El Kit básico de robótica (Ed. Primaria) lo componen dos elementos fundamentales:
Una placa controladora Micro:bit que permite el aprendizaje de conceptos fundamentales de la robótica, la programación y el desarrollo del pensamiento computacional, de manera sencilla y atractiva para el alumnado. Tiene incorporados una serie de elementos: ledes, botones, acelerómetro, sensor de temperatura, sensor de luz, brújula, etc.
Un robot programable compatible con la placa de programación del Kit suministrado, fácil de usar e ideal para poder desarrollar infinidad de proyectos STEAM. Amplía las posibilidades de nuestra placa con elementos como el sensor de distancia, el siguelíneas, motores que permiten desplazamiento del mismo, ledes, etc.
Placa controladora
Robot compatible con la placa controladora
En las siguientes páginas analizaremos en detalle cada uno de estos dispositivos, siguiendo siempre la misma estructura: primero los componentes de hardware y, a continuación, el software necesario para su programación.
En los apartados 2 y 3 nos centraremos en la placa controladora, mientras que en los apartados 4 y 5 trataremos el robot compatible.
Pese a su reducido tamaño, más pequeña que una tarjeta de crédito, la placa de programación proporcionada en el Kit tiene una amplia gama de funciones que iremos conociendo a través de esta actividad formativa.
Como introducción, en el siguiente vídeo se presentan algunas de las funcionalidades y componentes de esta placa de programación, aspectos que desarrollaremos con mayor detalle en las páginas siguientes.
Es muy sencillo comenzar a usar la BBC micro:bit. Solo necesitas una micro:bit, un cable micro USB y un ordenador. La micro:bit es un dispositivo de hardware, un pequeño ordenador de bolsillo. Para que funcione, tienes que decirle qué hacer escribiendo un programa informático. A los programas se les llama software.
El cable micro USB se usa para transferir el programa a la micro:bit. Vamos a echarle un vistazo. En un lado de la micro:bit verás 25 LED dispuestos en forma de cuadrado para formar una pantalla sencilla. También hay dos botones de entrada: el botón A y el botón B.
En el otro lado verás un botón de reinicio y una pequeña toma para conectar un paquete de baterías. Exploraremos el procesador y otras características en vídeos posteriores de esta serie. La micro:bit solo puede hacer lo que tú le digas, así que lo primero que necesitas hacer es escribir un programa.
Puedes usar diferentes lenguajes de programación para ello, por ejemplo, MakeCode, que funciona como editor de bloques y de texto, o el editor de texto Python. Para principiantes, MakeCode es un buen punto de partida. Hemos seleccionado algunos proyectos sencillos para ayudarte. Elige uno para comenzar.
La versión más reciente de la micro:bit tiene algunas funciones nuevas y emocionantes. El micrófono añade un sensor de sonido, y el LED especial en la parte frontal se enciende para mostrarte cuándo este nuevo sensor está midiendo niveles de sonido. El altavoz te permite añadir sonido como una salida de audio instantánea a tus proyectos.
En la parte frontal de la nueva micro:bit, su logotipo pasa ahora a ser dorado, y funciona como un sensor táctil capacitivo lo que permite interactuar con la placa de formas más versátiles y atractivas. Además, ahora es posible apagarla manteniendo pulsado el botón de reinicio situado en la parte trasera y encenderla de nuevo con una simple pulsación.
Para activar los subtítulos de cualquier video de youTube, debemos:
1. Hacer clic en el engranaje abajo a la derecha de la ventana del video.
2. Clic en Subtítulos.
3. Seleccionar el idioma en el que quieras que se reproduzcan.
4. Si no aparece el idioma que buscabas, haz clic donde aparece "Traducir automáticamente", seleccionar ahora el idioma en el que queramos que aparezcan.
Muy importante: tener siempre activado el botón de subtítulos.
En la parte frontal podemos encontrar los principales componentes de interacción entre el usuario y la placa, como los botones, la pantalla LED, el micrófono y otros conectores. Los vemos en detalle.
La placa de programación tiene dos botones en la parte frontal que se pueden usar por separado o juntos para hacer que las cosas ocurran.
La pantalla está compuesta por 25 LED organizados en una cuadrícula de 5×5, que pueden mostrar imágenes, palabras y números. También pueden actuar como sensores, midiendo cuánta luz recoge placa.
Los pines GPIO ofrecen múltiples funciones para conectar distintos dispositivos y periféricos. En la placa controladora, estos pines permiten ampliar las posibilidades de conexión, facilitando la interacción con otros componentes. Gracias a ellos, es posible utilizar pinzas de cocodrilo, que proporcionan una forma sencilla y rápida de establecer conexiones con el mundo físico.
GPIO: entradas y salidas de propósito general, útiles para interacción con sensores y actuadores.
Puedes alimentar LED externos y otros componentes electrónicos utilizando el pin de alimentación de 3 voltios.
El pin GND es el pin de Tierra. Se utiliza para cerrar circuitos eléctricos cuando conectas auriculares, LEDES o interruptores externos a tu placa de programación.
Tierra (GND): punto de referencia cero voltios para estabilizar el circuito y evitar daños.
El logo dorado también funciona como sensor táctil. Puedes usarlo como un botón adicional en tus programas, además de los botones A y B.
Con el nuevo micrófono integrado de la placa de programación puedes crear programas que reaccionen a sonidos fuertes y suaves y midan los niveles de ruido. El LED del micrófono te muestra cuando está midiendo activamente los niveles de sonido. Justo a la izquierda del LED, verás un pequeño orificio por donde entra el sonido.
En la parte trasera de la placa se encuentran diversos componentes esenciales, como los LEDs de información, las conexiones y el microprocesador, entre otros elementos que garantizan su funcionamiento.
Tu placa puede comunicarse con otras placas por radio, y con dispositivos externos mediante Bluetooth.
Radio: comunicación inalámbrica de corto alcance entre placa de programación.
Bluetooth: protocolo estándar para conectar equipos como teléfonos o altavoces.
El procesador es el “cerebro” que ejecuta tus programas. Además, incluye un sensor de temperatura que mide la temperatura ambiente en ºC.
Procesador: chip interno que interpreta y ejecuta tu código.
La brújula funciona gracias a un sensor llamado magnetómetro que detecta campos magnéticos, incluyendo el de la Tierra. Este sensor permite a la placa determinar la dirección hacia el norte magnético. Muy interesante para realizar, por ejemplos, juegos de orientación.
El acelerómetro mide fuerzas en tres direcciones, incluyendo la gravedad, para detectar movimientos y orientaciones. Sirve para juegos que responden al agitar o alarmas de movimiento.
El conector micro USB se usa para cargar los programas desde el ordenador en la placa y para alimentarla eléctricamente mientras está conectada.
Conecta un portapilas para usar la placa de programación sin el ordenador. Ideal para proyectos móviles con dos pilas AAA.
La nueva versión de esta placa de programación incluye un altavoz incorporado para reproducir sonidos y música directamente.
La placa cuenta con varios LEDs para indicar su estado:
Un LED amarillo que parpadea durante la transferencia USB y permanece encendido para indicar que la placa recibe alimentación vía USB.
Un LED rojo que muestra cuándo la placa está alimentada por pilas o USB.
Pulsa para reiniciar la placa de programación. Mantén presionado para apagar (modo suspensión) y ahorrar energía. Vuelve a pulsar para reactivar.
MakeCode es el entorno de desarrollo de tu placa de programación. Una plataforma en línea diseñada por Microsoft.
Para comenzar a trabajar en ella debemos seguir estos pasos:
1. Accedemos a la web oficial makecode.microbit.org
2. Hacemos clic en el botón Nuevo proyecto.
3. Ponemos nombre a tu proyecto.
4. Hacemos clic en crear.
Hemos accedido al entorno de programación de MakeCode.
Al acceder por primera vez, el sistema ofrece un tour guiado por las diferentes áreas de programación, que explicaremos con mayor detalle en las páginas siguientes.
Imagen del entorno de programación de MakeCode
La interfaz gráfica de Makecode es muy intuitiva. Utiliza un sistema de bloques tipo drag and drop (arrastrar y soltar), similar a otras plataformas como Scratch o code.org, lo que facilita la programación sin necesidad de escribir código.
Veamos las distintas zonas de esta interfaz.
Vamos a escribir nuestro primer programa. El primer programa que se realiza para probar una tecnología se suele llamar ¡Hola, Mundo! (Hi, world!). Crearemos por tanto nuestro ¡Hola, Mundo! con MakeCode y veremos cómo se ejecuta en el simulador. En la siguientes páginas veremos cómo cargarlo en nuestra placa de programación.
Observa el siguiente video que veremos los siguientes conceptos:
Cómo crear nuestro primer proyecto en MakeCode.
Cómo arrastrar código a la zona de programación.
Cómo eliminar código desde el área o zona de programación.
Presentación del simulador de nuestra placa.
Descargar el archivo desde MakeCode.
En la siguiente página de este libro veremos cómo pasar este archivo a nuestra placa robótica.
Recuerda: Si lo necesitas activa los subtítulos. Debajo del video también puedes ver la transcripción completa del mismo en español.
Para hacer que el corazón se ilumine en mi micro:bit voy a necesitar crear algo de código, así que voy a ir al editor de MakeCode.
Voy a hacer clic en “Nuevo proyecto” y aquí verás que, cuando abres un proyecto nuevo, aparecen dos bloques: “al iniciar” y “por siempre”.
No vamos a usar el bloque “por siempre” en este caso, así que voy a eliminarlo haciendo clic sobre él, arrastrándolo al centro y soltándolo, y desaparecerá.
El bloque que necesitamos está en la categoría “Básico”, así que si hago clic en Básico y busco el tercer bloque hacia abajo, veré “mostrar icono”. Hago clic en él, lo arrastro y lo suelto en el área central, y ahí podremos ver la imagen del corazón.
El editor de MakeCode tiene un simulador que te muestra lo que aparecerá en tu micro:bit cuando copies tu código. Aquí ya podemos ver que el corazón aparece en pantalla.
Puedes detener el simulador y volver a iniciarlo usando estos botones si quieres revisar tu programa antes de transferirlo.
Ahora que he creado mi código, necesito descargarlo para poder transferirlo a mi micro:bit.
Voy a darle un nombre para poder encontrarlo fácilmente. Lo voy a llamar “corazón” y haré clic en el botón de descargar, lo que descargará el archivo .hex listo para transferirlo a tu micro:bit.
Pasos para cambiar el idioma en MakeCode:
Hacer clic en el engranaje arriba a la derecha.
Hacer clic en "Language".
Hacer clic en el idioma deseado: Español (España).
Comprobamos que todos los elementos de la interfaz ahora están en el idioma deseado.
Los programas que diseñemos en makeCode.org, los debemos cargar en la memoria de nuestra placa controladora para que funcionen. Este proceso es muy parecido a cuando cargamos cualquier archivo de nuestro ordenador a un PenDrive o lápiz de memoria. Veamos los pasos en detalle:
1. Descargar el programa en nuestro ordenador.
El archivo descargado tendrá un formato .hex
2. Conectar la placa al ordenador por medio del cable USB y observar que se detecta como una nueva unidad externa, (similar a cuando conectamos un pen Drive). Esta unidad externa se llamará MICROBIT.
3. Cargar nuestro programa en la unidad MICROBIT, o sea, en nuestra placa; copiando y pegando el archivo descargado o arrastrándolo desde la carpeta origen, normalmente en "Descargas", hasta la unidad destino MICROBIT. Mientras carga el programa, una luz led en la parte trasera comenzará a parpadear. Dejará de hacerlo cuando el programa esté completamente cargado.
4. Una vez cargado el programa en nuestra placa, podremos probar nuestro programa sin desconectar el cable USB.
Si queremos probar el programa de manera autónoma, sin el cable USB conectado al ordenador, hay que conectar el portapilas incluido en el kit en el lugar correspondiente. Ver parte trasera de la placa.
MakeCode nos permite la descarga directa de archivos hasta nuestra placa controladora.
También podemos emparejar la placa vía Bluetooth desde una tablet Android para transferir nuestros programas directamente.
Maqueen es un robot de programación compatible con la placa de programación del Kit suministrado, es de fácil montaje y sencillo de usar, pero con el que podremos desarrollar infinidad de proyectos STEAM. Podemos entenderlo como una extensión o cuerpo de la placa de programación, que amplía notablemente sus posibilidades, tanto de sensores, como el sensor de distancia, o el siguelíneas; como de actuadores, como los motores, infinidad de ledes simples, RGB, etc.
Gracias a su diseño compacto y plug-and-play, Maqueen permite que los estudiantes comiencen a programar de forma rápida y divertida, despertando su interés por la ciencia, la tecnología y el pensamiento lógico; además, es compatible con distintas plataformas de programación, ya que puede utilizarse con MakeCode, que ya conocemos, y también con Mind+, una plataforma gráfica que admite lenguajes como Python y Arduino.
El maletín que contiene el robot incluye los siguientes elementos:
Chasis del robot
Dos llantas y dos ruedas
Portapilas
Sensor de ultrasonidos (sensor de distancia)
Manual de usuario
Plantilla para probar el modo siguelíneas.
Veamos cuales son los principales componentes, sensores y actuadores, que integra nuestro robot. Comenzamos por la parte superior, donde debemos insertar nuestra placa de programación.
Ahora, veamos los elementos fundamentales de la parte inferior del chasis de nuestro robot:
El montaje del robot es muy sencillo solo tenemos que seguir cuatro sencillos pasos:
Colocar las ruedas en las llantas y estas en los ejes de los motores. Observa que hay una pequeña muesca en el eje que debes hacer coincidir con el orificio de la llanta.
Colocar el portapilas. En primer lugar recomendamos conectar el cable con el pin de alimentación, después resultará más complicado. Retirar el papel para descubrir el adhesivo. Pegar el portapilas sobre los dos motores a una distancia simétrica del eje central del robot, evitando que roce con las ruedas y dejando espacio tanto para acceder al interruptor como para acceder al pin de conexión con la placa.
Insertar el sensor de ultrasonidos SR04, el sensor de distancia que nos permitirá realizar proyectos en los que el robot tenga que detectar obstáculos.
Colocar la placa de programación en el slot (ranura) correspondiente, ya que esta será el cerebro de nuestro robot.
El robot que se ofrece es compatible con la placa de programación que hemos visto en los anteriores apartados. Esta placa actuará como el cerebro del robot, y para poder realizar las funciones que nos permite este nuevo cuerpo, necesitará programas informáticos que controlen dichas acciones.
El entorno en el que programaremos será el mismo que se ha visto, makecode.org, pero tendremos que incluir unos bloques de programación especiales para poder controlar el robot.
Para incluir estos nuevos bloques accederemos a makecode.org y crearemos un proyecto nuevo. Una vez estés en la interfaz de programación, seguiremos estos pasos:
Hacer clic en extensiones.
Escribir la palabra maqueen en el campo de texto y pulsamos intro.
Hacer clic en la ventana que pone maqueen.
Podremos ver nuevos bloques de programación en nuestra interfaz llamados maqueen v4.
Vamos a crear el primer programa de nuestro robot. Será un programa muy sencillo que llevará a cabo las siguientes acciones:
El micrófono estará atenta a la captación de un sonido alto. Por ejemplo, una fuerte palmada. Cuando esto ocurra:
El robot avanzará durante dos segundos.
Girará a la derecha durante otros dos segundos.
El robot se detendrá a la espera de volver a detectar otro nuevo sonido alto.
Si haces clic "Editar", en la esquina superior derecha de la imagen de arriba, se abrirá el proyecto en el entorno de makecode.org. Podrás editar y descargar esta o crear tu propia versión del programa.
MUY IMPORTANTE: Los programas para nuestro nuevo robot se cargarán en la placa controladora, exactamente igual que como se vio en el apartado 2.4. Descarga y transferencia de código. Recuerda que ésta es el cerebro del robot. Por lo que seguiremos los pasos anteriormente vistos:
1. Descargar el programa en nuestro ordenador.
2. Conectar la placa al ordenador por medio del cable USB y observar que se detecta como una nueva unidad externa, (similar a cuando conectamos un pen Drive). Esta unidad externa se llamará MICROBIT.
3. Cargar nuestro programa en la unidad MICROBIT, o sea, en nuestra placa; copiando y pegando el archivo descargado o arrastrándolo desde la carpeta origen, normalmente en "Descargas", hasta la unidad destino MICROBIT.
4. Una vez cargado el programa en nuestra placa, desconectar el cable USB.
5. Colocar la placa controladora en el slot de nuestro robot. (Parte frontal hacia adelante). Paso 4 visto en el apartado 4.2. Montaje del robot:
6. Encender nuestro robot en el interruptor ON/OFF.
7. Probar nuestro programa con una palmada fuerte.
En muchas situaciones necesitamos que un robot pueda detectar obstáculos y calcular la distancia a la que se encuentra un objeto para evitar choques.
El sensor más común para esta tarea es el HC-SR04, que es el que está incluido en el kit.
Sensor ultrasonidos SR04. Elaboración propia.
El principio de funcionamiento es muy parecido al del eco percibido cuando gritamos en una montaña o en un habitáculo amplio y vacío; o el proceso que hace que los murciélagos puedan detectar los objetos que les rodean y vuelen evitando el contacto con los mismos. En el caso del sensor el funcionamiento es el siguiente:
El sensor envía una onda sonora de alta frecuencia (40kHz, inaudible para los humanos).
Esa onda rebota en un objeto y regresa al sensor.
La placa robótica mide el tiempo de ida y vuelta de la onda.
Con ese dato calcula la distancia al objeto.
Wiora, G. (Dr. Schorsch). (2007). Principio del sonar [Imagen]. Wikimedia Commons.
A continuación podemos analizar el esquema de cómo funcionaría un programa de detección de obstáculos tipo, para el robot.
Un programa de detección de obstáculos tiene como finalidad permitir que el robot detecte objetos situados en su trayecto y reaccione de forma autónoma para evitar colisiones. Para ello, se utilizan el sensor como el de ultrasonidos SR04 incorporado en el robot, que mide distancias mediante la emisión de ondas de sonido y la detección de su eco reflejado en los objetos cercanos.
El programa interpreta los datos de distancia obtenidos por el sensor y toma decisiones en función de la proximidad del obstáculo. Cuando se detecta un objeto a una distancia inferior a un umbral determinado, el robot ejecuta una maniobra de evasión, como detenerse, retroceder o girar. En el ejemplo puesto, el robot gira sobre sí mismo si detecta un objeto a menos de 30cm.
Este tipo de comportamiento autónomo reproduce el funcionamiento de sistemas de asistencia en la conducción o robótica móvil inteligente. A nivel educativo, el programa permite al alumnado explorar principios fundamentales como la propagación del sonido, cálculo de distancias y velocidades, medición de objetos con ultrasonidos y funciones lógico-matemáticas a la hora de construir las condiciones del programa.
1. El programa se ejecuta por siempre, mientras el robot esté encendido.
2. Se mide la distancia con el sensor de ultrasonidos.
Si la distancia es menor de 30 cm, significa que hay un objeto delante.
3. Si leer ultrasonidos en cm es < 30 = verdadero
El motor izquierdo avanza a velocidad 50.
El motor derecho retrocede a velocidad 50.
Consecuencia: robot gira hacia la izquierda durante 800 ms.
4. Si no (leer ultrasonidos < 30 = falso
Ambos motores avanzan a velocidad 50.
Consecuencia: El robot sigue recto
El robot cuenta con sensores especializados en su parte inferior que le permiten diferenciar si la superficie refleja luz o no. Estos sensores utilizan dos componentes básicos:
Un LED de infrarrojos, que emite luz invisible.
Un fototransistor (LDR), que recibe la luz reflejada.
Detalle del sensor siguelíneas derecho (Line-R) e izquierdo (Line-L) del robot
La luz infrarroja se refleja en las superficies blancas y es absorbida por las negras. El fototransistor, situado junto al LED, detecta esta diferencia y convierte la información en un valor que el robot puede interpretar. De esta manera, podemos guiar a nuestro robot para que siga el recorrido de una línea negra sobre fondo blanco.
Como el robot incorpora dos sensores (izquierdo y derecho), podremos controlar el seguimiento de una línea midiendo si cada uno de los sensores está sobre una superficie oscura, la línea, o se encuentra sobre una superficie que refleja la luz. Así, el funcionamiento principal de un robot siguelíneas es mantener la línea negra entre ambos sensores.
Esquema de funcionamiento de un sensor infrarrojo sobre distintas superficies. Elaboración propia.
Vamos a crear el primer programa de nuestro robot. Será un programa muy sencillo que llevará a cabo las siguientes acciones:
El micrófono estará atenta a la captación de un sonido alto. Por ejemplo, una fuerte palmada. Cuando esto ocurra:
El robot avanzará durante dos segundos.
Girará a la derecha durante otros dos segundos.
El robot se detendrá a la espera de volver a detectar otro nuevo sonido alto.
Este apartado tiene como objetivo ayudarte a identificar y resolver los problemas más comunes que puedes encontrar al trabajar con el kit de robótica. En la tabla que se muestra a continuación, se muestra una guía rápida para diagnosticar y solucionar los fallos más comunes cuando nos iniciamos con este tipo de material.
Comenzar siempre con bloques básicos antes de pasar a códigos textuales.
Usar el simulador para que el alumnado compruebe hipótesis antes de conectar la placa.
Fomentar el ensayo-error como parte del aprendizaje.
Descarga y transferencia de código: pulsa el botón Descargar; se genera el programa en archivo .hex y se descarga al ordenador.
Transferir por USB: conecta la micro:bit y el ordenador a través de un cable USB. Si la conexión es correcta, debería aparecer una unidad de almacenamiento con el nombre MICROBIT. Para ejecutar el programa en la Microbit, arrastra el archivo .hex del paso anterior a la unidad de almacenamiento Microbit.
WebUSB: Se puede conectar la Microbit al ordenador de forma inalámbrica. Para ello, utiliza el cable para conectar la Microbit y el ordeandor. A continuación pulsa "Emparejar/Pair" para que se establezca la comunicación inalámbrica entre ambos dispositivos. Una vez establecido el emparejamiento, ya se puede descargar directamente los archivos en la placa Microbit, sin necesidad de descargar el archivo .hex previamente en el ordenador.
Si no se muestra la unidad MICROBIT, prueba otro cable de datos USB, otro puerto de conexión USB del ordenador o usa la opción WebUSB.
Guarda tus proyectos en tu cuenta MakeCode.
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Publica tus proyectos con GitHub, convertiendo el proyecto en una publicación para trabajo colaborativo o versionado.
MakeCode incluye tutoriales guiados y ejemplos (LED, botones, radio, sensores).
Aprovecha el simulador para probar antes de flashear.