robótica en el aula - juntadeandalucia.es
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Gabriel Ocaña Rebollo
Ingeniero Superior de Telecomunicaciones
Profesor E.S. de Tecnología
CEP Almería, Noviembre 2010
Robótica en el Aula
Robots Avanzados de Ampliación
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Introducción
Y después de los robots de aprendizaje básicos …
La versión de Robots LEGO “Mindstorms NXT” se ha hecho muy popular
internacionalmente como robot educativo desde su aparición en el año 2006. Mucho
más que su predecesor RCX (de 1998).
Se utilizan en multitud de entornos de aprendizaje de robótica de diferentes niveles,
desde Educación Primaria hasta la Universidad, y existen multitud de libros y webs
con robots NXT de aprendizaje.
En esta presentación se introducen brevemente algunos robots que el autor de esta
publicación, a partir de su experiencia docente en el campo de la robótica, considera
interesantes desde el punto de vista de la Robótica en la Educación Secundaria
Anzaluza.
Todos ellos se han extraído de la bibliografía y webgrafía propuesta.
Nota: Para construirlos, es necesario utilizar el “Conjunto de recursos NXT” además del “Conjunto
básico de robótica educativa LEGO Mindstorms NXT”.
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Índice
Versión comercial de LEGO Mindstorms NXT.
Ejemplos de la Bibliografía y Webgrafía Propuestas:
Proyectos de Robótica de Carnegie Mellon University.
“Advanced NXT. The da Vinci Inventions Book”.
Web nxtprograms.com
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Índice
Versión comercial de LEGO Mindstorms NXT.
Ejemplos de la Bibliografía y Webgrafía Propuestas:
Proyectos de Robótica de Carnegie Mellon University.
“Advanced NXT. The da Vinci Inventions Book”.
Web nxtprograms.com
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Versión Comercial de LEGO Mindstorms NXT
Alpha Rex
Robot de tipo Humanoide.
Gracias a sus dos piernas controladas por
servomotores, permite experimentar con
locomoción bípeda.
Se pueden programar multitud de
comportamientos ya que incorpora todos los
sensores básicos de LEGO Mindstorms NXT:
Distancia por Ultrasonidos.
Sonido.
Contacto.
Luminosidad.
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Versión Comercial de LEGO Mindstorms NXT
Spike
Robot de tipo Artrópodo.
Permite experimentar con desplazamiento
tipo “insecto” con múltiples patas laterales.
Su funcionamiento consiste en acercarse
hasta un objeto y golpearlo con su aguijón.
Además, puede programarse para que
también reaccione al sonido.
Utiliza estos sensores:
Distancia por Ultrasonidos.
Sonido.
Contacto.
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Versión Comercial de LEGO Mindstorms NXT
RoboArm
Robot de tipo Brazo Mecánico.
Permite trabajar con robots que mueven
otros objetos, en este caso agarrándolos con
unas pinzas mecánicas.
Gracias al sensor de luz podría distinguir
entre objetos para decidir moverlos o no.
Utiliza estos sensores:
Distancia por Ultrasonidos.
Contacto.
Luminosidad.
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Versión Comercial de LEGO Mindstorms NXT
Tribot
Robot de tipo Vehículo (recoge-objetos).
Vehículo con capacidad de seguimiento de
línea que es capaz de acercarse a un objeto
y sujetarlo para transportarlo a otro lugar.
También puede responder a estímulos
sonoros.
Utiliza todos los sensores:
Distancia por Ultrasonidos.
Sonido.
Contacto.
Luminosidad.
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Índice
Versión comercial de LEGO Mindstorms NXT.
Ejemplos de la Bibliografía y Webgrafía Propuestas:
Proyectos de Robótica de Carnegie Mellon University.
“Advanced NXT. The da Vinci Inventions Book”.
Web nxtprograms.com
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Proyectos de Robótica de Carnegie Mellon University
La Universidad Carnegie Mellon es uno de los centros más destacados de los Estados
Unidos de investigación superior en el área de informática y robótica.
El grupo “Robotics Academy” de la Carnegie Mellon University se encarga de fomentar
la robótica y sus tecnologías asociadas a nivel educativo en todos los niveles: Primaria,
Secundaria y Universidad. Elabora actividades curriculares, organiza concursos,
cursos para profesores, etc.
Puesto que tiene una alianza con “LEGO Education”, todo el material de Carnegie
Mellon University está disponible para los robots LEGO Mindstorms NXT.
A continuación se va a comentar la referencia bibliográfica “Proyectos de Robótica:
Temas”, con prácticas de basadas en la construcción de tres robots: Robot Minero,
Perro Guardián y Calibre.
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Robot Minero
Robot con tracción en las 4 ruedas y con un sensor ultrasónico giratorio que permite
medir distancia frontal en un rango de 180º.
Su comportamiento básico consiste en avanzar por un túnel hasta el final. Si hay más
túneles, el robot se dirige siempre al más corto. Si no, se coloca a la distancia de
“excavación”.
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Perro Guardián
El robot recorre un pasillo y cuando pasa por delante de una puerta (marcada en el
suelo con una raya negra) se gira y comprueba si está abierta o cerrada.
Si está cerrada, continua la patrulla. Si está abierta comienza a “ladrar” hasta que se
toque el hocico o se le grite que pare. Entonces se gira y continua vigilando.
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Calibre
El robot se comporta como un calibre para medir el grosor de cualquier pieza.
Se coloca la pieza a medir y al accionarlo cierra las abrazaderas hasta apretarlo por
completo. Entonces realiza el cálculo de las medidas del grosor.
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Ejemplos de la Bibliografía y Webgrafía Propuestas:
Proyectos de Robótica de Carnegie Mellon University.
“Advanced NXT. The da Vinci Inventions Book”.
Web nxtprograms.com
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Leonardo da Vinci NXT
Máquinas de Leonardo da Vinci
Con esta referencia bibliográfica se
construyen 5 máquinas de Leonardo da Vinci.
Reproduce no solo el aspecto externo de
cada máquina da Vinci y su contexto
histórico, sino sobre todo sus mecanismos
internos de funcionamiento.
Permite desarrollar con profundidad la parte
mecánica de construcción de robots.
Los comportamientos, y por lo tanto los
programas, no son muy complejos.
Para más información, se puede visitar la
página web del autor del libro
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Leonardo da Vinci NXT
Carro Armado
Vehículo que reproduce el que se considera
el primer “tanque” de la historia.
La programación básica es el desplazamiento
de un vehículo con tracción en las 4 ruedas.
Para información adicional sobre este carro
armado, se puede consultar la sección
dedicada en la web del libro.
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Leonardo da Vinci NXT
Catapulta
Máquina que reproduce la catapulta más
potente diseñada por Leonardo da Vinci.
Hacía uso de una doble hoja curva elástica
que almacena la suficiente energía cinética.
Se reconstruye con una estructura de piezas
LEGO.
También se reproduce el sistema de carga y
disparo.
El programa permite cargar la catapulta y
dispararla pulsando un botón.
Información adicional sobre la catapulta en la
sección dedicada en la web del libro.
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Leonardo da Vinci NXT
Puente Giratorio
Máquina que reproduce un puente que gira
sobre uno de sus pilares para cortar el
camino o para permitir el paso de barcos.
Para ser una estructura estable, el puente
debe descansar completamente sobre el eje
de giro.
En este montaje se ha añadido un sensor
ultrasónico para que el puente gire de
manera automática cuando se aproxime un
“enemigo” y vuelva a su posición original
cuando no detecta nada.
Información adicional sobre este puente en la
sección dedicada en la web del libro.
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Leonardo da Vinci NXT
Tornillo Aéreo
Con un aspecto similar a un helicóptero
moderno, el tornillo aéreo intenta sin
embargo subir por el aire de la misma
manera que una hélice avanza por el agua.
El montaje reproduce la estructura del
tornillo, y habría que añadirle la superficie de
la hélice de plástico o papel.
El programa simula el giro de las palancas
que realizaría el piloto: Los motores giran con
velocidad creciente según la hélice aumenta
su inercia. Para su control se puede usar el
tacómetro de los motores o un sensor de luz.
Información adicional en la sección web.
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Leonardo da Vinci NXT
Máquina Voladora
Quizás sea la máquina más conocida de
Leonardo da Vinci. Imita la manera de volar
de los pájaros.
El robot gira las poleas que mueven las alas.
De manera opcional, se puede construir un
segundo robot que implementa los pedales
de la máquina. Usando comunicaciones
bluetooth entre robots, la Máquina Voladora
mueve sus alas al ritmo de los pedales.
Información adicional sobre la Máquina
Voladora en la sección web del libro.
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Versión comercial de LEGO Mindstorms NXT.
Ejemplos de la Bibliografía y Webgrafía Propuestas:
Proyectos de Robótica de Carnegie Mellon University.
“Advanced NXT. The da Vinci Inventions Book”.
Web nxtprograms.com
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Web www.nxtprograms.com
Es una colección gratuita de más de 50 robots. Incluye las instrucciones de montaje de
cada robot, descripción de su funcionamiento y ejemplos de programas en formato
LEGO NXT-G.
Todos los robots están valorados en dos aspectos:
Dificultad de construcción
Dificultad de programación.
A continuación se muestran algunos ejemplos de robots de diferentes tipos:
Juegos
Música y Sonido
Vehículos
Armamento
Máquinas
Sistemas Sensores
Animales
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Juegos
Spin Art: gira el disco a diferentes
velocidades para hacer dibujos.
Jugador de Beisbol: dispara la bola y
la golpea.
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Música y Sonido
Telégrafo: reproduce el sonido del
mensaje. Pueden comunicarse
“Robots Morse”.
Guitarra Eléctrica: toca notas
musicales según la distancia del
plato.
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Vehículos
Vehículo Rover: tracción directa y
control de dirección con servomotor.
Coche con Pinzas: mando de control
para la velocidad, dirección y
accionamiento de las pinzas.
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Armamento
Vehículo Martillo: con un solo botón
se controla el movimiento y el golpe
de martillo.
Arma Automática: Al pulsar el
“gatillo” dispara 15 proyectiles.
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Máquinas
Caja Fuerte: Si se introduce la
combinación correcta girando la
cerradura se abre automáticamente.
Moto Sierra: al tener pulsado el
botón de marcha se acciona y es
capaz de cortar hojas de papel.
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Sistemas Sensores
Calculador de Longitud, Área y
Volumen: Hace los cálculos tras
recorrer las dimensiones con el
robot.
Radar: Escanea a su alrededor y
muestra en pantalla el resultado.
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Animales
Araña: sencilla araña controlada con
los botones del ladrillo.
Serpiente Enroscada: Cuando algo
se pone delante agita la cola, y si
permanece un rato le ataca.
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No sé por qué, pero tengo la sensación de que podría llegar a ser barro en sus manos …
Isaac Asimov, “Hacia la fundación”