Publicado el 7 de octubre de 2019 | por majespac19
robotrack
Datos del Proyecto
Descripción de la Experiencia
Robotrack es un proyecto del IES Bahía de Almería que iba dirigido a alumnos de 1ºESO y 2º ESO con la finalidad de acercarlos y «engancharlos» a la robótica.
Este proyecto surge de la necesidad de desarrollar el pensamiento computacional en los alumnos en una sociedad donde muchos de los dispositivos cotidianos con los que tienen contacto a diario van programados.
Se ha elegido un vehículo como dispositivo a programar por estar más relacionado con los juguetes que seguramente alguna vez han tenido.
Hoy en día existen infinidad de sensores que detectan diferentes magnitudes físicas que desean ser controladas. En nuestro caso deseamos detectar los obstáculos antes de chocar con ellos y podemos hacerlo con un detector de ultrasonidos. Los alumnos tendrán que decidir a qué distancia del obstáculo hacer que cambie de dirección para no chocar con él, pudiendo probar diferentes posibilidades.
Lo que se pretendía era diseñar un robot, que básicamente era un vehículo, que detectara los obstáculos y se parara ante ellos, para posteriormente introducir modificaciones para añadir más posibilidades. Entre esas posibilidades estaban el poder ser manejado con un mando a distancia y al que pueda incorporarse una secuencia de LED a modo de coche fantástico. Todo controlado por una placa de Arduino y con los sensores y componentes necesarios. Los alumnos han trabajado en grupos de 2 o 3 y cada uno ha montado y programado su vehículo robotizado.
El proyecto requiere, por una parte, el montaje de los circuitos correspondientes y la posterior programación de los mismos.
En la mayoría de las sesiones los alumnos disponían de un guión donde aparecería tanto el circuito que se iba a montar como el programa que se iba a introducir en la placa de Arduino para ponerlo en funcionamiento, con la idea de que luego ellos introdujeran algunos cambios.
Este proyecto se fundamenta en los siguientes principios psicopedagógicos, que sirven de punto de partida para concretar una metodología adecuada a la concepción constructivista del aprendizaje:
– Se parte del nivel de desarrollo del alumnado, asegurando el aprendizaje significativo al tener en cuenta su competencia cognitiva y estructura de conocimientos de los cursos anteriores para enfrentarse a la nueva etapa.
– Se favorece el aprendizaje autónomo, procurando una actividad reflexiva del alumnado que le permita adquirir estrategias cognitivas y el desarrollo de la memoria comprensiva.
– Se persigue conseguir la motivación del alumnado al plantear situaciones que conectan con sus intereses y promueven la funcionalidad de lo ya aprendido.
– Se fomenta la zona de desarrollo potencial con actividades que presentan dificultades de nivel superior a las que el alumnado resuelve por sí mismo, con una explicitación de los esquemas previos que incentivan su capacidad de experimentación.
Este proyecto es abierto y flexible.
Se han ido montando, programando y probando varios circuitos por separado y una vez que han funcionado se ha intentado ir integrándolos.
El desarrollo ha sido el siguiente:
Sesión 1:
- Se comenzó por proporcionarles un guión con toda la lista de los componentes que se iban a utilizar durante todas las sesiones: protoboard, resistencias, diodos LED, display de siete segmentos, motores de corriente continua, rueda loca, sensor de posición por infrarrojos, mando a distancia, puente H (para el control de los motores) y la placa de Arduino. Pudieron ver cómo eran y se les comentó las características de cada uno de ellos.
- A continuación se explicó cómo es la programación de la placa de Arduino con el ordenador, qué estructura tienen los programas, cómo se introducen los programas en la placa por USB.
- Una vez los alumnos conocen la forma en la que se va a trabajar en las diferentes sesiones, primero montando circuito y luego programando, se pasa al primer montaje. Este consiste en un conjunto de luces a base de diodos LEDs que se encenderán y apagarán siguiendo una secuencia previamente definida. Para este primer circuito sólo necesitan diodos LED, resistencias y la placa de Arduino. Se utilizan diodos de diferentes colores para que les llame más la atención.
Sesión 2:
- En la primera sesión no todos consiguen acabar de montar y programar, así que empezamos acabando la práctica anterior y, lo más interesante, probando. Se va encendiendo cada LED durante unas décimas y se va apagando y así sucesivamente con todos ellos de forma indefinida.
- Posteriormente se pasa a modificar el programa propuesto haciendo que el tiempo de encendido y apagado de cada LED sea diferente, para que, a continuación, cada grupo de alumnos proponga una secuencia distinta cambiando tanto tiempos como orden de encendido y apagado.
- Una variante de ésto se lleva a cabo con un display de 7 segmentos en la que los alumnos programan diferentes posibilidades para conseguir diferentes «dibujos», especialmente las iniciales de sus nombres.
Sesión 3:
- Esta sesión se dedica al montaje de lo que va a ser el chasis del vehículo robotizado al que hay que incorporarle 2 motores corriente continua, de los que van en los juguetes. De forma manual, conectándolos a una pila, se prueba que todo se ha hecho correctamente y el vehículo se mueve. En esta sesión no se dispone de tiempo para programar el movimiento de los motores.
Sesión 4:
- Esta sesión está dedicada a la programación de los motores para que sigan una secuencia previamente definida. Cuando se hace que los dos motores giran a la vez y en el mismo sentido el vehículo avanzará o bien hacia adelante o bien hacia atrás, según su conexión a la pila. Para que gire a la derecha habrá que hacer que se pare el motor de la derecha y que gire el de la izquierda, mientras que para que gire a la izquierda se desconectará el motor izquierdo y girará el de la derecha. Si se conectan los dos motores pero en sentidos contrarios el vehículo girará en torno él mismo. Hay que ajustarlo para que vaya bien. Cualquier pequeño roce de uno de los motores hace que la dirección de giro no sea exactamente la programada y lo vemos girar para un lado cuando tendría que ir en línea recta.
Sesión 5:
- Uno de los objetivos de nuestro vehículo robotizado era el que detectara los obstáculos. Para ellos se le debe incorporar un sensor de posición, concretamente el que se emplea funciona por ultrasonidos, donde al conocer el tiempo que la señal tarda en llegar al obstáculo y volver podemos conocer la posición en la que éste se encuentra. Pero no comenzamos por incorporarlo directamente a nuestro vehículo, sino probándolo aparte para incorporarlo posteriormente. La primera práctica con este sensor permite mostrar en la pantalla del ordenador la distancia a la que se encuentra mi mano del detector.
- La segunda práctica, antes de incorporarlo al vehículo consistía en incorporar un circuito con diodos LEDs de diferentes colores (rojo, amarillo y azul) y dependiendo del rango de valores en los que se encontrara el obstáculo encenderse uno de los tres.
Sesión 6:
- Resulta muy interesante también que el vehículo robotizado no se mueva sólo siguiendo una secuencia predeterminada, sino que se pueda decidir sobre la marcha con ayuda de un mando a distancia. Así que esta sesión nos dedicamos a probar diferentes posibilidades con el mando. Lo primero que los alumnos tuvieron que hacer fue detectar cada uno de los códigos que tenía cada botón del mando para posteriormente poder utilizar cada botón a nuestro antojo. El primer circuito con el mando disponía del receptor de infrarrojos y mostraba el código en la pantalla del ordenador.
- El segundo circuito con mando incorporaba un diodo LED que iluminaba cuando le dábamos al botón 1 y se apagaba al darle al botón 2.
- Una vez se había aprendido a manejar el mando se pasó a controlar los diferentes movimientos del vehículo con el mando a distancia. Con el botón 1 para avanzar hacia adelante, con el botón 2 para avanzar hacia atrás, con el botón 3 para girar a la derecha, con el botón 4 para avanzar a la izquierda.
Sesión 7:
- Esta sesión pretende hacer que el vehículo robotizado se mueva de forma programada pero se pare cuando encuentre un obstáculo. Así que volviendo a la versión que habíamos montado en la sesión 4 le incorporamos el sensor de ultrasonidos para posteriormente programar este conjunto. Lo que observamos cuando se combinan los motores con el sensor de posición es que la parada de los motores tarda más en llegar, con lo cual es aconsejable que la detección del obstáculo se haga con distancia «suficiente» para que de tiempo a parar.
Sesión 8:
- En la última sesión los alumnos hacen diferentes propuestas para incorporar lo que se ha aprendido. Una de ellas es añadir a la versión de la sesión 7 los diodos LEDS y controlarlos desde el mando a distancia. Otra propuesta es a la versión de la sesión 6 poner el detector de posición y los diodos LED siguiendo una determinada secuencia. Todas ellas son probadas por los diferentes grupos.
- El hecho de querer añadir más componentes hace necesario que se tenga que reajustar el espacio disponible tanto para éstos como para la alimentación de la placa de Arduino y de los motores. Dedicamos parte de la última sesión para reubicarlo todo.
- También es necesario hacer los reajustes necesarios en el programa para que todo vaya según lo previsto.
Tras la última sesión las posibilidades que se abren en los alumnos para mejorarlo son infinitas. Ahora sólo hace falta que sigan explorándolas.
Photo by Phi Hùng Nguyễn on Unsplash
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