Primaria 2021 Clase1

 

 

CLASE 1: INTRODUCCIÓN A LA ROBÓTICA Contenido: ¿Qué es un robot? ¿Qué es un programa? Sensores y Actuadores Placa Ludio Max Entorno de Programación - Ludio-Block LED RGB – RGB – Actuador  Actuador Primer Programa Ejercicios de Programación - Casos de Estudio ¿QUÉ ES UN ROBOT? Un robot es una máquina orientada a un fin específico que puede detectar, planificar y actuar. Un robot detecta su entorno y utiliza esa información para planificar una acción o acciones y lograr un objetivo específico. Esa acción puede ser mover las articulaciones de un brazo robot para trasladar un objeto de un lugar a otro. La propiocepción de un robot le permite detectar su propio estado, por ejemplo, un brazo robot puede detectar el ángulo actual de sus articulaciones o un robot móvil puede detectar el número de revoluciones de sus ruedas o el consumo de corriente de uno de sus motores. La detección del entorno es crítico para los robots, un robot puede detectar el estado de su entorno respecto de él mismo, la detección puede ser tan simple como detectar el contacto con una pared para un robot aspiradora o tan compleja como un GPS que mide la distancia hacia un satélite que orbita la tierra. Existen varios tipos de robots dependiendo de su forma y las acciones que realizan: Robots móviles:

a. a.   Robot Curiosity de la Nasa, robot explorador que tiene dos pares de cámaras estéreo que le permite procesar la estructura tridimensional tridimensional del lugar donde se encuentra.  b. b.   Robot Savioke Delivery, es un robot que realiza entregas de pedidos a los cuartos de los huéspedes de un hotel.  c.  Automóvil que es capaz de conducir autónomamente, cuenta con cámaras y sensores de proximidad.  d. d.   Robot Chetaah de cuatro patas, que es capaz de trasladarse por terrenos poco homogéneos y de difícil acceso. 

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Robots de manufactura: a.  Brazo robot de seis ejes diseñado para entregar alta precisión y rendimiento. b.  Brazo robot que está diseñado para ser programado vía demostración.

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Robots móviles no terrestres: a.  Vehículo autónomo sumergible. b.  Vehículo aéreo no tripulado.

Robots Humanoides: a.  Robot Asimo de Honda.

 

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Robot Hubo de Kaist.

¿QUÉ ES UN PROGRAMA? Para entender que es un programa primero tenemos que hablar sobre la definición de algoritmo. Un algoritmo es un conjunto de pasos para realizar una tarea. Por ejemplo, existe un conjunto de pasos para preparar arroz graneado, existe un conjunto de pasos para lavarnos los dientes, existe un conjunto de pasos para encontrar lo que queremos comprar en un súper mercado. Pero en ciencia de la computación, un algoritmo es el conjunto de pasos que un programa de computadora debe ejecutar para realizar una tarea, por ejemplo:

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¿Cómo Facebook puede realizar transmisiones de video en vivo tan rápido a través del Internet? Para lograrlo se utiliza Algoritmos de compresión de audio y video.

 

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¿Cómo Google Maps puede decirte el camino a seguir desde el lugar donde te encuentras para llegar a tu restaurante favorito? Para lograrlo ellos utilizan algoritmos de búsqueda de rutas.

 

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¿Cómo Pixar puede darle color al modelo 3D de un personaje basado en la luz de un escenario virtual? Para lograrlo ellos usan Algoritmos de Renderizado.

Estos algoritmos son más complejos que el algoritmo para preparar arroz graneado, sin embargo, ambos tipos de algoritmos se reducen al mismo principio: son un conjunto de pasos para lograr una tarea. Entonces, un programa es la representación representación de un algoritmo en un lenguaje de programació programación n específico o equivalentemente, un programa es un conjunto de instrucciones ordenadas que tienen un objetivo específico escritas en un lenguaje de programación. La planificación de la acción que un robot realiza se representa a través de un programa.

SENSORES Y ACTUADORES ACTUADOR Los actuadores son dispositivos que nos permiten realizar acciones en respuesta a un estímulo. Todos los actuadores transforman el voltaje en algún tipo de acción. Entre los actuadores más usados tenemos: el LED, el LED RGB, el buzzer, el motor DC, el servomotor, la pantalla LCD, etc.

Palabra clave: Generar 

SENSOR Los sensores son todos dispositivos que nos permiten detectar los estímulos del medio, por ejemplo la temperatura, la intensidad de luz, la flama, señales ultrasónicas, señales infrarrojas, etc. Todos los sensores transforman el estímulo del medio en voltaje. Entre los sensores más usados tenemos: el pulsador, el potenciómetro, la fotorresistencia, el sensor ultrasónico, el sensor de temperatura, el sensor PIR, Keypad, etc.

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Palabra clave: Detectar 

PLACA LUDIO MAX Es una placa electrónica para desarrollo de proyectos de robótica. Nos permite desarrolla desarrollarr proyectos de automatización para feria de ciencias y robots de competencia como el robot seguidor de línea, robot sumo, robot soccer y robot esquiva obstáculos. Además, la placa Ludio Max está diseñada para aprender, es decir, con ella podemos dar el primer paso al mundo de la robótica de una forma sencilla y práctica. Sus principales componentes son:

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1. 1.   Microcontrolador: Es el dispositivo principal de la placa y el encargado de ejecutar los programas, es un Atmega328P montado sobre un Arduino Nano.  2. 2.   Bluetooth: Permite controlar la placa inalámbricamente a través de dispositivos móviles como celulares o tablets.  3. 3.   Parlante/Buzzer: Es un actuador que emite sonidos a diferentes frecuencias. frecuencias.  4. 4.   Puertos analógicos y digitales: 4 puertos RJ11 preparados para conectar sensores como el sensor de ultrasonido, el sensor de luz o el sensor infrarrojo. Los puertos número 3 y 4 son de lectura analógica y los puertos número 1 y 2 son de lectura digital. En estos puertos también se pueden conectar actuadores como servo motores. 

5. 5.   Receptor Infrarrojo: Es un sensor que detecta las señales enviadas por un control remoto, esto permite controlar la placa inalámbricamente.

6. 6.   Pulsador: Es un sensor digital que permite programar acciones asociadas a sus dos estados: presionado y liberado.  7. 7.   LED RGB: Es un actuador que emite luz de diferentes colores combinando el color rojo, el color verde y el color azul.  8. 8.   Controlador de Motores/Puente H: Es un componente que nos permite programar los motores DC, controla su velocidad y dirección.  9. 9.   Conectores Motor DC: Podemos conectar dos motores DC.   10.  10.  Interruptor ON/OFF: Interruptor que controla el flujo de voltaje de la placa.   11.  Conector de Batería: Aquí conectamos una batería de 3.7 voltios.  ENTORNO DE PROGRAMACIÓN - LUDIO-BLOCK

Para programar la placa Ludio-Max utilizamos el entorno de programación Ludio-Block que es un IDE basado en Scratch del MIT. Los bloques de instrucciones para programar la placa Ludio-Max se encuentran en el menú de bloques con título Robots.

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Podemos distinguir que las instrucciones están agrupadas, por ejemplo, las tres primeras instrucciones corresponden a la programación de motores DC y servomotor servomotor,, luego, las dos siguientes se refieren a dos actuadores que son el buzzer y el LED RGB, luego tenemos un grupo de sensores como el pulsador, el sensor ultrasónico y el sensor de luz, finalmente, tenemos las instrucciones del sensor infrarrojo y del bluetooth.

LED RGB - ACTUADOR

7. LED RGB

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Un LED RGB es un actuador que recibe energía eléctrica y nos entrega luz, los colores básicos del LED RGB son rojo, verde y azul. Combinando los colores básicos podemos obtener otros colores diferentes. El uso de un LED en un robot o proyecto nos permite obtener una señal visual del comportamiento en tiempo real del mismo, lo que nos ayuda a saber qué es lo que está pasando internamente en nuestro programa dependiendo del color que asignemos a cada comportamiento o suceso. Para programarlo usamos la siguiente instrucción:

Podemos seleccionar si queremos programar todos los LEDs al mismo tiempo o seleccionar uno, ya sea el LED izquierdo o derecho, luego los valores asignados para cada LED son números enteros que están en el intervalo de [0, 255], donde 0 significa que el LED se encuentra apagado y 255 significa que el LED está encendido a su máxima luminosidad, por lo tanto, un valor de 127 significa que el LED está encendido a la mitad de su luminosidad máxima.

PRIMER PROGRAMA ¿Qué es un programa?

Programa: 1.  Es una lista de instrucciones…  2.  que mantiene un orden lógico…  3.   para cumplir un objetivo especial. especial.

Nuestro primer programa tendrá como objetivo especial encender los LEDs de la placa en color rojo brillante y para lograrlo solo necesitamos 2 instrucciones que tienen el siguiente orden lógico: Primero necesitamos la instrucción de inicio que se encuentra en el menú Eventos Eventos   como muestra la figura. Esta es la instrucción que debe ir al inicio de nuestro programa.

Finalmente, necesitamos la instrucción para controlar los LEDs que se encuentra en el menú Robots Robots   como muestra la figura. Esta instrucción apaga y enciende los LEDs de la placa en color rojo, verde, azul y en colores que se obtienen de la combinación de ellos.

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Luego para que los LEDs se enciendan en color rojo brillante  debemos reemplazar el número cero cero por  por el número 255 255 y  y la instrucción finalmente quedaría así:

Si unimos las dos instrucciones, instrucciones, como si fueran dos piezas de rompecabezas, nuestro nuestro programa queda así:

Y expresado en palabras dice: “Al presionar presionar la bandera verde fijar todos los LEDs de la placa en color rojo brillante”.  brillante”.  ¡Ahora pruébalo para que veas cómo funciona!

EJERCICIOS DE PROGRAMACIÓN – PROGRAMACIÓN  – CASOS  CASOS DE ESTUDIO 1.  Encender los LEDs de la placa en color morado.

¿Qué se observa? Podemos observar que los LEDs se encendieron en color morado sin embargo, cuando el programa termina los LEDs se mantienen encendidos ¿Por qué? La respuesta es muy sencilla y es que el Robot haces exactamente lo que le indica el programa. Ya que no le hemos indicado que los LEDs se apaguen antes de que el programa termine entonces los LEDs permanecerán permanecerá n encendidos. 2.  Encender los LEDs de la placa en color azul durante 0.5 segundos y luego apagarlos durante 0.5 segundos.

Para lograrlo, necesitaremos utilizar la instrucción de espera que se encuentra en el menú Control. Esta instrucción mantiene el estado de la instrucción anterior por un tiempo determinado en segundos.

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¿Qué se observa? Podemos observar que los LEDs se encendieron en color azul durante 0.5 segundos y luego se apagaron durante 0.5 segundos. Es una buena práctica cada vez que fijemos el estado de un actuador, en este caso de los LEDs, que mantengamos ese estado durante un tiempo utilizando a instrucción de espera. 3.  Encender los LEDs de la placa en color morado durante 0.5 segundos y luego apagarlos durante 0.5 segundos y que todo el programa se repita 3 veces.

Para lograrlo, necesitamos la instrucción de repetición que se encuentra en el menú Control. A esta instrucción se le conoce como una Estructura de Control Iterativa  que repite todas las instrucciones que se encuentran en su interior un número determinado de veces.

¿Qué se observa? Podemos observar que los LEDs se encendieron en color azul durante 0.5 segundos y luego se apagaron durante 0.5 segundos y todo este proceso se repitió 3 veces. 4.  Encender los LEDs de la placa en color naranja durante 0.5 segundos y luego apagarlos durante 0.5 segundos y que todo el programa se repita por siempre.

Para lograrlo, necesitamos la instrucción de repetición por siempre  que se encuentra en el menú Control. A esta instrucción se le conoce como una Estructura de Control Iterativa  que repite todas “

”

las instrucciones que se encuentran encuentran en su interior mientras mientras el programa se esté ejecutando.

 

 

¿Qué se observa? Podemos observar que los LEDs se encendieron en color naranja durante 0.5 segundos y luego se apagaron durante 0.5 segundos y todo este proceso se repitió hasta que finalmente detuvimos el programa. En sesiones posteriores veremos que un programa para un robot o un programa para un proyecto de robótica necesitan un ciclo principal que se ejecute por siempre o hasta que el programa se detenga, este ciclo se implementa con la instrucción por

siempre.  5.  Encender los LEDs de la placa en color naranja durante 0.5 segundos y luego encender los LEDs en color morado durante 0.5 segundos y que todo el programa se repita por siempre.

6.  Encender los LEDs de la placa en colores aleatorios, el LED izquierdo que tenga colores combinando el color rojo y azul, mientras que el LED derecho tenga colores combinando el color rojo y verde y que todo el programa se repita por siempre.

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