ROBOTS PARA ARMAR

La filosofía del aprendizaje LEGO, está resumida en la frase “el niño aprende a través del juego” apoyado en el Constructivismo de Seymour Paper. Lego permite la construcción del propio aprendizaje del alumno mediante la representación de modelos de la vida real. Estos materiales son elementos motivadores, permiten la formación e integración de equipos de trabajo, la construcción de modelos para la solución de un problema, todo ello demuestra la gran eficacia y diversión educativa que pueden proporcionar a los alumnos.

Maletines y equipos educativos LEGO: Lego duplo tubos, lego nueva casa y familia, lego en la hacienda, Lego animales de la hacienda, lego duplo herramientas, lego construcción de parques de diversión y lego animales salvajes.

Fundamentales: Kit de ciencia y tecnología en la infancia, kit de mecanismos simples y motorizados, ladrillo programable LEGO RCX, transmisor infrarrojo para RCX, kit de robótica Mindstorms.

Energías: Panel solar, Lego energía mecánica, lego energía fuerza y trabajo y lego energía renovable I y II.

LEGO, es un juego muy interesante, de construcciones con módulos de plástico ensamblables de origen danés que se ha difundido mucho a pesar de su elevado costo. Los modelos recientes LEGODACTA han incorporado múltiples elementos de precisión como poleas engranajes, ejes, motores, sensores y luces entre otros, que permiten la construcción de mecanismos complejos controlables por una computadora mediante una interfaz adecuada. El lenguaje de programación de elección es LOGO. Es importante resaltar que los alumnos en sus producciones utilizan módulos de un proyecto adaptándolos para otros, por lo tanto, a partir de estos trabajos es posible: familiarizarse en el manejo de las sentencias LOGO, aprender, como armar una secuencia, como armar una recursión, como armar una estrategia de control por tiempo y adquirir habilidades para la representación del comportamiento.

LOGO. Es un lenguaje de programación creado con la finalidad de que los niños pequeños aprendan matemáticas de forma fácil y sencilla. El paso de los años y los avances de informática han hecho que LOGO evolucione y en su últimas versiones incorpore las mejores herramientas de los programas más modernos.

Los usuarios de Lego Logo construyen sus propias máquinas antes de programarlas. Los alumnos no están restringidos sólo a tortugas, pueden usar el material para construir una amplia gama de máquinas creativas, trabajando con este tipo de proyectos, los alumnos experimentan con este tipo de diseños: estructurales mecánicos y software entre otros. Lego/Logo puede verse como un Kit de construcción multimedia, que permite a los estudiantes construir y crear en diferentes medios interconectados.

Todos los robots son sistemas que integran componentes que forman un todo, estos componentes pueden analizarse en dos etapas.

Primera. Se considera al sistema como una caja negra de la cual no conocemos lo que existe en su interior, sólo podemos identificar la entrada al robot que está constituida por las órdenes humanas y la salida que está formada por diversos tipos de trabajo realizados automáticamente.

Segunda. Corresponde al análisis que consiste en observar dentro de la caja negra donde encontramos subsistemas o unidades funcionales del robot. Cada unidad realiza una función y tiene su propia entrada y salida. Los robots tienen cuatro unidades funcionales principales siendo: Controlador, Motores y transmisión, alimentación y sensores.

Subsistemas. Función del controlador, es gobernar el trabajo de los motores (actuadores: los dispositivos que originan el movimiento) y la transmisión (modificador del movimiento). La alimentación proporciona la energía necesaria para todo el sistema. Los sensores que reciben la señal de realimentación procedente de los actuadores pasando la información al controlador que debe calcular la corrección del error.

Sistema sensorial del robot. El sensor o captador es un dispositivo diseñado para recibir información de una magnitud exterior y transformarla en otra magnitud, normalmente eléctrica que seamos capaces de cuantificar y manipular. En robótica se distinguen 3 grupos de sensores: de posición, adaptadores de esfuerzo y sensores de desplazamiento.

Los sensores como parte fundamental del robot comprenden además: Percepción, niveles de abstracción, controladores software, sensores de luz, transducción o entendimiento, interfaz con los sensores, sensibilidad y alcance, fotorresistencias y detectores de proximidad infrarrojos. Entre otros, están las fotoceldas, los fotodiodos, los micrófonos, sensores de toque, de presión, de temperatura, de ultrasonidos e incluso cámaras de video como parte importante de una visión artificial del robot. Además los sensores permiten al robot a manejarse con cierta inteligencia al interactuar con el medio, pretenden en cierta forma imitar los sentidos que tienen los seres vivos. En los robots de juguete o didácticos se pueden emplear baterías comunes o pilas, y en los de más bajo consumo celdas solares.

Los sensores le permiten al robot manejarse con cierta inteligencia al interactuar con el medio, éstos en cierta forma imitan los sentidos que tienen los seres vivos, son componentes que detectan o perciben ciertos fenómenos o situaciones.

Estructura de los robots. Es la encargada de darle forma y sostener sus componentes, puede estar construida por numerosos materiales, como plásticos y metales entre otros, y tener muchas formas diferentes. Pueden ser de dos tipos: Endoesqueleto donde la estructura es interna y los demás componentes externos, o exoesqueleto, donde la estructura es externa y cubre los demás elementos. Por lo que corresponde a las fuentes de movimiento, una de las más utilizadas es el motor eléctrico. Un motor es un dispositivo que convierte la energía eléctrica en energía mecánica rotacional que se utiliza para darle movimiento a ruedas y otros medios de locomoción. En robótica se utilizan motores de CC (corriente continua), servomotores y motores paso a paso.

Con relación a los medios de transmisión de movimiento, encontramos que cuando las fuentes de movimiento no manejan directamente los medios de locomoción del robot, es necesaria una interface o medio de transmisión de movimientos entre otros dos sistemas, que se utiliza para aumentar la fuerza o para cambiarla naturaleza del movimiento, por ejemplo para cambiar un movimiento circular en lineal o para reducir la velocidad del giro, para tal efecto se utilizan conjuntos de engranaje, ruedas de fricción o poleas y correas.

Los medios de locomoción, son sistemas que permiten al robot, desplazarse de un sitio a otro si éste debe hacerlo, el más utilizado y simple es el de las ruedas, las piernas y las orugas. Otro aspecto importante son los medios de agarre. Algunos robots deben sostener o manipular algunos objetos y para ello emplean este tipo de dispositivos, el más común es la mano mecánica derivada de la mano humana. Otro componente de los robots es la fuente de alimentación, ésta depende de la aplicación que se les dé a los mismos, El robot que se desplaza automáticamente se alimentará con baterías eléctricas recargables, si no requiere desplazarse o lo hace muy poco, se puede alimentar mediante corriente interna o a través de un convertidor.

Cerebro del robot, lo componen los circuitos de control, están formados por componentes electrónicos y su complejidad depende de las funciones del robot y de lo que tenga que manejar. En la actualidad existen microprocesadores y microcontroladores específicos para el manejo de motores y relés, los conversores A/D y D/A , reguladores de voltaje, simuladores de voz, permiten diseñar y construir tarjetas de control para robots muy eficientes y económicos.

Con relación a los programas de control de robots, estos pueden agruparse de acuerdo al nivel de control que realizan:

Niveles de inteligencia artificial. Donde el programa acepta un comando como levantar el producto y descomponerlo dentro de una secuencia de comandos de bajo nivel basados en un modelo estratégico de las tareas.

Nivel de modo de control. Donde los movimientos del sistema son modelados, para lo que se incluye la interacción dinámica entre los diferentes mecanismos, trayectorias planeadas y los puntos de asignación seleccionados.

Niveles de servosistemas. Donde los actuadores controlan los parámetros de los mecanismos con el uso de una retroalimentación interna de los datos obtenidos por los sensores y la ruta es modificada sobre la base de datos que se obtienen de sensores externos. Todas las detecciones de fallas y mecanismos de corrección son implementadas en este nivel.

Niveles de lenguaje de programación. Existen tres clases dentro de los sistemas de programación de los robots.
. Sistemas guiados. El usuario conduce al robot a través de los movimientos a ser realizados.
Sistemas de programación de nivel-robot. El usuario escribe un programa de computadora al especificar el movimiento y el sensado.
Sistemas de programación de nivel tarea. En el cual el usuario especifica la operación por sus acciones sobre los objetos que el robot manipula.

KIT BÁSICO ROBOT SRI 10. S300010
Robot SRI es un completo robot multifuncional diseñado especialmente para aprender robótica desde cero hasta niveles muy avanzados.

KIT LEGO DACTA. Existen diferentes, por citar un ejemplo, para trabajar con un proyecto, se menciona el Kit LEGO DACTA No. 9701, es un kit básico que contiene elementos de construcción (ladrillos de plástico), sensores, Motores, luces y elementos, instrucciones completas para armar varios modelos entre los que se encuentran un plote invernadero, un brazo robótico y un vehículo.

Kit de interfaz. Contiene : La interfaz B de LEGO DACTA, un transformador y un manual de instrucciones.

El software LEGO DACTA CONTROL LAB No. 953 001 contiene: 12 tarjetas para el estudiante de guía rápida, 7 tarjetas de proyecto para el estudiante, 1 video instructivo, 1 guía rápida para el docente, 1 guía de los 7 proyectos detallada para el docente, el software CONTROL LAB para instalar en la computadora y 1 tarjeta de registro. Además un cable que conecte la interfase a la computadora.

CRÍQUETS. Son computadoras diminutas, frágiles, seguras y manejables, que cuentan con una batería de 9 voltio, pueden controlar dos motores y recibir información de dos sensores (tacto y luz), caben en la palma de la mano y pueden ser programadas utilizando MicroMundos EX. Pedagógicamente contribuyen al desarrollo del pensamiento lógico-matemático, generan: habilidades para resolución de problemas, se desarrollo la creatividad, producen el proceso de exploración de ambientes tecnológicos, orientan el aprendizaje por proyectos y se trabaja en un ambiente de aprendizaje colaborativo.

Robótica Reciclada. Ésta se genera como resultado del alto costo de los maletines tecnológicos LEGO, y por la dificultad en la adquisición de los productos Críquet. La robótica reciclada utiliza fuentes, motores, leds, entre otros, de las computadoras, con las que acompañadas de otros circuitos electrónicos de bajo costo implementan mecanismos y circuitos electrónicos que son controlados por la computadora. Integrar estos circuitos/ mecánicos a la PC, se realizan utilizando los conocimientos de algún lenguaje de programación (Turbo Pascal, C++,, Visual Básic, entre otros, creando programas para el manejo de puertos(paralelo o serial) que permitan el control de display, leds y motores. El armar un circuito/mecanismo requiere del conocimiento avanzado de electrónica, dela misma forma, la creación de programas de control requiere de conocimientos de programación y manejo de puerto por parte de los docentes y alumnos.

ESTRUCTURA DE UN ROBOT MOVIL. Esta debe ser ligera y resistente, tiene que cumplir las necesidades del robot, movilidad y velocidad entre otros.

Equilibrio en un robot móvil. Se colocan los elementos más pesados del robot, de forma que favorezcan el equilibrio y la estabilidad del mismo.

Centro de gravedad o centro de masas. Es el punto de un objeto en el cual se asume está localizado todo el peso. El polígono de soporte es la base del robot, y es en este caso el polígono , formados por los ejes y las ruedas, el objeto será colocar el centro de masas del robot dentro del polígono de soporte y lo más cerca posible del suelo.

Estructuras con Lego. Son muy rápidas y fáciles de montar, existe una gran variedad de piezas: largueros, engranajes, uniones, más de 7,000 tipos. Debe cuidarse mucho la estructura, se puede desmontar con la misma facilidad con la que se ha montado.

Geometría de Lego. Para hacer una estructura resistente no basta con ampliar piezas, es necesario poner refuerzos cruzados. Aquí se debe poner especial atención, existe un problema, la separación entre los agujeros no es la misma en horizontal que vertical, lo que origina colocar varias placas entre medidas para que coincidan.

Estructuras con otros materiales. Podemos elegir cualquier material que esté a nuestro alcance para realizar la estructura del robot, como: madera, metal, plástico, entre otros, cuidando aspectos como; disponibilidad, resistencia, facilidad de mecanizado, peso (densidad). Se pueden encontrar aluminio en forma de perfiles, tubos o planchas de poco espesor, las aleaciones son caras y difíciles de encontrar. La mejor forma de sujeción es mediante remaches o tornillos, pasantes con tuercas (auto- frenable si es posible. Roscas en aluminio no dan resultado.

Estructuras con madera. El contra chapado es un manufacturado de madera más resistente que la madera maciza. Existen contra chapados estructurales de pequeño espesor (5 m m o menos) de 3 y 5 capas. El contra chapado es muy fácil de mecanizar.

Materiales compuestos. Los más comunes son los llamados plásticos reforzados con fibra. Las láminas de tejido de carbono están preimpregnados en resina.



Fuente:
Complubot. Seminario de Introducción a la Microrobótica
http.//compublot.educa.madrid.org/actividades/seminario_uah_2006/seminario_uah_2006....php

MicroMundosEX. http://www.micromundos.com/solutions/mwexroboticspage3.html

Prodel, S.A. Lego Educación. http://www.prodel.es/legoeducacion/index.htm

Red Maestros de Maestros. Robótica e Informática.
http://www.rmm.cl/index_sub.php?id_contenido=5237&id_seccion=3437&id_portal=520
Robótica en Mendoza. http://www.roboticajoven.mnendoza.edu.ar/index.htm

Robótica.WebEducativa.net. Tecnología Educativa para la Construcción del Conocimiento.
http://robotica.webeducativa.net/_private/roboedu.htm

SuperRobotica.com http://www.superrobotica.com/S300010.htm