MIGUELTECNOLOGIA
I.E.S. JOSÉ SARAMAGO (Humilladero)
Tema 6: Robótica básica
1. INTRODUCCIÓN
La robótica se encarga de diseñar y construir máquinas que funcionen por sí mismas, sin la atención de las personas.
Los robots no tienen por qué tener forma de humanos o animales, un aparato de aire acondicionado por ejemplo, es un robot.
Los robots se componen de tres partes fundamentales; la unidad de control, los sensores y los actuadores.
La unidad de control de un robot consulta los sensores que tiene conectados y acciona los actuadores adecuados según un programa preestablecido.
2. UNIDAD DE CONTROL
Hay varios tipos de unidades de control, pero últimamente se está utilizando mucho ARDUINO, por su bajo precio y su sencillez de uso.
La unidad de control es como el cerebro del robot, que consulta los sensores y controla a los actuadores para que realicen determinada acción: Encender una luz, hacer funcionar un motor, emitir un sonido, etc.
SENSORES
Botones, pulsadores, etc
Sensor de luz, humedad, temperatura, etc.
Reconocimiento de voz
Bluetooth, Wifi
Detector de movimiento
Sensor de ultrasonidos
Cámara
ACTUADORES
Motores
Luces, LED´s
Pantallas
Altavoces
Relés
Con la combinación de los sensores y actuadores y un poco de imaginación se pueden realizar multitud de proyectos y robots: Cerradura con clave, activación de luces con el móvil, climatizador, detector de incendios, semáforo, etc.
En Internet existen miles de proyectos hechos con Arduino, algunos realmente impresionantes:
3. PROYECTO LED INTERMITENTE
El primer proyecto que vamos a realizar consiste en hacer que un diodo LED se encienda y apague cada segundo.
Para ello tendremos que conectar el LED a la placa Arduino a la salida 13, como en el siguiente dibujo:
Para programar la placa Arduino deberemos conectarla al ordenador mediante el cable USB y utilizaremos el programa S4A.
Como queremos que el programa se ejecute un número indefinido de veces, vamos a coger ahora el bloque de control “por siempre”. Si nos fijamos en la forma de este bloque veremos que la parte de arriba encaja con la parte de abajo del bloque con el que hemos empezado.
Además el bloque “por siempre” tiene un hueco en medio en el que podremos encajar otras instrucciones, de manera que todo lo que esté dentro de él se ejecute en secuencia hasta el final. Una vez que termina, vuelve a empezar desde el principio del bloque, haciendo un ciclo sin fin.
Lo que vamos a hacer ahora es elegir los bloques que enviarán las señales a la salida digital para encender y apagar el LED. Este tipo de bloques están en la categoría de “Movimiento”.
De los bloques que aparecen vamos a utilizar los de “digital 13 encendido” y “digital 13 apagado”. Primero cogeremos “digital 13 encendido” y lo metemos, arrastrando, dentro de del bloque “por siempre”.
Si en este punto damos a la bandera verde para ejecutar el programa, veremos que el LED se enciende y se mantiene encendido hasta que paremos el programa.
Como queremos que esté encendido dos segundos, vamos a la categoría “Control”, seleccionamos el bloque “esperar 1 segundos”, y lo ponemos a continuación de “digital 13 encendido”.
Con esto lo que hacemos es que el programa se quede en la situación en la que está durante 1 segundo (o el tiempo que nosotros le indiquemos).
Como lo que queremos es que se pague ahora y se mantenga apagado dos segundos, repetimos lo mismo pero con el bloque “digital 13 apagado”.
Ya hemos terminado nuestro primer programa. Sólo nos queja ejecutarlo y ver si funciona correctamente.
Para ello damos a la bandera verde, o también podemos hacer click con el botón izquierdo encima de cualquiera de los bloques de instrucciones. Veremos que todos los bloques de nuestro programa y la bandera verde del escenario se iluminan y el LED de nuestra placa Arduino comienza a parpadear cada dos segundos.
Videotutorial de la conexión de los led´s y la programación con Scratch del proyecto led intermitente:
4. PROYECTO SEMÁFORO
Ahora vamos a complicar un poco más nuestro proyecto conectando tres LED´s de distinto color para hacer que funcionen como un semáforo, según el siguiente dibujo:
Un semáforo funciona de forma que se encienden primero el rojo, luego el verde, y por último el amarillo. Después volvería a empezar por el rojo.
Para programar nuestro semáforo no necesitamos ningún bloque que no hayamos usado antes. La única novedad será elegir en el bloque “digital encendido” y “digital apagado” la salida digital que queramos utilizar.
Comenzaremos el programa con los mismos bloques de control que comenzamos la práctica anterior, ya que queremos que el semáforo funcione continuamente mientras esté pulsada la bandera verde.
Lo primero que queremos hacer es que se encienda el LED rojo durante 3 segundos y después se apague. Como es el que hemos conectado a la salida digital 13, seleccionaremos esa salida en los bloques de “Movimiento” de encender y apagar.
En el bloque de “Control” de “esperar” le ponemos 3 segundos.
No queremos que pase tiempo entre que se apague el LED rojo y se encienda el amarillo. Por eso no necesitamos poner otro bloque de “esperar” después de apagar.
Hacemos los mismo para el LED verde (pin digital 10) y para el amarillo (pin digital 11), con la excepción de que el amarillo solo queremos que este encendido 1 segundo.
Si damos a la bandera verde para ejecutar el programa, veremos cómo funciona nuestro propio semáforo en la placa Arduino.
Videotutorial de la conexión de los led´s y la programación con Scratch del proyecto semáforo:
¿Qué es un LED?
La palabra LED viene del ingles Light Emitting Diode que traducido al español es Diodo Emisor de Luz. Es un bombillita que tiene polaridad + y -, y que consume muy poca energía, ya que no emite calor como las bombillas convencionales.
Existen LED´s de varios colores, incluso LED que pueden cambiar su color.
Los primeros LED´s emitían muy poca luz, por lo que se empleaban solo para señalar si un aparato estaba conectado (Por ejemplo el LED del televisor), pero en la actualidad existen LED´s de alta luminosidad que se emplean en linternas, lámparas y faros de coche.
¿Qué es Arduino?
Arduino es una placa electrónica que puede manejar varios sensores y varios actuadores y puede programarse fácilmente, además es muy barata (Se pueden encontrar placas compatibles por menos de 4 euros), por lo que últimamente se ha puesto de moda por entusiastas de la electrónica y la robótica e incluso por diseñadores y artistas.
CRITERIOS DE EVALUACIÓN SEGÚN CURRÍCULO DE EDUCACIÓN DE ANDALUCÍA (LOMCE)
4.1. Identificar y conocer los elementos de los sistemas automáticos sencillos de uso cotidiano.
4.2. Diseñar y construir sistemas automáticos sencillos y/o robots básicos.
4.3. Elaborar programas gráficos para el control de sistemas automáticos básicos y/o robots básicos.