CONTENIDOS

1. Introducción

En esta unidad trabajaremos varios conceptos que si bien son distintos, conforme avancemos en los contenidos comprobaremos que son conceptos que están interrelacionados y que poseen muchas similitudes entre ellos. En primer lugar introduciremos el concepto de internet de las cosas y como nuestra sociedad se encuentra rodeada de aparatos inteligentes que permiten automatizar los procesos, revisaremos el concepto de domótica que es el campo que se encarga de automatizar las viviendas, para finalmente tratar la robótica y realizar distintos proyectos con la placa Makey Makey que ya conoceremos.

2. INTERNET DE LAS COSAS

2.1  Un mundo inteligente a tu alrededor

Hoy en día tienes el poder de controlar las cosas en la palma de tu mano. Los dispositivos inteligentes interconectados lo hacen posible. Si no te lo crees echa un vistazo a los siguientes vídeos que te van a mostrar algo sobre ese poder (la mayoría está en inglés, pero no te preocupes porque lo importante es la imagen que te enseñará cosas sorprendentes). 

2.2. ¿ Por qué es inteligente ?

Los distintos aparatos que conforman el internet de las cosas son inteligentes gracias a un componente fundamental que poseen. Se trata de los microcontroladores. 

Observad las siguientes imágenes para daros cuenta de que muchos de los aparatos que encontráis en vuestras casas tienen un microcontrolador. Es solo una pequeñísima muestra, por supuesto que hay muchos más. 

2.3. ¿Qué es un microcontrolador?

Como hemos visto, un microcontrolador es el cerebro de la mayoría de los aparatos y robots que nos rodean.

Un microcontrolador es un circuito integrado que consta de un microprocesador rodeado de las memorias de programa, RAM, circuitos de entrada y salida para comunicarse y/o controlar periféricos.

¿Qué son?

Un microprocesador es un circuito integrado programable capaz de ejecutar las instrucciones del programa grabado en su memoria.

Un circuito integrado es un chip (pastilla) de silicio que contiene millones de circuitos en su interior.

¿Cómo funcionan?

Los circuitos que contienen son capaces de realizar operaciones a gran velocidad.

Un ejemplo de las operaciones que realizan son: cálculos matemáticos (sumar, restar, multiplicar), comparar datos, leer las entradas, activar salidas…

Los microprocesadores son capaces de realizar miles de millones de operaciones por segundo. El que lleva nuestra placa robótica puede realizar 16 millones de tareas por segundo.

Las tareas que realiza el microcontrolador las escribimos mediante un programa, que se convierte a formato binario para cargarse en el microcontrolador.

Un archivo binario está formado por unos y por ceros que es el lenguaje que entienden el microcontrolador que es un sistema digital.

Ventajas

• Fácilmente programables con lenguajes de programación de alto nivel. Un lenguaje de programación de alto nivel, es similar al lenguaje humano, por lo que es “fácilmente” comprensible.

• Muy flexibles: es decir, sirven casi para cualquier propósito: así podemos encontrarlo en una radio, un reloj, un microondas, frigorífico, un teclado...

• Pequeños: por lo que pueden ir integrados en todo tipo de aparatos desde una tarjeta de crédito a naves espaciales...

• Muy económicos: los más sencillos podemos encontrarlos por céntimos de euro.

• Rápidos: pueden realizar millones de tareas por segundo.

2.5. Internet de las cosas

Si comenzamos por el principio, debes plantearte qué significa eso de "IoT". Si lo buscaras obtendrías que son las siglas de Internet of Things, lo que traducido al castellano es Internet de las Cosas. Pero esto realmente no aclara mucho sobre qué es o para qué sirve, por lo que habrá que explicarlo un poco, pero mejor te lo muestro en el siguiente vídeo: 

2.6. Domótica

Se denomina domótica al conjunto de técnicas y sistemas que permiten lograr la automatización de las diversas instalaciones de una casa.

La domótica no solo ayuda a incrementar el bienestar, sino que también brinda mayor seguridad y contribuye a ahorrar energía. A través de estos sistemas se pueden vincular los distintos servicios y las instalaciones de la vivienda y gestionarlos a distancia o automáticamente, incluso desde afuera del edificio.

3. PROGRAMACIÓN y MAKEY MAKEY

Para poder programar ya hemos comentado en las unidades anteriores ( y en el curso pasado.....) que hay que ser capaz de ordenar nuestras ideas y organizarlas de forma clara y eficiente. Para hacer esto existen formas de representar el orden en que se debe ejecutar la secuencia de instrucciones o pasos a seguir. Esto es lo que se conoce como algoritmo y se puede utilizar para muchas cosas además de para programar. Una receta de cocina o un manual de instrucciones para montar un mueble, también se pueden considerar algoritmos.

En este apartado vas a aprender a representar algoritmos para programar y convertirlos en código.

3.1 Programas y programación estructurada

Un programa es una secuencia de instrucciones escritas mediante un lenguaje de programación, que permiten desarrollar y resolver un problema para el que han sido creados.

La programación estructurada es un paradigma de programación, es decir, una forma de programar orientada a mejorar la claridad, calidad y tiempo de desarrollo de un programa de computadora recurriendo únicamente a subrutinas y tres estructuras básicas.

Esta forma de programar se basa en un famoso teorema, desarrollado por Edsger Dikjstra, que demuestra que todo programa puede escribirse utilizando únicamente las tres estructuras básicas de control:

• Secuencia: el bloque secuencial de instrucciones, ejecutadas sucesivamente, una detrás de otra. 

• Selección o condición (si, si no): permiten ejecutar un conjunto de instrucciones u otras en función de si se cumple o no una condición.
  Se utilizan los comandos: if e if…else, switch

• Iteración o repetición (mientras, repetir, para): permite repetir una instrucción o grupo de ellas un número fijo de veces o mientras (o hasta que) una condición sea cierta.
  Se utilizan los comandos while, for ...

3.2 Pseudocódigo

El programa creado mediante lenguaje de programación (serie de instrucciones) se llama código. Pero cuando escribimos el algoritmo en nuestra lengua o lenguaje habitual, el programa creado se llama pseudocódigo.

PSeInt es una herramienta incluida en EducaAndOS  para ayudar al estudiante en sus primeros pasos en programación. Mediante un simple e intuitivo pseudolenguaje en español (complementado con un editor de diagramas de flujo),  permite centrar la atención en los conceptos fundamentales de la programación, minimizando las dificultades propias de un lenguaje y proporcionando un entorno de trabajo con numerosas ayudas y recursos didácticos.

3.3 Diagrama de flujo

Las instrucciones del programa también se pueden representar gráficamente mediante esquemas o dibujos, llamados diagramas de flujo.

Para realizar un diagrama de flujo o flujograma, se suelen seguir unas normas generales y la utilización de símbolos determinados.

3.4.  Scratch

En la unidad anterior estuvimos trabajando con un lenguaje de programación por bloques, concretamente con Scratch. Podriamos decir que Scratch es un lenguaje de programación estructurada y que hasta el momento solo hemos trabajado con sus "librerías" por defecto. Ahora, en esta unidad vamos a conocer nuevas "librerías" del lenguaje y además aprenderemos a trabajar con cada uno de sus bloques.

3.5. Programación por Bloques

En los lenguajes de programación por bloques se suelen clasificar las distintas instrucciones en categorías y suelen utilizar un color distinto para cada una de ellas tal y como podemos ver en la siguiente imagen:

Como ya sabemos, dentro de cada categoría existe una gran cantidad de bloques que combinándolos entre si nos permiten construir muchísimos programas distintos, tantos como nuestra imaginación nos permita. 

IMPORTANTE: Para poder realizar una de las tareas de esta unidad, es necesario que la Actividad 2.9 Piedra, Papel y Tijeras este entregada y funcionando correctamente.

3.6 ¿Qué es Makey Makey?

Makey Makey es una placa electrónica que actúa como una interfaz entre objetos cotidianos y un ordenador. Fue creada por Jay Silver y Eric Rosenbaum en el MIT Media Lab con el objetivo de fomentar la creatividad y el aprendizaje interactivo.

Esta herramienta convierte objetos conductores en teclas o botones que pueden usarse para controlar programas y juegos en la computadora. Makey Makey funciona como un teclado o un ratón, permitiendo que los usuarios interactúen con el ordenador de formas innovadoras y divertidas.

Dicho de otra forma, podemos decir que la Makey Makey es una pequeña placa electrónica que te permite convertir casi cualquier objeto en una tecla de ordenador. Esto significa que puedes usar cosas como frutas, plastilina o papel de aluminio para controlar un videojuego, hacer música o incluso escribir en el ordenador. ¡Es como un teclado mágico que puedes personalizar a tu gusto! 

3.6.1 Componentes de Makey Makey

Un kit básico de Makey Makey incluye:

• La placa Makey Makey: la parte central del sistema, que se conecta al ordenador mediante USB.

• Cables de cocodrilo: se utilizan para conectar objetos a la placa.

• Cables de conexión (jumper wires): permiten una mayor personalización de las conexiones.

• Cable USB: conecta la placa al ordenador.

• Materiales de prueba (cartón, papel aluminio, etc.): para experimentar con distintas superficies conductoras.

3.6.2 ¿Cómo funciona Makey Makey?

Makey Makey funciona aprovechando la conductividad eléctrica. Cuando una persona toca un objeto conectado a la placa (como un plátano, plastilina, o incluso agua), se completa un circuito eléctrico y la placa envía una señal al ordenador, como si se presionara una tecla del teclado.

Los objetos deben ser conductores para que la corriente fluya a través de ellos. Algunos ejemplos de materiales conductores son:

• Metales (como papel de aluminio y monedas)

• Frutas y verduras

• Agua y ciertos líquidos

• Plastilina y grafito (lápices)

• Cuerpos humanos

Cuando se establece una conexión entre una entrada de Makey Makey y una toma de tierra (earth), se genera la interacción.

Entonces podríamos decir que la placa Makey Makey actúa como un puente entre el mundo físico y el digital. Funciona de la siguiente manera:

1️⃣ Conectar la Makey Makey al ordenador

• Se conecta al ordenador mediante un cable USB, igual que un teclado o un ratón.

• No necesitas instalar ningún programa especial, el ordenador lo reconoce automáticamente.

2️⃣ Crear un circuito con objetos conductores

• Para que funcione, necesitas objetos que conduzcan la electricidad, como frutas, agua, papel de aluminio o incluso el cuerpo humano.

• La Makey Makey tiene unas pinzas llamadas "cocodrilo" que permiten conectar estos objetos a la placa.

3️⃣ Usar la "Tierra" o "Earth"

• Para que el sistema funcione, una mano debe tocar la "Tierra" o "Earth" en la Makey Makey.

• Cuando tocas un objeto conectado a la placa, se cierra el circuito y el ordenador lo detecta como si hubieras presionado una tecla del teclado.

IMPORTANTE: ¿Qué significa que un determinado objeto sea conductor de electricidad? 

Un objeto conductor de electricidad es aquel que permite que la electricidad pase a través de él con facilidad. Es decir, deja que los electrones (que forman la corriente eléctrica) se muevan libremente a través de su material. 

🔹 Conductores y Aislantes

Los materiales pueden clasificarse en dos tipos principales según su capacidad para dejar pasar la electricidad:

1️⃣ Materiales conductores (dejan pasar la electricidad)

• Metales como el cobre, el aluminio y el oro.

• Agua con sales (como el agua del grifo o el agua del mar).

• Cuerpos humanos y algunos alimentos (porque contienen agua y sales).

• Papel de aluminio y otros materiales metálicos.

2️⃣ Materiales aislantes (no dejan pasar la electricidad fácilmente)

• Plástico, goma, madera seca.

• Vidrio y cerámica.

• Papel y cartón seco.

🔹 Ejemplo con Makey Makey

Si usas una manzana en un proyecto con Makey Makey, notarás que funciona como un conductor, porque contiene agua y minerales que permiten que la corriente fluya. Sin embargo, si intentas hacer lo mismo con un trozo de plástico, no funcionará porque el plástico es un aislante y bloquea el paso de la electricidad.

3.6.3 Usos y aplicaciones de Makey Makey

Makey Makey se puede utilizar en una gran variedad de proyectos y actividades, como:

• Música interactiva: creando instrumentos musicales con frutas o agua.

• Juegos personalizados: controlando videojuegos con materiales inusuales como plastilina o dibujos con grafito.

• Arte digital: creando pinturas interactivas que emiten sonidos al tocarlas.

• Educación y accesibilidad: facilitando el uso del ordenador a personas con discapacidad mediante controles personalizados.

3.6.4 Integración con Scratch

Makey Makey se complementa muy bien con Scratch. Scratch permite programar respuestas personalizadas a las interacciones de Makey Makey, por ejemplo:

• Crear un piano digital que se toque con frutas.

• Diseñar un juego donde se controle un personaje con conexiones caseras.

• Construir una enciclopedia interactiva donde tocar diferentes objetos active información en pantalla.

Para integrar Makey Makey con Scratch, se deben seguir estos pasos:

1. Abrir Scratch en un navegador o en la versión de escritorio.

2. Seleccionar "Añadir extensión" en la paleta de bloques, añadirlos y usar los bloques de Makey Makey.

3. Conectar la placa Makey Makey a la computadora mediante USB.

4. Asignar funciones a los diferentes objetos conectados a Makey Makey en Scratch.

5. Probar y ajustar la programación según la respuesta de los objetos.