Robotica Educativa

 

Dirección General de Educación Superior Tecnológica

INSTITUTO TECNOLOGICO DE SALINA CRUZ ROBÓTICA EDUCATIVA

Nombre de alumno:

TOY ESCALANTE EDGAR EUSEBIO Semestre: VII Generación: 2007-2012 Carrera: INGENIERIA ELECTRÓNICA Opción: COMUNICACIONES

8

 

Salina Cruz, Oaxaca, a 13 de Diciembre de 2010.

DEDICATORIAS

A MIS PADRES Por el apoyo moral y económico recibido, lo cual me permitió llegar  a es estte gr grat ato o mo mom ment ento. Po Porr tal motivo les agradezco.

9

 

AGRADECIMIENTOS

 A DIOS Por la vida, salud y bienestar  y por darme unos padres y una un a fami famililia a mara maravi villllos osa. a. Gracias a dios mío por  cuidar de mi vida

 A MI ASESOR Por todo el apoyo brindado para la realización de este trabajo. Gracias por   compartir conmigo conocimientos y experiencias.

 AL ITSAL Por ser Por ser la forj forjad ador ora a y po por  r  hacer de mi vida una persona capaz.

10

 

ÍNDICE PAGIN  A DEDICATORIAS………………………………………………… ...  AGRADECIMIENTOS………………………………………  AGRADECIMIENTOS…………… …………………………… … …. INTRODUCCIÓN CAPITULO I. INTRODUCCIÓN A LA ROBÓTICA EDUCATIVA…………………………………………………… ….. 1.1 1.1.1 1.1.1.1 1.1.1.2 1.1.1.3 1.1.1.4 1.1.2 1.1.3 1.1.3.1 1.1.3.2 1.1.3.3 1.1.4 1.1.4.1 1.1.4.2 1.1. 1. 1.4. 4.3 3

MARCO TEÓRICO……………………………………………..... SERVOMOTORES……………………………………………… .. TIPOS DE SERVOMOTORES………………………………….. PARTES DE UN SERVOMOTOR……………………………… FUNCIONAMIENTO DEL SERVO………………………………  APLICACIONES………………………………………………  APLICACIONES………………… ……………………………… … .. LDR……………………………………………………………… … DIODO……………………………………………………………. . DIODO PN O UNIÓN PN……………………………………….. POLARIZACIÓN DIRECTA DE UN DIODO………………….. POLARIZACIÓN INVERSA DE UN DIODO MOTOR DE CORRIENTE CONTINUA FUNDAMENTOS DE OPERACIÓN DE LOS MOTORES ELÉCTRICOS…………………………………………………… .. LOS MOTORES DE CORRIENTE DIRECTA PUEDEN SER DE TRES TIPOS……………………………………………… TIPOS………………………………………………… … LA LAS SP PAR ARTE TES S FUN FUNDA DAME MENT NTALE ALES SD DE E UN MO MOTO TOR RD DE E CORRIENTE CONTINUA

2 3 8 9

10 10 11 11 13 16 16 18 18 20 22 23 23 25 26

11

 

1.1.5 1.1.6 1.1.7 1.1.8 1.1.9 1.2 1.3

SON…………………………………. PIC’S……………………………………………………………… .. CNY70 (SENSOR SIGUE LÍNEAS) …………………………….. PUENTE L293B (DRIVER PARA MOTORES) ………………… 7414 (COMPUERTA INVERSORA DE HISTÉRESIS) ……….. CRISTAL DE CUARZO………………………………………….. METODOLOGÍA A UTILIZAR…………………………………… CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES PROPUESTAS………... II UNIDAD. DISEÑO ROBÓTICA EDUCATIVA ……………….

2.1 2.1.1 2.1.2 2.1.3 2.1.4 2.1.5 2.1.6 2.1.7 2.1.8 2.1.9 2.1.10 2.1.11 2.1.12

ROBÓTICA EDUCATIVA…………………………………………  ANTECEDENTES………………………………………………  ANTECEDENTES…………………… ………………………… … MATERIALES UTILIZADOS EN LA ROBÓTICA EDUCATIVA PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA………………………….. HIPÓTESIS………………………………………………………. . OBJETIVO……………………………………………………...... JUSTIFICACIÓN………………………………………………… . DELIMITACIONES……………………………………………… . IMPACTO ÉTICO, SOCIAL, TECNOLÓGICO, ECONÓMICO Y  AMBIENTAL…………………………………………………  AMBIENTAL…………………… ………………………………. …. METODOLOGÍA A UTILIZAR………………………………….. CRONOGRAMA PROPUESTO…………………………………  ASEGURAMIENTO TÉCNICOMATERIAL…………………… FUENTES DE INFORMACIÓN UTILIZADAS…………………

28 31 32 33 34 35 36 37

38 38 40 43 44 44 45 46 47 49 59 60 62 12

 

CONCLUSIONES……………………………………………… …

64

13

 

ÍNDICE DE FIGURAS Figura No. 1.1 1.1.1 1.1.2 1.1.3 1.1.4 1.1.5 1.1.6 1.1.7 1.2 1.2.1 1.3 1.3.2 1.3.1 1.3.3 1.3.4

PAGINA

1.4.1 1.4.2 1.4.3 1.4.4 1.4.5 1.4.6 1.4.7 1.5 1.5.1 1.5.2

Servomotor. Estructura típica. Conexión externa del servo. PWM para recorrer todo el rango de operación del servo. Ejemplos de posicionamiento de un servo. Periodos entre pulsos. Otra posibilidad de pulsos de control. Aplicaciones en robótica. Símbolo del LDR. Un formato posible para el LDR. Tipos de diodos de estado sólido. Representación simbólica del diodo pn Formación de la zona de carga espacial. Representación de la polarización directa de un diodo. Repres ese entación de la polarizaci ció ón inv nve ers rsa a de un diodo. odo. Representación de los polos magnéticos para un motor de cd. Conexiones interna de un motor de cd. Circuito de un motor de cd en serie. Circuito de un motor de cd en paralelo. Circuito de un motor de cd en coumpount. Estator de un motor de cd. Rotor de un motor de cd. Micas de un motor de cd. Descripción de los pin del PIC PIC16F628A. Descripción de los pin del PIC PIC16F877A. Descripción de los pin del PIC PIC18F4550.

24 25 25 26 26 27 27 29 30 31

1.7 6 1.8 1.9

Senscsroipr csiógnuedleínl epains de L293B. D Diagrama de conexión. Oscilador de cristal de cuarzo

31 2 33 34

2.1

Simulación de los servos en proteos. Simulación del sigue líneas, que es igual sigue luz, en proteos. Primer armado en el protoboard. Segundo armado del protoboard. Prototipo en protoboard.

58

1.4

2.1.2 2.1.3 2.1.4 2.1.5

10 11 13 13 14 15 15 16 17 18 18 19 20 20 22 23

58 60 61

14

 

ÍNDICE DE TABLAS TABLA No.

PAGINA

1.1 1.2 1.3 1.4

Tabla de funciones para cada uno de los driver Tabla de funciones. Especificaciones de al algunos cristales de cuarzo. Cronograma de actividades.

32 33 34 36

2.1

Cronograma de actividades.

59

15

 

INTRODUCCIÓN

Tendencias actuales en educación se orientan a la creación o aprehensión del conocimiento y no solamente a su recepción. Se basan en la idea de que la cons constr truc ucci ción ón o re reco cons nstr truc ucci ción ón de la re real alid idad ad qu que e ro rode dea a al ap apre rend ndiz iz y la mani ma nipu pula laci ción ón e inte intera racc cció ión n con con este este mi micr cro o mu mund ndo o cr crea eado do re resu sultltar ará á en la adquisición de nuevos conocimientos, que dada su naturaleza modeladora más que descript descriptora, ora,

perm permiti itirán rán fácil fácilmen mente te su apl aplicac icación ión e interre interrelac lación ión para la

adquisición de nuevos conocimientos. La robót robótic ica a ed educa ucatitiva va su surge rge en respu respuest esta a a est estas as nu nueva evass direc directr tric ices es educativas como un área en la que el estudiante, primordialmente, busca la ciencia desde la tecnología a partir del diseño, elaboración y operación de objetos tecnológicos que permitan representar y simular fenómenos que los rodean. Este Es te tr trab abaj ajo o tr trat ata a de la in inno nova vaci ción ón de un una a in inte terf rfaz az adec adecuad uada a pa para ra el desarrollo de ambientes de aprendizaje basados en robótica educativa y de su implementación a nivel primaria y el análisis de su impacto en la variable de la enseñanza, metodología.

16

 

CAPITULO I INTRODUCCIÓN A LA ROBÓTICA EDUCATIVA

17

 

1.1 MARCO TEÓRICO 1.1.1SERVOMOTORES

Figura No. 1.1 Servomotor.

Un servomotor es un dispositivo similar a un motor   de de corriente continua, que tiene la capacidad de ubicarse en cualquier posición dentro de su rango de operación, y mantenerse estable en dicha posición. Está conformado por un motor, una caja redu re duct ctor ora a y un circ circui uito to de control control.. Los servos servos se utiliz utilizan an fre frecue cuente ntemen mente te en sistemas   de radio sistemas radio control  control y en robótica robótica,, pero su uso no está limitado a estos. Es posible modificar un servomotor para obtener un motor de corriente continua que, si bien ya no tiene la capacidad de control del servo, conserva la fuerza, fuerza, velocidad y baja inercia que caracteriza a estos dispositivos.

18

 

1.1.1.1 TIPOS DE SERVOMOTORES Hay tres tipos de servomotores: -Servomotores de CC -Servomotores de AC -Servomotores de imanes permanentes o Brushless.

1.1.1.2 PARTES DE UN SERVOMOTOR

Figura No. 1.1.1 Estructura típica. Estructura típica. 

Motor de corriente continua

Es el elemento que le brinda movilidad al servo. Cuando se aplica un potencial a sus dos terminales, este motor gira en un sentido a su velocidad máxima. Si el voltaje aplicado sus dos terminales es inverso, el sentido de giro también se invierte.

19

 



Engranajes reductores

Se encargan de convertir gran parte de la velocidad de giro del motor de corriente continua en torque. 

Circuito de control

Este circuito es el encargado del control de la posición del motor. Recibe los pulsos de entrada y ubica al motor en su nueva posición dependiendo de los pulsos recibidos. Tiene además de los circuitos de circuitos de control un potenciómetro conectado al eje central del motor. Este potenciómetro permite a la circuitería de control, supervisar  el ángulo actual del servo motor. Si el eje está en el ángulo correcto, entonces el motor está apagado. Si el circuito chequea que el ángulo no es correcto, el motor  volverá a la dirección dirección correcta,  correcta, hasta llegar al ángulo que es correcto. El eje del servo es capaz de llegar alrededor de los 180 grados. Normalmente, en algunos llega a los 210 grados, pero varía según el fabricante. Un servo normal se usa para controlar un movimiento angular movimiento angular de entre 0 y 180 grados. Un servo normal no es mecáni mecánicament camente e capaz de retorna retornarr a su lugar, si hay un mayor peso que el sugerido por las especificaciones del fabricante. Los servomotores tienen 3 terminales: 

Terminal positivo: Recibe la alimentación alimentación del  del motor (4 a 8 voltios)



Terminal negativo: Referencia tierra tierra del  del motor (0 voltios)



Entrada de señal: Recibe la señal de control del motor  Los colores colores del  del cable de cada terminal varían con cada fabricante: el cable del

terminal positivo siempre es rojo; el del terminal negativo puede ser marrón o negro; y el del terminal de entrada de señal suele ser de color   blanco, blanco, naranja o amarillo.

20

 

Figura No.1.1.2 Conexión externa del servo.

1.1.1.3 FUNCIONAMIENTO DEL SERVO

La modulación modulación por  por anchura de pulso, PWM ( Pulse Width Modulation ), es una de los sistemas sistemas más  más empleados para el control control de  de servos. Este sistema sistema consiste  consiste en generar una onda cuadrada en la que se varía el tiempo que tiempo que el pulso está a nivel alto, manteniendo el mismo período (normalmente), con el objetivo objetivo de  de modificar la posición del servo según se desee.

Figura No. 1.1.3 PWM para recorrer todo el rango de operación del servo.

El sistema de control de un servo se limita a indicar en que posición se debe situar. debe  situar. Esto se lleva a cabo mediante una serie serie de  de pulsos tal que la duración del pulso indica el ángulo de giro giro del  del motor. Cada servo tiene sus márgenes de operación, que se corresponden con el ancho del pulso máximo y mínimo que el servo entiende. Los valores valores más  más generales se corresponden con pulsos de entre 1 21

 

ms y 2 ms de anchura, que dejarían al motor en ambos extremos (0º y 180º). El valor 1 1.5 .5 ms indicaría la posición central o neutra (90º), mientras que otros valores dell pu de puls lso o lo de deja jan n en po posi sici cion ones es in inte term rmed edia ias. s. Esto Estoss va valor lores es su suel elen en ser lo loss recomendados, sin embargo, es posible emplear pulsos menores de 1 ms o mayo ma yore ress de 2 ms ms,, pu pudi dién éndo dose se cons conseg egui uirr án ángu gulo loss ma mayo yore ress de 18 180° 0°.. Si se sobre so brepas pasan an lo loss límites límites   de movimiento  movimiento  del servo, éste comenzará a emitir un zumbido, indicando que se debe cambiar la longitud del pulso. El factor limitante es el tope del potenciómetro y los límites mecánicos constructivos.

Figura No. 1.1.4 Ejemplos de posicionamiento de posicionamiento de un servo.

El período entre pulso y pulso (tiempo de OFF) no es crítico, e incluso puede ser distinto entre uno y otro pulso. Se suelen emplear valores ~ 20 ms (entre 10 ms y 30 ms). Si el intervalo entre pulso y pulso es inferior al mínimo, puede interferir con la temporización interna del servo, causando un zumbido, y la vibración del eje de salida. Si es mayor que el máximo, entonces el servo pasará a estado   do estado dorm rmid ido o entr entre e pu puls lsos os.. Es Esto to pr prov ovoc oca a qu que e se mu muev eva a con con inte interv rval alos os pequeños.

22

 

Figura 1.1.5 Periodos entre pulsos.

 A continuación se puede observar la posición del eje de un servomotor  según la anchura del pulso aplicada:

Figura No. 1.1.6 Otra posibilidad de pulsos de control.

23

 

1.1.1.4 APLICACIONES

En la práctica, se usan servos para posicionar superficies de control como el movimiento movim iento de palanc palancas, as, pequeños ascensores y timones. timones. Ellos también se usan en radio radio control,  control, títeres, y por supuesto, en robots.

Figura No. 1.1.7 Aplicaciones en robótica. robótica.

1.1.2 LDR Si bien los valores que puede tomar una LDR en total oscuridad y a plena luz puede variar un poco de un modelo a otro, en general oscilan entre unos 50 a 1000 ohmios (1K) cuando están iluminadas (por ejemplo, con luz solar) y valores comprendidos entre 50K (50,000 Ohms) y varios megohmios (millones de ohms) cuando está a oscuras.

24

 

Desd De sde e el punt punto o de vist vista a con const stru ruct ctiv ivo, o, la lass LDR LDR es está tán n fabri fabrica cada dass co con n materiales de estructura cristalina, siendo los mas utilizados el sulfuro de cadmio y el seleniuro de cadmio, aprovechando sus propiedades fotoconductoras.

Una cuestión a tener en cuent cuenta a cuando diseñam diseñamos os circuitos que usan LDR es que su valor (en Ohmios) no variara de forma instantánea cuando se pase de estar expuesta a la luz a oscuridad, o viceversa, y el tiempo que se dura este proceso no siempre es igual si se pasa de oscuro a iluminado o si se pasa de iluminado a oscuro (se dice que muestra inercia a las variaciones de la intensidad luminosa). lumin osa). Igualmen Igualmente, te, estos tiem tiempos pos son cortos, generalm generalmente ente del orden de una décima de segundo.  

Est Esto o hace que el LDR no se pue pueda da utiliz utilizar ar en algunas algunas apl aplicac icacion iones, es,

concretamente en aquellas que necesitan de mucha exactitud en cuanto a tiempo para cambiar de y a exactitud de los valores de la fotorresistencia al estar en los mism mismos os esta estados dos an ante teri rior ores. es. Pe Pero ro hay hay mu mucha chass ap aplilica caci cion ones es en la lass que un una a fotorresistencia es muy útil. En casos en que la exactitud de los cambios no es importante como en los circuitos que veremos en este articulo.   Las primer figura nos muestra el símbolo utilizado para representar las LDR en los esquemas electrónicos, aunque a veces pueden ser ligeramente diferentes pero siempre tomando como base el símbolo de una resistencia común con alguna(s) flecha(s) que simbolizan la incidencia de la luz. La figura siguiente es una imagen de uno de los tipos de LDR que existen en el mercado.

Figura No. 1.2 Símbolo del LDR.

25

 

Figura No. 1.2.1 Un formato posible para el LDR.

1.1.3 DIODO

Figura No. 1.3 Tipos de diodos de estado solido.

Un diodo (del griego: dos caminos) es un dispositivo semiconductor que permite el paso de la corriente eléctrica en una única dirección con características similares a un interruptor. De forma simplificada, la curva característica de un diodo (I-V) consta de dos regiones: por debajo de cierta diferencia de potencial, se comporta como un circuito abierto (no conduce), y por encima de ella como un circuito cerrado con una resistencia eléctrica muy pequeña.

1.1.3.1 DIODO PN O UNIÓN PN Los diodos pn pn,, son uniones de dos materiales semiconductores semiconductores extrínsecos  extrínsecos tipos p y n, por lo que también reciben la denominación de unión pn. pn. Hay que destacar  26

 

que ninguno de los dos cristales por separado tiene carga eléctrica, ya que en cada cristal, cristal, el número de electr electrones ones y protones es el mismo, mismo, de lo que podemos decir que los dos cristales, tanto el p como el n, son neutros. (Su carga neta es 0).

Figura No. 1.3.1 Formación de la zona de d e carga espacial.

 Al unir ambos cristales, se manifiesta una difusión de electrones electrones del  del cristal n al p (Je).  Al establecerse estas corrientes aparecen cargas fijas en una zona a ambos lados de la unión, zona que recibe diferentes denominaciones como zona de carga espacial, de agotamiento, de deplexión, de vaciado, etc.  A medida que progresa el proceso de difusión, la zona d de e carga espacial va incrementando su anchura profundizando en los cristales a ambos lados de la unión. Sin embargo, la acumulación de iones positivos en la zona n y de iones negativos en la zona p, crea un campo eléctrico (E) que actuará sobre los

27

 

electrones libres de la zona n con una determinada fuerza de desplazamiento, que se opondrá a la corriente de electrones y terminará deteniéndolos. Este campo eléctrico eléctrico es equivalente equivalente a decir que aparece una diferencia diferencia de tensión entre las zonas p y n. Esta diferencia de potencial (V D) es de 0,7 V en el caso del silicio silicio y  y 0,3 V si los cristales son de germanio. germanio. La anchura de la zona de carga espacial una vez alcanzado el equilibrio, suele ser del orden de 0,5 micras micras pero  pero cuando uno de los cristales está mucho más dopado que el otro, la zona de carga espacial es mucho mayor.

A (p)

C ó K (n)

Figura No. 1.3.2 Representación simbólica del diodo pn.

Cuando se somete al diodo a una diferencia de tensión externa, se dice que el diodo está polarizado, pudiendo ser la polarización directa o inversa.

1.1.3.2 POLARIZACIÓN DIRECTA DE UN DIODO

Figura No. 1.3.3

Representación de la polarización directa de un diodo.

28

 

En este caso, la batería disminuye la barrera de potencial de la zona de carga espacial, permitiendo el paso de la corriente de electrones a través de la unión; es decir, el diodo polarizado directamente conduce la electricidad.

Para que un diodo esté polarizado directamente, se debe conectar el polo positivo de la batería al ánodo del diodo y el polo negativo al cátodo. En estas condiciones podemos observar que: 

El polo positivo de la batería repele los electrones libres del cristal n, con lo que estos electrones se dirigen hacia la unión p-n.



El polo negativo de la batería atrae a los electrones de valencia del cristal p, esto es equivalente a decir que empuja a los huecos hacia la unión p-n.



Cuando la diferencia de potencial entre los bornes de la batería es mayor  que la diferencia de potencial en la zona de carga espacial, los electrones libres del cristal n, adquieren la energía suficiente para saltar a los huecos del cristal p, los cuales previamente se han desplazado hacia la unión p-n.



Una vez que un electrón electrón libre de la zona n salta a la zona p atravesando la zona de carga espacial, cae en uno de los múltiples huecos de la zona p convirtiéndose en electrón de valencia. Una vez ocurrido esto el electrón es atraído por el polo positivo de la batería y se desplaza de átomo en átomo hasta llegar al final del cristal p, desde el cual se introduce en el hilo conductor y no llega hasta la batería.

29

 

1.1.3.3 POLARIZACIÓN INVERSA DE UN DIODO

Figura No. 1.3.4 1.3.4 Representación de la polarización inversa de un diodo.

En este caso, caso, el polo neg negat ativ ivo o de la batería batería se  se conecta a la zona p y el polo positivo positi vo a la zona n, lo que hace aument aumentar ar la zona de carga espacial, y la tensi tensión ón en dicha zona hasta que se alcanza el valor de la tensión de la batería, tal y como se explica a continuación: 

El polo positivo de la batería atrae a los electrones electrones libres  libres de la zona n, los cuales salen del cristal n y se introducen en el conductor dentro del cual se desplazan hasta llegar a la batería. A medida que los electrones libres abandonan la zona n, los átomos pentavalentes que antes eran neutros, al verse desprendidos de su electrón en el orbital de conducción, adquieren esta estabi bililidad dad (8 el elect ectron rones es en la ca capa pa de va vale lenc ncia ia,, ve verr semiconductor   y átomo)) y una carga eléctr átomo eléctrica ica neta de +1, con lo que se convierten en iones positivos.



El polo negativo de la batería cede electrones libres a los átomos trivalentes de la zona p. Recordemos que estos átomos sólo tienen 3 electrones de valencia, con lo que una vez que han formado los enlaces covalentes con los átomos de silicio, tienen solamente 7 electrones de valencia, siendo el elect electrón rón que fa faltlta a el de denom nomin inad ado o

hueco.

El caso es que cuando los

electrones libres cedidos por la batería entran en la zona p, caen dentro de estos huecos con lo que los átomos trivalentes adquieren estabilidad (8 30

 

electrones en su orbital de valencia) y una carga eléctrica neta de -1, convirtiéndose así en iones negativos.

1.1.4 MOTOR DE CORRIENTE CONTINUA Un motor   eléctrico eléctrico de Corriente Continua es esencialmente una máquina que convierte energía eléctrica en movimiento o movimiento o trabajo trabajo mecánico, a través de medios electromagnéticos.

1.1. 1.1.4. 4.11 FUND FUNDAM AMEN ENTO TOS S DE OPER OPERAC ACIÓ IÓN N DE LOS LOS MOTO MOTORE RES S ELÉCTRICOS

En magnetismo magnetismo se  se conoce la existencia de dos polos: polo norte (N) norte (N) y polo sur (S), que son las regiones donde se concentran las líneas de fuerza fuerza de  de un imán. Un motor para funcionar se vale de las fuerzas de atracción y repulsión que existen entre los polos. De acuerdo con esto, todo motor tiene que estar formado con polos alternados entre el estator y el rotor, ya que los polos magnéticos iguales se repelen, y polos magnéticos diferentes se atraen, produciendo así el movimiento de rotación.

Figura No. 1.4 Representación de los polos magnéticos para un motor de cd.

31

 

Un motor eléctrico opera primordialmente en base a dos principios principios:: El de inducción,, descubierto por Michael Faraday en 1831; que señala, que si un inducción conductor se mueve a través de un campo magnético o está situado en las proximidades de otro conductor por el que circula una corriente de intensidad variable, se induce una corriente eléctrica en el primer conductor. Y el principio que André Ampére observo en 1820, en el que establece: que si una corriente pasa a través de un conductor situa situado do en el interio interiorr de un campo magnético magnético,, éste ejerce una fuerza mecánica mecánica o  o f.e.m. (fuerza electromotriz), sobre el conductor. El movimiento movimiento giratorio de los motor motores es de C.C. se basa en el empuj empuje e derivado de la repulsión y atracción entre polos magnéticos. Creando campos constantes convenientemente orientados en estator y rotor, se origina un par de fuerzas que obliga a que la armadura (también le llamamos así al rotor) gire buscando "como loca" la posición de equilibrio equilibrio..

Figura No. 1.4.1 Conexiones interna de un motor de cd.

Gracias a un  juego  juego   de con conexi exione oness ent entre re unos cond conduct uctore oress est estáti áticos cos,, llamados escobillas, y las bobinas que lleva el rotor, los campos magnéticos que produce la armadura cambian cambian a medid medida a que ésta gira, para que el par de fuerzas que la mueve se mantenga siempre vivo.

1.1.4.2 LOS MOTORES DE CORRIENTE DIRECTA PUEDEN SER DE TRES TIPOS: 32

 



SERIE



PARALELO



COMPOUND

 

MOTOR SERIE:  es un tipo de motor eléctrico de corriente continua en el

cual el devanado de campo (campo magnético principal) se conecta en serie con la armadura. Este devanado está hecho con un alambre grueso porque tendrá que soportar la corriente total de la armadura.

Figura No. 1.4.2 Circuito de un motor de cd en serie.

MOTOR SHUNT O MOTOR PARALELO: MOTOR PARALELO: es un motor de corriente continua cuyo bobinado inductor principal está conectado en derivación con el circuito formado por  los  los bobinados inducidos e inductor auxiliar.

Figura No. 1.4.3 Circuito de un motor de cd en paralelo .

MOTOR COMPOUND: es un motor de corriente continua cuya excitación es originada por dos bobinados inductores independientes; uno dispuesto en serie 33

 

con el bobinado inducido y otro conectado en derivación con el circuito formado por los bobinados inducido, inductor serie e inductor auxiliar.

Figura No. 1.4.4 Circuito de un motor de cd en coumpount.

1.1. 1.1.4. 4.33 LAS LAS PART PARTES ES FUND FUNDAM AMEN ENTA TALE LES S DE UN MOTO MOTOR R DE CORRIENTE CONTINUA SON:



ESTATOR: Es el que crea el campo magnético fijo, al que le llamamos Excitación. En los motores pequeños se consigue con imanes permanentes. Cada vez se construyen imanes más potentes, y como consecuencia aparecen en el mercado mercado motores  motores de excitación permanente, mayores.

Figura No. 1.4.5 Estator de un motor de cd. 

ROTOR: También llamado armadura. Lleva las bobinas cuyo campo crea,  junto al del estator, el par de fuerzas que le hace hace girar. 34

 

Figura No. 1.4.6 Rotor de un motor de cd. 

ESCOBILLAS: Normalmente son dos tacos de grafito que hacen contacto con las bobinas del rotor. A medida que éste gira gira,, la conexión se conmuta entre unas y otras bobinas, y debido a ello se producen chispas que generan calor . Las escobillas escobillas se fabric fabrican an normalment normalmente e de grafito, grafito, y su nombre se debe debe a  a que los primeros motores llevaban en su lugar unos paquetes hechos con alambres de cobre cobre dispuestos  dispuestos de manera que al girar el rotor "barrían", como pequeñas escobas, la superficie sobre la que tenían que hacer   contacto. contacto.



COLECTOR: Los contactos entre escobillas escobillas y bobina bobinass del rotor se llevan a cabo intercalando una corona de cobre partida en sectores. El colector consta a su vez de dos partes básicas:



DELGAS: Son los sectores circulares, aislados entre sí, que tocan con las escobillas y a su vez están soldados a los extremos de los conductores que conforman las bobinas del rotor.



MICAS: Son láminas delgadas del mismo material, intercaladas entre las delgas de manera que el conjunto forma una masa compacta y mecánicamente robusta.

Figura No. 1.4.7 Micas de un motor de cd.

35

 

Visto el fundamento por el que se mueven los motores de C.C., es facil intuir que la velocidad que alcanzan éstos dependen en gran medida del equilibrio entre el par motor en el rotor y el par antagonista que presenta la resistencia mecánica en mecánica  en el eje.

1.1.5 PIC S

 A continuación se presenta pre senta los pic s que se van a utilizar en este proyecto lo cual se encuentran entre la gama alta de pic s. - PIC PIC16F628A 18-pin Flash-Based, 8-Bit CMOS Microcontrolador.

36

 

Figura No. 1.5 Descripción de los pin del PIC PIC16F628A.

37

 

- PIC 16F877A 28/40/44-Pin Enhanced Flash Microcontrollers

Figura No. 1.5.1 Descripción de los pin del PIC PIC16F877A.

38

 

- PIC 18F4550 (PIC USB) 40-Pin High-Performance, Enhanced Flash USB Microcontrollers

Figura No. 1.5.2 Descripción de los pin del PIC PIC18F4550.

1.1.6 CNY70 (SENSOR SIGUE LINEAS) Sensor óptico reflectivo con transistor de salida. El detector consiste de un fototransistor.

  Figura No. 1.6 Sensor sigue líneas.

39

 

1.1.7 PUENTE L293B (DRIVER PARA MOTORES)

Figura No. 1.7 Descripción del pin de L293B.

Tabla No. 1.1 Tabla de funciones para cada uno de los driver 

40

 

1.1.8 7414 (COMPUERTA INVERSORA DE HISTERESIS)

Figura No. 1.8 Diagrama de conexión.

Tabla No. 1.2 Tabla de funciones.

41

 

1.1.9 CRISTAL DE CUARZO Oscilador de cristal de cuarzo a continuación se muestra algunas especificaciones de los cristales.

Figura No. 1.9 Oscilador de cristal de cuarzo.

Tabla No. 1.3 Especificaciones de algunos cristales de cuarzo.

42

 

1.2 METODOLOGÍA A UTILIZAR La metodología aplicada en la robótica educativa tiene como planteamiento la generación de ambientes de aprendizaje basados fundamentalmente en el trabajo de proyectos, en donde los estudiantes desarrollan su creatividad e ideas para resolver problemas con la implementación de un robot. De esta manera cuando los par partic ticipa ipante ntess con constr struyen uyen sus rob robots ots en el mun mundo do ext externo erno,, par parale alelam lament ente e constr con struyen uyen con conoci ocimie miento nto en sus men mentes tes.. Est Este e nuev nuevo o cono conocim cimien iento to ent entonc onces es permite construir cosas más complejas en el mundo externo, lo que genera más conocimiento, y así sucesivamente en un ciclo autoreforzante. Lo anterior rompe el esquema esq uema conv convenc encion ional al de tra trabaj bajo, o, pri princi ncipal palmen mente te en los niv nivele eless básicos básicos de educa ed ucaci ción, ón, de pri prime mero ro memo memori rizar zar el co cont nten enid ido o y de desp spués ués rec recititar arlo lo para para su evaluación.

El diseño de robots involucra claramente una actividad cognitiva en los estud est udia iant ntes es,, a par partitirr de la ab abst stra racci cción ón del del pr probl oblem ema a pa para ra la bú búsq squed ueda a de soluciones, que contribuye al desarrollo del pensamiento crítico y de la innovación a nive nivell indi indivi vidu dual al y cole colect ctiv ivo. o. El plan plante team amie ient nto o de un una a estr estrat ateg egia ia pa para ra la construcción del robot dispone a los alumnos a emplear el método científico desde la ge gene nera raci ción ón de solu soluci cion ones es y ha hast sta a la eval evalua uaci ción ón de ésta éstass me medi dian ante te la experim exp eriment entaci ación ón del robo robot. t. El com compart partir ir exp experi erienci encias, as, neg negoci ociar ar y maneja manejarr los recurs recu rsos os fort fortal alec ece e las las habi habililida dade dess en el or orde den n indi indivi vidu dual al y las las re rela laci cion ones es interpersonales de quienes participan en el desarrollo del robot. Asimismo, puesta en operación del mecanismo robótico estimula la crítica constructiva y análisis. La el elab abor oraci ación ón e im impl plem ement entaci ación ón de un ro robot bot in inte tegr gra a un una a seri serie e de acti activi vida dade dess Impacto socioeconómico interdisciplinarias que permiten reforzar los conceptos adquiridos en el salón de clases, así como para asimilar nuevos conceptos de di dive versa rsass áre áreas as de dell con conoci ocimi mient ento: o: Mate Matemá mátitica cas, s, fí físi sica ca,, in inge geni nierí ería, a, biol biolog ogía ía,, electrónica y programación, entre otras.

43

 

1.3 CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES PROPUESTAS

CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES  ACTIVIDAD

 AGOST O

SEPTIEMB RE

OCTUBR E

NOVIEMB RE

DICIEMB RE

ELABORACIÓN DEL  ANTEPROYECT

X

O BÚSQUEDA DE REFERENCIAS DOCUMENTALE S LECTURAS DE DOCUMENTOS OBTENCIÓN DE LOS MATERIALES A

X

X

X

UTILIZAR  ARMADO EN PROTOBOARD DEL

X

PROTOTIPO ORGANIZACIÓN Y ANÁLISIS DE LOS

X

RESULTADOS REDACCIÓN DEL BORRADOR

X

DEL PROYECTO PRESENTACIÓ

X 44

 

N DEL PROYECTO

Tabla No. 1.4 Cronograma de actividades.

II UNIDAD DISEÑO ROBÓTICA EDUCATIVA

45

 

2.1 ROBOTICA EDUCATIVA

Diseño e implementación de robótica educativa en alumnos de educación básica con la utilización de materiales reciclados, para no contaminar el medio ambiente.

2.1.1 ANTECEDENTES  Algunas de las investigaciones realizadas en el área de la ciencia y tecnología han iden identitififica cado do algu alguno noss me medi dios os de ap apre rend ndiz izaj aje e qu que e pu pued edan an ofre ofrece cerr me mejo jore ress oport op ortuni unida dades des para para el de desar sarro rollllo o de habi habililida dade dess cogni cognititivas vas,, ta tamb mbié ién n se ha demostrado que el descubrimiento personal del alumno a través de un proceso continuo de construcción del conocimiento resulta más eficaz que la enseñanza tradicional que cualquier objeto de estudio, como las matemáticas o la informática. Las nuevas propuestas en educación se orient orientan an a la creación o aprehen aprehensión sión del conocimiento y no solamente a su recepción. En trabajos de investigación se ha establecido una serie de propuestas, con un modelo pedagóg pedagógico ico que favore favoreciera ciera la constru construcción cción del conoci conocimient miento o a través de la nueva tecnología; lo que haría necesaria, una estrategia educativa, que diera énfasis en el desarrollo de habilidades para el alumno. En estos años muchos investigadores, de diversos países, crearon una nueva disciplina, a la que le nombraron Robótica Educativa, con la finalidad de que los alumnos pudieran adquirir una gran variedad de conocimientos apoyada en el ella la.. Ac Actu tual alme ment nte e se ha con conver vertitido do en un una a disc discip iplilina na ce cent ntral ral de est estud udio io,, busca bu scand ndo o la in inte tegr graci ación ón de te teorí orías as y de un nu nuevo evo ambi ambient ente e de tr traba abajo jo,, si sin n embargo, a pesar de la importancia de este campo, en México se han desarrollado pocos trabajos relacionados con él. Exis Ex iste ten n gr gran and des dife difere renc nciias y co cont ntra radi dicc ccio ione ness co con n re resp spec ecto to a su incorporación en el aula de clase. Esto se ha sustentado en la afirmación de que no existen teorías completas que orienten este tipo de práctica educativa. 46

 

Pero se tiene pensado que la presencia de tecnología en el aula de clase, busque prever ambientes de aprendizaje interdisciplinarios donde los alumnos adqu ad quie ieran ran de dest stre reza zass pa para ra estruc estructu tura rarr in inve vest stig igac acio ione ness y re reso solv lver er pr prob oble lema mass concretos, forjando personas con capacidad para desarrollar nuevas habilidades.  Algunos autores han considerado la robótica robó tica pedagógica como un paso más allá allá de la inform informáti ática ca edu educat cativa iva tra tradic dicion ional, al, en est este e sen sentid tido o se emp empezar ezaron on a explorar los modelos pedagógicos que se aplican en informática educativa y con base en ellos, se esperaba diseñar un modelo que impulsara el uso de la robótica educativa en el aula de clase. La robótica educativa surge en respuesta a estas nuevas ideas educativas como un área en la que el alumno, primordialmente, conozca la ciencia desde la tecnología a partir del diseño, la elaboración y operación de objetos tecnológicos. Este trabajo de investigación investigación busca la innovación de un nuevo ambient ambiente e de aprendizaje basado en robótica pedagógica y de su implementación a nivel basico y an anal aliz izan ando do su im impa pact cto o con con la vari variab able le de depe pend ndie ient nte e de un una a en ense seña ñanz nza a metodología. Se puede decir en consecuencia que difícilmente se podría intentar construir  un modelo pedagógico y mucho menos un modelo teórico propio, que oriente con clar cl arid idad ad la fo form rma a de dise diseña ñar, r, di disp spon oner er y llllev evar ar a la pr práct áctic ica a un pro proce ceso so de enseñanza y aprendizaje, caracterizado por el uso de nuevas tecnologías o por el uso de interfaces electrónicas y materiales tecnológicos que hacen parte del trabajo con robótica pedagógica. En esta esta ár área ea se pr pret eten ende de

“e “ens nseñ eñar ar”” a los los alum alumno noss los los conc concep epto toss

principalmente de matemáticas, electrónica y un lenguaje de programación, entre otras materias, utilizando herramientas que resulten interesantes para los alumnos y que faciliten el aprendizaje.

47

 

La robótica educativa educativa tiene como propues propuesta ta básica, la creació creación n y utilización utilización de prototipos didácticos que pueden ser herramientas lúdicas, tecnológicas o amba am bas, s, do dond nde e el uso de mo mottor ores es,, inter nterffac aces es y su inter nterco con nex exió ión n co con n la computadora a través de un programa de control, desarrollados por los alumnos, sean tareas fundamentales. La rob robóti ótica ca ped pedagó agógica gica tie tiende nde a est establ ablece ecerr puen puentes tes entre entre la ace aceler lerada ada tecnología y los entornos en que los alumnos actúan, esperando así que las respuestas respuest as que se den en educac educación ión determinen un paradigma paradigma humanista donde el enseñar y aprender sea un arte.

2.1.2 MATERIALES UTILIZADOS EN LA ROBÓTICA EDUCATIVA En entornos de robótica educativa y de ocio se utilizan con frecuencia unos disp dispos osititiv ivos os de deno nomi mina nado doss inte interf rfac aces es de cont contro rol,l, o

más más colo coloqu quia ialm lmen ente te

controladoras,[2] cuya misión es reunir en un solo elemento todos todos los sistemas de conversión y acondicionamiento que necesita un ordenador personal PC para actuar como cerebro de un sistema de control automático o de un robot. Las interfaces de control se podrían así definir como placas multifunción de E/S (entrada/salida) en configuración externa (es decir, no son placas instalables en ninguna bahía de expansión del PC), que se conectan con el PC mediante alguno de los puertos de comunicaciones propios del mismo (paralelo, serie o USB, generalmente general mente)) y sirven de interfaz entre el mismo y los sensores y actuadores actuadores de un sistema de control. Las interfaces proporcionan, de forma general, una o varias de las siguientes funciones:  

* En Entra tradas das ana analóg lógica icas, s, que con convier vierten ten niv nivele eless anal analógi ógicos cos de vol voltaj taje e o de

corri cor rien ente te en in info form rmac ació ión n digi digita tall pr proc ocesa esabl ble e po porr el ord ordena enado dor. r. A este este titipo po de entradas se pueden conectar distintos sensores analógicos, como por ejemplo una LDR (resistencia dependiente de la luz). 48

 

  * Salidas analógicas, que convierten la información digital en corriente o voltaje analógicos de forma que el ordenador pueda controlar sucesos del "mundo real". Su principal misión es la de excitar distintos actuadores del equipamiento de control: válvulas, motores, servomecanismos, etc.  

* entrada entradass y salida salidass d digita igitales, les, usadas en aplicaciones aplicaciones donde el siste sistema ma de

control sólo necesita discriminar el estado de una magnitud digital (por ejemplo, un sensor de contacto) y decidir la actuación o no de un elemento en un determinado proceso, por ejemplo, la activación/desactivación de una electroválvula.   *R Recuento ecuento y temporización, algunas ttarjetas arjetas incluyen este tipo de ccircuitos ircuitos q que ue resultan útiles en el recuento de sucesos, la medida de frecuencia y amplitud de pulsos, la generación de señales y pulsos de onda cuadrada, y para la captación de señales en el momento preciso.  Algunas de las interfaces de control más avanzadas cuentan, además de con la electrónica precisa para el acondicionamiento y la conversión de las señales, con sus propios microprocesador y memoria. Así, son capaces hasta de almacenar  pequeños programas de control transmitidos desde un PC que luego pueden ejecutar independientemente de su conexión a éste. Algunas de ellas disponen también de bibliotecas de programación de las E/S para permitir su utilización con distintos lenguajes de propósito general, entre ellos, LOGO, BASIC y C. Existen varios modelos comerciales, entre los que se pueden mencionar:   * Interfaz FlowGo, de Data Harvest   * Interfaz ROBO TX Controller de fischertechnik   * Ladrillo RCX, de Lego   * Interfaz Enconor, de Enconor Tecnología Educativa   * Robot Programable Moway, de Minirobots

49

 

  * Sistema constructivo Multiplo, de RobotGroup   * Kits educativos y contenidos Robo-Ed [1]

A continuación se cita la lista de materiales a utilizar para la elaboración del robot educativo. SERVO MOTOR PIC 16F628A PIC 16F877A LDR CNY70 (SENSOR DE SIGUE LINEAS) DIODOS PUENTE L293B (DRIVER PARA MOTORES) 7414 (COMPUERTA INVERSORA DE HISTERESIS) MOTOR CD PIC 18F4550 (PIC USB) TRANSMISOR LAIPAC LED BOTON RESISTENCIA

CRISTAL y 4 CD’S 50

 

2.1.3 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Una problemática que se ha observado en el nivel medio superior en educación, se encuentra en el hecho de que a los alumnos se les pide en un primer momento memo me mori riza zarr el cont conten enid ido o de las las mater ateria iass qu que e se cubr cubren en en los los pr prog ogra rama mass escolares, y en un segundo momento recitarlos con fines de evaluación. Existe una ruptura en el desarrollo cognitivo de los jóvenes, determinada por  un lado, por la ausencia de la relación entre la utilización y el significado de los conceptos apropiadas a las situaciones que viven cotidianamente los alumnos, y por otro lado, por la forma de enseñanza que reciben. Podemos decir por lo general, que en la enseñanza tradicional de la ciencia como el de la tecnología, se basa esencialmente en un conocimiento o en una experiencia teórica del alumno, y muy poco en su experiencia práctica. Si se hace una pequeña reflexi reflexión ón de la enseñanza de las materias como es el caso de las Matemáticas, la Física, la Química y la Biología por mencionar  algunas, podemos ver que no se ha respondido eficazmente a las expectativas generad gene radas as sob sobre re el aprend aprendizaj izaje e de estas estas dis discip ciplin linas, as, muc mucho ho menos menos sob sobre re el interés que pudieran despertar éstas en los alumnos. En el área de la robótica educativa se pretende enseñar a los alumnos los conceptos concept os apl aplica icados dos de las Mat Matemá emátic ticas, as, de la Fís Física ica,, ent entre re otr otras as materia materias, s, utilizando para esto herramientas que resulten interesantes para los alumnos y que faciliten el aprendizaje. A través de la robótica pedagógica, la transición es más suave, puesto que existirá un medioambiente concreto, en donde el alumno planifica, ejecuta acciones reales, las controla, verifica y comete errores, como parte de su aprendizaje.

51

 

2.1.4 HIPÓTESIS La robótica educativa como estrategia educativa, propiciará el fortalecimiento en los procesos de aprendizaje de los alumnos en el nivel básico y medio superior.

2.1.5 OBJETIVO Dise Diseña ñarr e im impl plem ement entar ar un una a ma mane nera ra de po pode derr mejo mejorar rar el ap apre rendi ndiza zaje je de lo loss alumnos mediante la utilización de la robótica educativa. - Objetivo general Demostrar que la incorporación de la robótica pedagógica en educación a nivel medio superior, favorecerá los procesos de aprendizaje de los alumnos y desperté el interés sobre el estudio en el campo de la ciencia y tecnología. - Objetivos particulares 

Identificar en que área del conocimiento puede beneficiar la implementación de la robótica pedagógica en el nivel medio superior.



Desarrollar una metodología apropiada a la robótica pedagógica para su aplicación e incorporación en el aula de clases.



Demostrar que la incorporación de la robótica pedagógica fortalecerá los procesos de aprendizaje del alumno del nivel medio superior.

52

 

2.1.6 JUSTIFICACIÓN La Robótica educativa se ha desarrollado como una perspectiva de acercamiento a la solución de problemas derivados de distintas aéreas del conocimiento como las matemáticas, las ciencias naturales, la tecnología, entre otras, numerosos intentos intent os didácticos se han realizado para dar cuenta de los procesos que facilita facilitan n la apropiación cognitiva, pero pocos se han inspirado en los trabajos de la epistemología y de la psicología educativa. Estas Est as han brinda brindado do difere diferente ntess pos posibi ibilid lidades ades poc poco o exp explor loradas adas por otras otras corrien corr ientes tes ped pedagó agógic gicas. as. La robó robótic tica a ped pedagó agógic gica a se fun fundam dament enta a en las ide ideas as prin princi cipa pale less qu que e es esttán a la bas ase e de la ep epis iste tem molog ología ía y de otra otrass teo eorí rías as conceptuales y de didácticas especiales. La robótica educativa privilegia el aprendizaje inductivo y por descubrimiento guiado,, la inducc guiado inducción ión y el descubrimiento descubrimiento guiad guiado o se asegura aseguran n en la medid medida a en que se diseñan y se experimentan las mismas situaciones didácticas constructivistas que permitan a los alumnos construir sus propios conocimientos. La aplicación de esta disciplina tiene como objetivo el explotar lo atractivo que resulta resulta para los alumno alumnoss la idea de "apren "aprender der jugand jugando". o". Esta es el área en la cual los investigadores se han enfocado con mayor interés. La introducción de cualquier modo educativo en un sistema de enseñanza, en este caso la computadora, no es garantía para mejorar la calidad de la enseñanza. Un sistema educativo es muy complejo y su eficacia dependerá de muchos factores, tales como el medio ambiente educativo, las metodologías utilizadas (de lo concreto a lo abstracto, de lo general a lo particular, a partir de proyectos personales o grupales, etc.); de la filosofía de aprendizaje utilizada (estructurales, globales, etc.); y de las diversas teorías pedagógicas. 53

 

Esto quiere decir que la simple introducción de un nuevo medio educativo en la enseñanza no ayudará en nada a elevar la calidad de ésta si se continua enseñando las mismas cosas, siempre, de la misma manera.

2.1.7 DELIMITACIONES Una de las limitantes que dificultan el desarrollo de este trabajo, es el factor  económico, debido a los altos costos de los materiales; de un espacio apropiado para la aplicación e implementación del taller de robótica educativa. Delimitación Conceptual:

Robó Ro bótitica ca ed educ ucat ativ iva: a: Es la acti activi vida dad d de conc concep epci ción ón,, cr crea eaci ción ón y pu pues esta ta en fu func ncio iona nami mient ento, o, con fine finess pedag pedagóg ógic icos, os, de obje objeto toss te tecn cnol ológ ógic icos os qu que e so son n repr re prod oduc ucci cion ones es re redu duci cida dass mu muyy fiel fieles es y sign signifific icat ativ ivas as de los los pr proc oces esos os y herramientas robóticos que son usados cotidianamente, sobre todo, en el medio industrial. Delimitación Temporal: Este trabajo se realizo en el ciclo escolar agosto-diciembre 2010.

Delimitación Espacial: El trabajo se desarrolla en el Instituto Tecnológico de Salina Cruz.

54

 

2.1.8 IMPACTO ÉTICO, SOCIAL, TECNOLÓGICO, ECONÓMICO Y AMBIENTAL Impacto ético Existe la preocupación de que los robots puedan desplazar o competir con los humanos. Las leyes o reglas que pudieran o debieran ser aplicadas a los robots u otros “entes autónomos” en cooperación o competencia con humanos si algún día se logra logra alc alcanz anzar ar la tec tecnol nologí ogía a suf sufici icient ente e com como o par para a hac hacerl erlos os inteli inteligen gentes tes y conscientes conscie ntes de sí mismo mismos, s, han estim estimulado ulado las invest investigaci igaciones ones macroec macroeconómic onómicas as de este tipo de competencia, notablemente construido por Alessandro Acquisti basándose en un trabajo anterior de John von Neumann.  Actualmente, no es posible aplicar las Tres leyes de la robótica, dado que lo loss ro robo bots ts no titien enen en ca capac pacid idad ad pa para ra co comp mpre rend nder er su sign signifific icado ado,, evalu evaluar ar la lass situaciones de riesgo tanto para los humanos como para ellos mismos o resolver  los conflictos que se podrían dar entre estas leyes. Ente En tend nder er y ap aplilica carr lo an ante teri rior orme ment nte e expu expues esto to re requ quer erir iría ía verd verdad ader era a inteligencia y consciencia del medio circundante, así como de sí mismo, por parte del robot, algo que a pesar de los grandes avances tecnológicos de la era moderna no se ha alcanzado.

Impacto social La robótica está avanzando rápidamente y se están instalando muchos más robots que nunca en las empresas europeas. En el futuro, nuestros hogares y lugares de trabajo estarán caracterizados por los sistemas automatizados y de robótica que formarán formar án parte de nuestro trabajo y vida cotidianos; cotidianos; además los robots realizarán realizarán muchas tareas en el sector de servicios así como en el de producción.

55

 

Los robots de servicio se están uniendo a los robots industriales, con más de 5.000 que están ya en funcionamiento a nivel mundial. A pesar de que hay aún import imp ortant antes es pro proble blemas mas tecnol tecnológi ógicos cos que deb deben en ser resuelt resueltos os para desarro desarrolla llar  r  robots inteligentes y autónomos, tales como la navegación en ambientes abiertos, ya está claro que la difusión de los robots de servicio tendrá un impacto en el empleo, las condiciones de trabajo y la estructura y organización de las empresas.

 

La expansión simultánea en los próximos años de la robótica industrial y de

servicios en la UE puede tener efectos muy significativos tanto en el mercado de trabajo como en otros aspectos de la vida cotidiana.

Impacto tecnológico La propuesta es incluir a la robótica educativa como una herramienta pedagógica en lo loss progr program amas as ed educ ucat ativ ivos os pa para ra fo fort rtal alec ecer er y co comp mple leme ment ntar ar la ed educ ucaci ación ón informativa, al mismo tiempo que se fomenta el interés en los niños, niñas y  jóvenes por las ciencias, el desarrollo tecnológico e innovación de una manera pragmática y divertida. El im impa pact cto o te tecn cnol ológ ógic ico o de esta esta pr prop opues uesta ta tien tiene e a la lass em empre presa sass de in inte tegra grar  r  conocimiento innovador y generar tecnología propia en el desarrollo de sistemas robóticos como instrumentos educativos que coadyuven a las y los usuarios a mejorar calidad de vida, así como el desarrollo de sus comunidades.

Impacto económico La robótica como área de conocimiento nueva requiere del respaldo financiero y académico académ ico a largo plazo. Probablem Probablemente ente si deseára deseáramos mos reunir el conoci conocimient miento oe información necesarios para comprender plenamente sus campos de acción, es prob probab able le qu que e alca alcanc nce e la ma magn gnititud ud de un una a inge ingeni nier ería ía.. Po Porr esa esa ra razó zón, n, las las 56

 

experiencias con estudiantes o educadores no pueden ser cortas y esporádicas, sino sin o sos sosten tenida idass y contin continuas uas.. Cuando Cuando los pro proyect yectos os educ educati ativos vos nac nacen en bajo bajo el respaldo y acogida de programas que se ha consolidado, se tiene la ventaja que también pernean los proyectos educativos que inician y probablemente éstos, tienen mejores oportunidades de consolidarse, sobre aquellos que se gestan en procesos o programas de corto plazo. Si no se cuenta con un respaldo financiero y administrativo de largo plazo, estaríamos confinados a mostrar solo un grano de mostaza en un campo de conocimiento inmenso que está por descubrirse. Lo que se quiere decir es que todo proyecto educativo que se geste, debe considerar desde sus inicios los medios para la sosten sostenibili ibilidad dad que le darán el respaldo financiero y administrat administrativo ivo en un tiempo razonable. De lo contrario no hay forma de lograr los alcances ni la incidencia esperada en la población. Todo proceso educativo que busca una formación particular en sus individuos requiere tiempo para concretarse.

Impacto Ambiental El impacto medio ambiental que se produce en la robótica, si bien no se produce en la robó robóti tica ca en si sino sino es en el tra raba bajo jo pa para ra cr crea earr en ar arte teffac actto qu que e posteriormente será robotizado. Ejemplo: para construir un brazo mecánico se necesita fundir un metal y con eso se produce una contaminación atmosférico o medio ambiental, para la construcción de otro artefacto de plástico, cuando sobren las piezas restantes las partes q no se ocupen se botaran a la basura, esto también sería una contaminación para el medio ambiente.

2.1.9 METODOLOGÍA A UTILIZAR La programación empleada en Robótica puede tener un carácter explícito, en el que el operador es el responsable de las acciones de control y de las instrucciones adecuadas que las implementan, o estar basada en la modelación del mundo 57

 

exterior, exteri or, cuando se describ describe e la tarea y el entorno y el propi propio o sistema to toma ma las decisiones.

La programación explícita consta de dos técnicas fundamentales:   1. Programación Gestual.   2. Programación Textual. Los lenguajes de programación textual se encuadran en varios niveles, según se realice la descripción del trabajo del robot. Se relacionan a continuación, en orden creciente de complejidad:   1. Lenguajes Lenguajes elemen elementales, tales, que co controla ntrolan n dire directamen ctamente te el movim movimiento iento de las articulaciones del manipulador    2. Lenguajes dirigidos a posicionar el elemento tterminal erminal del manipulador.   3. Lenguajes orientados hacia el objeto sobre el que opera e ell sistema.   4. Lenguajes enfocados a la ttarea area que realiza el robot. Se utilizo el programador pic pro, pic basic, tanto como el simulador proteos, se presentara el código que se utilizara para la implementación del proyecto.

Código para los servos del robot educativo disminuir1 var portb.1 incrementar2 var portb.2 disminuir2 var portb.3 incrementar3 var portb.4 58

 

disminuir3 var portb.5 incrementar4 var portb.6 disminuir4 var portb.7 x var byte y var byte z var byte w var byte trisb=%11111111 porta=0 trisa=0 x=50 y=50 z=50 w=50 inicio: pulsout servo1,x pulsout servo2,y pulsout servo3,z pulsout servo4,w 59

 

gosub timer goto inicio timer: if incrementar1=1 then gosub mas1 if disminuir1=1 then gosub menos1 if incrementar2=1 then gosub mas2 if disminuir2=1 then gosub menos2 if incrementar3=1 then gosub mas3 if disminuir3=1 then gosub menos3 if incrementar4=1 then gosub mas4 if disminuir4=1 then gosub menos4 return

mas1: pause 10 x=x+1 if x>250 then x=250 return menos1: 60

 

pause 10 x=x-1 if x250 then y=250 return menos2: pause 10 y=y-1 if y200 then z=200 return 61

 

menos3: pause 10 z=z-1 if z200 then w=200 return menos4: pause 10 w=w-1 if w