balsa que se atornille con el mismo tornillo que sujeta el soporte de la palanca, de esta manera el tamaño estuvo más bajo control, y de paso se evita que el tornillo vaya a lastimar las manos o al cordón.
Hacer los mecanismos en un material débil nos ayuda a identificar las partes que con el tiempo, en el material fuerte final, eventualmente cederán al uso constante.
La primera versión del gatillo presentado en el post anterior provocaría tarde o temprano que la cuerda se rompa, además, la pieza utilizada como punto de apoyo para la palanca-uñeta no era adecuado y tendía a desarmarse. Por lo tanto planteo dos mejoras: 1) el uso de una polea para evitar que la cuerda se desgaste por el roce, y 2) replantear la manera de construir la palanca.
Esta es la nueva implementación:
Estos son los cambios que se muestran en el video:
Ahora bien, no funcionó :-( al principio el mecanismo trabajó perfecto y de repente esto pasó:
Cedió la unión entre la polea, el punto de apoyo de la palanca y la base, esto debido a dos fuerzas conjuntas: la presión en la polea al halar la cuerda y la presión que ejerce el resorte de tensión sobre la palanca transmitida al punto de apoyo.
Intenté hace una nueva versión atornillando la polea y el punto de apoyo, pero también cedió, por lo que decidí separa la polea y el punto de apoyo, y atornillar el punto de apoyo, tal como se muestra en la siguiente imagen:
Esto resolvió las presiones ejercidas por la totalidad del mecanismo sobre el punto de apoyo. Luego habrá que resolver cómo colocar la polea.
Siguiente problema: la base se está pandeando debido a la tensión. Una posible solución: agregar soporte en la base del producto final, con el fin de evitar que con el tiempo se pandee por la tensión de los resortes.
El siguiente reto: definir el mecanismo para controlar el movimiento de la palanca y por lo tanto, definir cuándo sí y cuándo no se debe presionar la palanca con el fin de liberar la tensión del resorte.
Existen muchos tipos de mecanismos y cuando viene la pregunta de cuál es el mejor para implementarlo en "Conté Monos" surgen muchas posibilidades. Esta entrada del blog resume algunas de las posibles opciones para realizar el movimiento de los monitos.
En general se busca un movimiento lineal en dos direcciones opuestas, sin importar la posición del artefacto respecto a la gravedad. La fuente de energía para producir el movimiento es algo que también habría que definir.
1. Repulsión Magnética
Este no es un mecanismo, pero fue la primera idea que tuve para implementar el movimiento de los monos. El objeto era mantener el mono en posición oculta mediante un resorte de tensión y provocar el movimiento en la dirección contraria a la aplicada por el resorte, colocando un imán en cada mono y activando de un electroimán. El imán del mono y el electroimán tendrían los polos colocados de tal manera que se provocara la repulsión.
La gran ventaja de esta primera idea era evitar el uso de mecanismos que pudieran ser dañados por la manipulación del niño sobre el mono. La gran desventaja, sin embargo, es que requiere mucha energía para mantener los monos mostrados al niño. Por lo cual se descarta.
2. Mecanismo de biela-manivela
El mecanismo de biela-manivela es una manera muy conveniente de obtener un movimiento lineal en dos direcciones a partir de un movimiento circular.La idea sería que ya no se requiera energía continuamente para sostener a un mono que ha sido mostrado, sino solamente para realizar el movimiento, una vez que el mono llega a la posición deseada, el motor se desconecta.
Para determinar la posición, se colocarían dos switches, uno a cada extremo, al activarse el switch de la posición deseada, el control electrónico desconectaría el motor, en caso contrario el motor sigue girando, provocando el movimiento en ambas direcciones.
La desventaja de esta opción es que se requiere un motor por cada uno de los monos, es decir, 10 motores.
La ventaja es que consume menos energía que el modelo de repulsión magnética.
3. Mecanismo de Piñón-Cremallera
El nuevo reto es, entonces, compartir la misma fuente de movimiento entre todos los monos y surge entonces la opción de utilizar un mecanismo de piñón-cremallera en combinación de un resorte de tensión. El resorte mantendría el mono oculto. Los piñones de los 10 monos girarían todos al mismo tiempo, pero un mecanismo de control haría que solo algunos de los piñones pudiera estar en contacto con la cremallera para poder provocar el movimiento hacia afuera.
Para sostener al mono, el piñón tendría un trinquete, como se muestra en la imagen.
Cuando el piñón fuera retirado de la cremallera, ésta quedaría libre, permitiendo que el resorte vuelva a su posición relajada, ocultando el mono.
La ventaja es que lograríamos compartir la misma fuente de movimiento y adicionalmente, agregando el resorte, se necesita energía sólo para una dirección de movimiento. Además, al igual que con el mecanismo de biela-manivela, no se requiere energía para sostener el mono, sino solo para moverlo.
La desventaja es que el mecanismo se vuelve mucho más complejo.
4. Mecanismo de Gatillo
Este es el esquema normal de un gatillo:
A partir de este esquema, planteo la siguiente estructura para un mecanismo de gatillo.
La primera diferencia que existe entre esta propuesta y las anteriores, es que la posición relajada del mecanismo es mostrando el mono y no ocultándolo, lo cual provee la posibilidad de utilizar la energía en todos los monos al mismo tiempo en un movimiento que todos deben realizar: ocultarse. Aunque los que ya están ocultos no lo necesitan.
En general, algún medio realizarían el movimiento del mono hacia abajo para ocultarlo, y una uñeta-palanca se encargaría de sostener la energía potencial adquirida.
Luego un mecanismo de control manipularía la uñeta-palanca, para liberar aquellos monos que requieran ser mostrados.
El nuevo planteamiento ahora es la manera de ocultar todos los monos al mismo tiempo. Considerando que en el último prototipo hay cinco arriba y cinco abajo, con movimientos opuestos, planteé el siguiente mecanismo de barras accionado mediante una palanca:
Esta es la implementación realizada (con cartón de presentación y madera de balsa):
Sin embargo, una vez construido, me di cuenta de que el mecanismo no realizó el movimiento esperado. Por lo tanto esta opción para ocultar todos los monos, fue desechada.
Esto me llevó a buscar otra solución, más sencilla aún: mediante cuerdas halar a todos los gatillos al mismo tiempo para ocultar a todos los monos (los que ya estén ocultos no serán movidos).
Esta es la implementación realizada del mecanismo de gatillo, cargado mediante cuerdas y accionado mediante una palanca:
Este es el gatillo en su posición tensa:
Y este es el gatillo en su posición relajada:
Durante la construcción del mecanismo, se encontró que hay dos partes sometidas a un mayor esfuerzo, lo cual indica que en el material final se les debe reforzar: 1) la cuña que será sostenida por la uñeta y 2) la sección donde se sujeta la cuerda.
Pero para efectos del tema que nos interesa, prefiero como Wikipedia lo define:
"Se llama mecanismo a un conjunto de sólidos resistentes, móviles unos respecto de otros, unidos entre sí mediante diferentes tipos de uniones, llamadas pares cinemáticos (pernos, uniones de contacto, pasadores, etc.), cuyo propósito es la transmisión de movimientos y fuerzas." http://es.wikipedia.org/wiki/Mecanismo
Existe una gran diversidad de mecanismos y muchos sitios web que los ilustran. Estos son algunos muy interesantes:
De acuerdo a Jean Piaget, los niños en su desarrollo cognitivo pasan por diferentes etapas cognitivas caracterizadas por la manera en que se adquieren los conocimientos (prevalencia de la acomodación o de la adaptación) . Las etapas son determinadas por diversas pruebas, entre las cuales se encuentran las denominadas "pruebas de conservación" que incluyen:
Prueba de conservación de la cantidad continua en líquidos.
Prueba de conservación de la cantidad continua en sólidos.
Prueba de conservación del volumen.
Prueba de conservación del número.
La prueba de conservación del número (que es la que me interesa para efectos de "conté monos"), consiste en colocar igual cantidad de elementos equidistantes en dos hileras rectas y preguntarle al niño cuál de las dos hileras tiene más, luego apilar los objetos de una de las hileras o cambiar la distancia entre objetos para que una hilera sea más grande que la otra y volver a preguntarle al niño cuál tiene más elementos.
Existen varias etapas cognitivas, pero las dos que son del interés para este proyecto son la preoperacional y la operacional concreta. En ambas etapas el niño o niña logra determinar que cuando los elementos están equidistantes, las cantidades son las mismas.
Cuando se pasa al segundo paso, comparando la hilera intacta contra la pila de objetos o la hilera más larga, en la etapa preoperacional, el niño no relaciona los estados iniciales y finales del proceso, ignorando la transformación dinámica intermedia, es decir, que el niño no se da cuenta que ambos estados son iguales y suele responder que la hilera más larga tiene más objetos. Sin embargo, en la etapa operacional concreta, se puede observar reversibilidad del pensamiento por compensación o reciprocidad, es decir, que un aspecto de la situación (espacio entre elementos de una hilera) compensa otra (mayor densidad en los elementos de la otra hilera) y que conducen al mismo punto de partida.
Las edades específicas en que un niño o niña están en una u otra etapa no dependen de su género, pero sí de los estímulos recibidos. Por ejemplo, se suele encontrar grandes diferencias entre los niños de zonas rurales y los niños de zonas urbanas.
A partir de esta nueva información, determino que se podría establecer un nuevo nivel para el juego, uno que muestre los monos siempre en grupos de máximo cinco, nunca con espacios sin llenar y siempre del mismo lado, para facilitar la relación entre cantidad y longitud del conjunto de monos.
