Robot sparring de entrenamiento I

En esta serie de artículos voy a mostrar cómo construir un robot de entrenamiento para defensa personal y artes marciales. He bautizado el invento con el nombre Octopussy, ya que permite instalar numerosos brazos y piernas para simular diferentes tipos de golpes y patadas dirigidos a todas las partes del cuerpo. Se controla mediante un ordenador, una placa Arduino y un programa que puedes descargar en este enlace. También proporciono el código fuente del programa para el que quiera hacer modificaciones. Está escrito en C# con Visual Studio 2017.

Al igual que con el saco podemos entrenar la técnica y la fuerza, con este robot podemos entrenar la velocidad, la atención y los reflejos. A lo largo del artículo explicaré cómo construir los diferentes componentes y pondré enlaces para que podáis conseguir todas las piezas. El sistema es totalmente desmontable, de manera que se puede guardar después de su uso si no disponéis de un espacio para tenerlo siempre montado. En este video podéis ver una demostración de su funcionamiento (si no puedes ver el vídeo, aquí tienes un enlace a YouTube):

Estructura del robot

La estructura del robot está formada por dos tubos rígidos de PVC de 5 cm de diámetro y 2 metros de altura. También necesitaréis un pedazo de tubo adicional para cada uno de los brazos. Los tubos de PVC se pueden adquirir en tiendas de suministros para fontanería, normalmente tienen una longitud de 5 metros, pero podéis pedir que os los corten en la misma tienda a la medida deseada. También es posible comprar algún metro más por separado, ya que con el metro sobrante posiblemente no sea suficiente.

Los tubos de 2 metros de altura se colocarán en vertical para sujetar los brazos y piernas izquierdos y derechos, más o menos a una distancia igual a la distancia entre vuestros hombros. Para que la estructura sea sólida, hay que construir una base pesada para cada uno de los tubos. Yo he utilizado una tabla de cortar de plástico de 60 x 40 x 2 cm, que he cortado en dos mitades de 30 cm de ancho. Debajo de las tablas he pegado unas placas de goma para que se agarren bien al suelo y no se muevan al golpear. Para aumentar el peso de la base, he añadido un disco de 10 Kg:

En cada una de las bases he atornillado unas regletas de 12 conexiones para los cables eléctricos, como se puede ver en la figura 4. 6 de estas conexiones son para la alimentación de 12 V de los motores, las otras 6 son para la masa. En la figura 1 podéis ver los cables para los motores, en rojo y negro, que suben por el tubo de PVC hacia cada uno de los motores. Para cada motor, he colocado otra regleta a la altura adecuada, de manera que el motor se pueda conectar y desconectar con facilidad, como se muestra en la figura 3. Yo he colocado regletas de 4 conectores, pero con 2 conectores serían suficientes, uno para los 12 V y otro para la masa. En la figura 3 también podéis ver las abrazaderas que se utilizan para sujetar los motores y los brazos, como explicaré más adelante.

Para sujetar el tubo a la base, he utilizado un soporte para barra de armario y un tubo de aluminio de 25 mm de diámetro, que se sujeta a la tabla base y se introduce dentro del tubo de PVC. En la figura 2 podéis ver los tornillos que atraviesan las dos barras para sujetar la una a la otra. El soporte de barra de armario tiene un tornillo para sujetar la barra de aluminio, en la que se debe realizar un pequeño agujero para que quede bien sujeta por dicho tornillo:

El límite de 6 brazos por cada lateral es arbitrario. Yo lo he elegido porque considero que son suficientes para todas las combinaciones de golpeo. En la siguiente imagen podéis ver más o menos a qué altura he situado las distintas conexiones:

Estos son los diferentes puntos de golpeo. Las letras L y R se refieren a los lados izquierdo y derecho, respectivamente:

• SL/SR: se trata de un golpe de arriba abajo como el que se puede dar con un palo.
• RL/RR: golpes rectos, como puede ser un directo. Yo los sitúo a la altura de la cara, pero se pueden situar también en cualquiera de los otros conectores.
• HCL/HCR: golpe circular alto, a la altura de la cabeza.
• MCL/MCR: golpe circular medio, a la altura de la cintura.
• LL/LR: patadas.
• LCL/LCR: golpes circulares bajos, dirigidos a las piernas.

En la imagen también podéis ver el cable de conexión de la torre lateral con la fuente de electricidad para controlar los motores, que se conecta a la regleta que está en la base. Podéis sujetar este conector al tubo de PVC con una tira de velcro cuando el aparato esté recogido. Los cables sueltos son muy molestos.

Para sujetar toda la estructura, he aprovechado una barra de dominadas, que tiene la anchura ideal:

Para sujetar los tubos de PVC a la barra de dominadas, utilizo unas tiras de velcro para sujetar cables, que permiten una sujeción sólida fácil de desmontar, como se puede ver en la figura 1:

En los tubos de PVC es fácil atornillar sujeciones para colocar complementos, como el dispositivo de la figura 2, que explicaré en el siguiente artículo, y que sirve para tener un estímulo visual que nos indique por dónde va a venir el golpe, ya que, al estar el aparato completamente inmóvil, necesitamos algún estímulo que simule el movimiento del adversario o nos comeremos todos los golpes. En la figura 3 podéis ver unos paos para que también podamos golpear nosotros. Están sujetos a los tubos laterales con goma de tirachinas, para que los golpes se absorban bien y el aparato no se mueva.

Estas torres laterales se pueden guardar con facilidad en poco espacio, usando cobertores de sombrilla para protegerlas. No olvidéis sujetarlas a algo o el viento las tirará. Yo uso tiras de velcro, que son fáciles de poner y quitar:

Brazos de golpeo

Para cada uno de los diferentes golpes necesitaremos dos elementos: un brazo y un motor eléctrico. El modelo de motor que yo he elegido tiene varias ventajas; es un cilindro de 5 cm de diámetro, por lo que lo podemos sujetar usando abrazaderas del mismo calibre que para los tubos. También tiene una rosca al final del eje que nos permite usar una tuerca para sujetar una polea, y un agujero en el eje para fijar la polea y que no resbale al girar. Son motores de 12 V, al igual que la fuente de alimentación que utilizo:

A los motores habrá que añadirles una polea, para que puedan conectarse y mover los brazos:

Estas poleas me ha costado encontrarlas. Son de Leroy Merlin, aunque os valdrá cualquiera con medidas similares. El orificio del eje debe ser de 8 mm; si es más pequeño hay que agrandarlo con una broca. En la figura 2 podéis ver que he añadido un tornillo con una arandela dentada para sujetar el cable de unión con los brazos, y en la figura 3 podéis ver una forma de bloquear la polea con un tornillo para que no resbale.

Para sujetar los motores y los brazos a los tubos de PVC, utilizo abrazaderas de iluminación de calibre 50 mm, que se pueden unir entre sí mediante un tornillo y tuerca para sujetar elementos a los tubos laterales con cualquier ángulo:

Aunque existen modelos de abrazadera dobles, es mejor comprarlas simples. Las dobles tienen la tuerca soldada a una de las abrazaderas y la otra gira libremente, por lo que no sirven para sujetar, a menos que bloqueemos el giro. El tornillo que usemos para unir las dos abrazaderas no debe tener más de 3 cm de longitud, y es más cómodo que se pueda apretar usando una llave Allen. Los motores se deben sujetar con cuidado, ya que se pueden deformar si apretamos demasiado, y soltar si apretamos demasiado poco.

Golpes circulares

Los golpes circulares simulan piernas, palos o brazos y, como su nombre indica, realizan un semicírculo alrededor de un eje. Se componen de un motor y de un brazo. Yo he utilizado churros de piscina para los brazos, ya que pesan muy poco y se pueden cortar a la medida deseada. El peso es importante, ya que los motores no podrían mover con rapidez brazos demasiado pesados. Este material también permite dar forma al brazo para simular diferentes tipos de golpe circular.

En la figura 1 se puede ver uno de estos brazos con una incisión que sirve para introducir el eje de giro, como se muestra en la figura 2. También podéis ver un trozo de goma de tirachinas que se sujeta dentro del brazo con un simple nudo. Esta goma se sujeta al tubo de PVC lateral para que el brazo vuelva a su posición inicial después de dar el golpe. Como el brazo pesa poco, no es necesario que esté muy tensa, lo que podría hacer que el golpe fuera demasiado lento. La cuerda que sobresale en la figura 2 se sujeta a la polea del motor para mover el brazo, como veremos más adelante.

Para construir el eje de giro, necesitaremos una abrazadera, una polea que sujete el eje, un perno semirroscado que haga de eje, una pequeña barra que sujete por dentro el brazo en horizontal, y un par de piezas que sujeten esta barra:

En la figura 4 se puede ver la barra de unos 20 cm de largo que será el esqueleto del brazo. Yo he usado una barra de aluminio de 20 cm, porque es ligera, fácil de trabajar y resistente, pero podéis usar otro material. Tiene un orificio para introducir la punta del eje, que no es necesario que atraviese del todo la barra. He utilizado una broca de 8 mm porque este es el diámetro del perno que hace de eje. Las piezas que sujetan la barra por los lados están hechas a partir de arandelas de 5 cm, que he cortado con una sierra de metales y he perforado para poder sujetarlas con un tornillo. He limado unas acanaladuras para sujetarlas a la barra con bridas de plástico. Las arandelas de goma son opcionales. En mi caso, sirven para ajustar la barra de aluminio al diámetro interior del brazo. En la figura 2, podéis ver el perno introducido en la polea de sujeción. La arandela de acero sirve para proporcionar una base de giro sólida, ya que la abrazadera es de aluminio y podría rayarse y ofrecer resistencia. Es posible que tengáis que limar la cabeza del perno para que gire sin rozamiento.

En la figura 3 podéis ver el perno y la polea desde otra perspectiva. El perno mide 10 cm de largo y 8 mm de diámetro. El orificio lo he tenido que hacer yo con una broca de acero de unos 3 mm, para poder sujetar las piezas laterales a su través. Esto no es precisamente fácil, así que, si no sabéis cómo hacerlo, o no tenéis un taladro adecuado, tendréis que recurrir a algún amigo o conocido manitas. Las acanaladuras de la polea sirven para sujetarla con bridas a la abrazadera para que no se mueva. Esta es la opción más sencilla que he encontrado. En la figura 1 podéis ver el eje completamente montado, con la cuerda o cable de conexión con el motor. La tuerca del perno sirve para darle una base de apoyo a la barra de aluminio.

En la siguiente imagen tenéis un ejemplo de cómo montar un golpe horizontal usando un tubo de PVC como base:

Para este montaje serán necesarias 5 abrazaderas: 2 para el motor, 1 para el eje y otras 2 para sujetarlo al tubo lateral. Si os preguntáis por qué no usar como eje el propio motor, la respuesta es que, debido a la inercia, el motor girará muy despacio (esto se debe a la longitud del brazo, no a su peso). Con este sistema, el motor arrastra el brazo, no lo hace girar, y usa la ley de la palanca, por lo que el golpe tiene la velocidad suficiente. Cosas de la física.

Los golpes circulares verticales, como las patadas o los palos, se montan igual, pero no es necesario un tubo adicional, ya que se pueden sujetar directamente al tubo lateral:

No hagáis caso de la rueda dentada que hay en el eje. Se trata de un experimento fallido que me dio pereza quitar. En principio, la dirección de giro del motor es indiferente, pero si queréis que gire en la dirección contraria, solo tenéis que conectar los cables al revés.

Golpes rectos

Los golpes rectos son más difíciles de construir, aunque para mí son los más interesantes. Aquí el motor debe arrastrar el brazo una longitud mayor, por lo que tendremos que montarlo sobre una guía horizontal. Yo he utilizado guías de cajón de 40 cm montadas sobre un tubo de PVC de la longitud adecuada, en mi caso, unos 50 cm.

En la figura 1 podéis ver el montaje completo. La guía va sujeta al tubo usando dos tornillos. Es importante dejar una separación suficiente para que la guía no choque con la abrazadera, que se coloca al principio del tubo. Poned siempre la palometa en la parte de abajo del tubo. En la figura 2 podéis ver el brazo extendido. Los agujeros en el tubo que se ven en la figura 3 son para poder apretar los tornillos de sujeción, y el tope de la figura 4 impide que la guía se salga al recoger el golpe. Si compráis las guías que os indico en el enlace, tendréis que quitar con cuidado la pieza de plástico que indico en la siguiente imagen, porque sirve para frenarla. Si la guía se desmonta, es complicado volverla a montar:

Las tiras negras en el brazo están hechas con cinta americana, y sirven como refuerzo en los puntos de sujeción a la guía:

En la figura 1 podéis ver el detalle de los tornillos de sujeción, con arandelas y tuercas que hacen de separadores. Es importante usar unos tornillos con la cabeza más plana posible, para que no rocen con la guía. La cabeza del tornillo debe estar dentro de la guía, la sujeción al tubo se realiza con una tuerca.

El brazo va cosido al segmento superior de la guía, que es el que más lejos se extiende, como se indica en las figuras 2 y 3. Yo he usado trozos de cable, porque las cuerdas que usé en un principio se acabaron cortando. Es importante que queden bien tensas por abajo, para que no rocen e impidan el movimiento suave de la guía. También es importante lubricar la guía con aceite lubricante de vez en cuando, mejor si es lubricante de silicona, que no estropea las partes de plástico.

En la parte posterior del brazo se coloca la cuerda de unión al motor, que también sirve para sujetar el brazo, como se indica en las figuras 4 y 5, y una goma de tirachinas para recoger el golpe.

En la siguiente imagen se puede ver como sujetar estos brazos:

En las figuras 1 y 2 vemos la conexión con el motor. La polea del motor debe quedar situada más o menos en el centro del brazo, para que no se salga la cuerda. Hay que situarlas con la inclinación lateral suficiente para que los golpes vayan a la cara. En la figura 4 podéis ver la solución que he utilizado para sujetar la goma de tirachinas a la pared, con un imán potente de neodimio sujeto a la barra de dominadas. También podéis poner un herraje en la pared, pero yo prefiero no hacer agujeros innecesarios.

Para terminar, os dejo una imagen con un montaje completo de 4 golpes. En el próximo artículo explicaré como montar la parte electrónica del invento:

Eso es todo por el momento, ¡gracias por leer!