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miércoles, 4 de abril de 2007

ROBOTICA EDUCATIVA

Colegas, bienvenidos nuevamente a esta sección de Reflexiones Educativas, a continuación presentamos el tema sobre la ROBÓTICA EDUCATIVA; este tipo de Robótica se fundamenta en la utilización de piezas prediseñadas, las cuales se pueden armar para formar Robots Educativos, que privilegian a la tecnología, las Matemáticas, la Mecánica, la Electricidad, la Electrónica y la Informática. La Robótica Educativa se diferencia de la Robótica Pedagógica, en que ya existen piezas prediseñadas o Kits de tipo comercial, los cuales se pueden adquirir a precios no muy accesibles, con el propósito de ensamblar piezas para formar nuestros propios Robots, para que realicen actividades Educativas como mover objetos, realizar ciertos movimientos giratorios, tomar objetos, leer temperaturas, identificar: sonidos, objetos, movimientos, etc. De acuerdo al tipo de Robot Educativo que se quiera armar, son los kits que se adquirirán; dentro de estos tenemos los siguientes elementos: Circuitos, Sensores, Motores, Ruedas, Soportes, Hardware, RadioModem, Minicamaras, Transmisores y Software.

A continuación tenemos el Robot Educativo Robonova 1, el cual realiza movimientos humanos, como caminar, bailar, tomar cosas con la mano, hacer ejercicio, girar, etc.




A continuación consideraremos un ejemplo de la aplicación de la Robótica Educativa en la Materia de Física I, impartido en el 3er Semestre de la Materia de Física I.

TEMA:
MOVIMIENTO RECTILÍNEO UNIFORMEMENTE ACELERADO

El objetivo es medir la velocidad que adquiere un vehículo en diferentes puntos de una trayectoria rectilínea, donde el móvil acelere y desacelere de manera programada; al mismo tiempo el alumno realizara mediciones directas, donde verificara la velocidad, dividiendo la distancia que recorre el vehículo en un tiempo determinado, considerando para esto tramos predefinidos, sobre la línea de acción; también se pretende verificar dicha velocidad mediante un velocímetro instalado en el vehículo controlado a control remoto.

Pasos a realizar:
1. Los alumnos se organizaran para formar equipos de 5 alumnos
2. Cada equipo colocara una persona en cada tramo, con un cronometro para medir el tiempo que el vehículo tarda en desplazare en cada sección
3. Los alumnos anotaran sus lecturas y calcularan la velocidad que adquiere el vehículo en cada parte de la trayectoria marcada
4. Se traza una línea recta de 25 metros sobre una superficie plana
5. Se dividen la distancia total en tramos de 5 metros, colocando una marca de identificación
6. Se coloca el vehículo en la línea de meta
7. Se acelera el vehículo durante los primeros 5 metros hasta alcanzar una velocidad de 0.2 m/seg
8. En el 2do tramo se acelera hasta alcanzar una velocidad de 0.4 m/seg
9. En el 3er tramo se acelera hasta alcanzar una velocidad de 0.6 m/seg
10. En el 4to tramo se acelera hasta alcanzar una velocidad de 0.8 m/seg
11. En el 5to tramo se acelera hasta alcanzar una velocidad de 1 m/seg
12. Los alumnos realizaran una tabla estadísticas para comparar el comportamiento de la velocidad del vehículo en cada tramo y en toda la trayectoria de 25 metros; considerara la lectura tomada directamente por los equipos, la controlada por el velocímetro del robot y la lectura del software del Robot
13. Mediante el Software del Robot Educativo SR1, se registraran las velocidades adquiridas por el Robot y se imprimirán en papel
14. El alumno comparara las tres lecturas que se registraron de las velocidades; la lectura calculada por los equipos, dividiendo la distancia entre el tiempo cronometrado en cada tramo, el velocímetro controlado a control remoto por el Robot y la Lectura del Software del Robot registrado en la PC.
15. Los alumnos se cooperaran entre todos para adquiriran el Kit del Robot Educativo SR1, lo armaran por equipos para realizar la practica y al terminarla lo desarmaran, para que los demas equipos repitan el algoritmo del paso 1 al 15.

Para realizar la actividad anterior necesitaremos el siguiente Kit de Robot Educativo

KIT DE ROBOT EDUCATIVO A UTILIZAR
ROBOT EDUCATIVO SR1

Para esta practica necesitaremos armar un robot SR1 con las siguientes características:

1. Chasis: Material PVC de 5mm de color amarillo ensamblado mediante tornillos y sin pegamentos, por lo que pueden desmontase cuando es necesario. Plataforma superior para placa de prototipos, carga útil, etc.. que puede reemplazarse por otra con alojamiento para un servo motor, o bien por una plataforma que cubre todo el circuito y proporciona una gran base para otros montajes.

2. Alimentación: Completo sistema de alimentación totalmente dual que incluye dos reguladores de tensión independientes para los motores y para la electrónica. Se puede seleccionar entre 4 posibles combinaciones de alimentación con una o dos baterías independientes. El modo estándar incluye alimentación mediante 6 pilas AA de 1,5V. Se recomienda la utilización de baterías recargables y el cargador especial que permite cargar las baterías directamente sobre el mismo robot. Un juego de pilas proporciona entre 2 y 10 horas de funcionamiento. Casi todos los periféricos pueden desconectarse para un mayor ahorro de energía.
3. Sensores: El modelo estándar incluye en el propio circuito: sensores mecánicos (2 de contacto y 1 de inclinación), ópticos (3 células fotoeléctricas y sensor de infrarrojos modulados) y electrónicos (sensor de distancia por ultrasonidos, sensor brújula digital y sensor de temperatura). Fuera del circuito pero con conector previsto se encuentra el sensor infrarrojo seguidor de líneas

4. Actuadores: Incluye señales acústicas (zumbador piezoeléctrico) Ópticas ( 2 emisores de infrarrojos, 2 leds de alta potencia, 2 led rojo y verde), Potencia (Conexión 4 servomotores, conexión 2 motores de corriente continua), Comunicaciones (puerto serie RS232, Radio Módem a 19200 baudios) y otros extras como conector para conexión de periféricos y circuito de alimentación auxiliar para conectar y desconectar la alimentación de la cámara a voluntad.

5. Accesorios: Están disponibles una variedad de accesorios que amplían y complementan al robot SR1. Entre estos accesorios destacan la torreta móvil, con cámara inalámbrica y antorcha de iluminación. El techo avanzado de gran capacidad, Kit de orugas, kit de sonar, kit de alimentación recargable, radiomodem USB para el PC, etc..
Medidas: 140 mm. de ancho x 158 mm. de largo x 97 mm. de alto.
6. Kits de Sensores:
2 Sensores de contacto.
1 Sensor de inclinación
2 Sensores de luz.
1 Sensor de infrarrojos modulados
1 Sensor de distancia pos ultrasonido + 1 sensor de luz central
1 Sensor de temperatura digital
1 Sensor brújula digital (Opcional en el modelo básico)
1 Velocimetro

7. Dispositivos de salida:
1 Zumbador piezoeléctrico.
2 Emisores de infrarrojos.
2 Diodos led de alta potencia
2 Leds rojo y verde de señalización.
4 Conexiones para servomotores
1 Controlador para 2 motores de corriente continua.
1 Puerto serie RS232.
1 Radio Módem inalámbrico (opcional en el modelo básico)
1 Conector para periféricos.
1 Alimentación Auxiliar.
1 Paquete de Software
1 Manual del Usuario

8. Herramientas Básicas para el montaje:
Destornilladores
Alicates de corte
Alicates universales
Soldador de 15-30w y estaño.
Entre los programas suministrados están:
Calibración del Robot
Primeros Pasos
Navegación Básica
Navegación Inteligente
Navegación por infrarrojos
Navegación Buscando Luz
Navegación por Ultrasonidos
Navegación Siguiendo la Línea
Navegando con ruedas de sumo
Navegación por Radio Control
Sonar
Control por infrarrojos
Ligas de referencias: