La robótica educativa es una disciplina que combina conceptos de programación, electrónica y mecánica para el diseño, construcción y programación de robots con fines pedagógicos. Esta disciplina busca estimular la creatividad, el pensamiento lógico, la resolución de problemas y el trabajo en equipo en estudiantes de todas las edades, permitiéndoles adquirir habilidades y conocimientos en áreas STEM (Ciencia, Tecnología, Ingeniería y Matemáticas) de una manera divertida e interactiva. Además, la robótica educativa puede ser aplicada en distintas áreas, como la exploración espacial, la medicina, la manufactura, la agricultura y muchos más, lo que hace que sea una herramienta muy versátil y con múltiples beneficios para la educación y el futuro de las personas.
🔍 Herramientas
Plataforma Arduino IDE
Plataforma Arduino IDE
Arduino IDE (Integrated Development Environment) es una plataforma de desarrollo de software utilizada para programar placas Arduino. Es una herramienta de programación gratuita y de código abierto que permite a los usuarios escribir, cargar y ejecutar código en una variedad de placas Arduino, que se utilizan comúnmente en proyectos de electrónica y robótica. La plataforma Arduino IDE incluye un editor de texto, un compilador, una biblioteca de funciones y herramientas de depuración para facilitar el desarrollo de proyectos en Arduino. Además, la plataforma es compatible con sistemas operativos como Windows, Mac OS X y Linux, lo que la hace accesible para una amplia comunidad de programadores y entusiastas de la electrónica.
Tinkercad
Tinkercad
Tinkercad es una aplicación de modelado 3D en línea gratuita que permite a los usuarios crear diseños en 3D desde su navegador web sin necesidad de instalar software adicional en su ordenador. La herramienta es fácil de usar, con una interfaz gráfica intuitiva que permite a los usuarios arrastrar y soltar objetos para construir sus modelos.
Tinkercad es popular entre los entusiastas de la electrónica, la robótica y la impresión 3D, ya que permite diseñar y personalizar piezas y componentes de estos campos. Además, la plataforma incluye una amplia variedad de formas y objetos predefinidos que los usuarios pueden utilizar como punto de partida para sus diseños. Los diseños creados en Tinkercad se pueden exportar a otros programas de modelado 3D o a herramientas de impresión 3D para su producción. La herramienta es una excelente opción para principiantes que buscan experimentar con la creación de modelos en 3D, pero también es utilizada por diseñadores y profesionales que buscan una solución rápida y fácil para crear prototipos.
mBlock
mBlock
mBlock es una plataforma de programación visual basada en bloques que se utiliza para enseñar robótica y programación a estudiantes de todas las edades. La plataforma está basada en Scratch, un lenguaje de programación visual desarrollado por el MIT (Instituto de Tecnología de Massachusetts).
mBlock está diseñado para ser utilizado con robots de la plataforma mBot, aunque también puede ser utilizado con otros robots y kits de robótica compatibles. La plataforma cuenta con una interfaz gráfica de usuario fácil de usar, con bloques de programación visual que representan diferentes comandos y funciones. Los usuarios pueden arrastrar y soltar estos bloques para construir programas para sus robots, lo que hace que la programación sea accesible para principiantes sin necesidad de aprender un lenguaje de programación de texto.
Además, mBlock incluye una amplia variedad de recursos en línea, como tutoriales, lecciones y proyectos, lo que hace que sea una excelente opción para los profesores que buscan enseñar robótica y programación de una manera interactiva y accesible. La plataforma también permite a los estudiantes compartir sus proyectos y programas con la comunidad en línea, lo que fomenta la colaboración y el aprendizaje entre pares.
🔩 Componentes
Placa Arduino Uno
Placa Arduino Uno
Arduino es una plataforma de hardware y software libre utilizada para crear proyectos de electrónica y robótica. Se compone de una placa de circuito impreso con un microcontrolador, así como de un entorno de desarrollo integrado (IDE) que permite escribir, compilar y cargar código en la placa. La plataforma Arduino se ha vuelto muy popular debido a su facilidad de uso, bajo costo y gran cantidad de recursos en línea.
Arduino Uno es una de las placas más populares de la plataforma Arduino. Se basa en el microcontrolador ATmega328P de la empresa Microchip, que cuenta con 14 pines de entrada/salida digital y 6 pines de entrada analógica. La placa también incluye un cristal oscilador de 16 MHz, un puerto USB, un conector de alimentación y un botón de reset. Arduino Uno es una placa versátil y fácil de usar que ha sido utilizada en una amplia variedad de proyectos, desde sensores y dispositivos de control hasta robots y sistemas de automatización.
Visualicemos el siguiente video:
Partes de la placa de Arduino
La placa de Arduino tiene una familia de microprocesadores bastante extensa compuesta de diferentes modelos y variaciones. En esta ocasión describiré las partes de Arduino UNO que no difiere mucho de los otros modelos para que os podáis hacer una idea de la estructura de la placa electrónica (Hardware).
Alimentación USB/5VDC (1 y 2): El Arduino UNO puede ser alimentado desde un cable USB de tipo B o mini procedente de tu ordenador o desde una fuente de alimentación entre 6V y 18V. En la imagen de arriba, la conexión USB está etiquetada (1) y el conector de la fuente de alimentación (2).
Además, la conexión USB sirve para cargar código en la placa de Arduino desde donde se pueden enviar datos de la programación e instrucciones a la placa.
Regulador de voltaje (3): El regulador de voltaje controla la cantidad de voltaje que se deja entrar en la placa de Arduino; por lo que no dejará pasar un voltaje superior al establecido que podría dañar el circuito.
Conexiones (4): Los pines o conexiones de Arduino se utilizan para conectar los cables que se van a necesitar para construir un circuito. Este tipo de conexiones tiene varios pines, cada uno de los cuales está impreso en la placa y se utilizan para diferentes funciones:
Reset: Permite el reseteo del micro controlador.
5V y 3.3V: la clavija de 5V suministra 5 voltios de energía, y la clavija de 3.3V suministra 3.3 voltios de energía. La mayoría de los componentes simples usados con el Arduino funcionan bien con 5 o 3.3 voltios.
GND: Hay varios pines GND en Arduino, se usan para conectar a tierra el circuito.
VIN: Se usa para conectar la alimentación de la placa con una fuente externa de entre 6 y 12VDC.
Puertos de entrada Analógicos (5): El área de pines bajo la etiqueta ‘Analog In’ (A0 a A5 en la UNO) son los pines de entrada analógica. Estos pines pueden leer la señal de un sensor analógico y convertirla en un valor digital que podemos leer e interpretar.
Micro-controlador Atmega 328 (6): Esta zona de la placa es el circuito integrado que actúa como cerebro/procesador de la placa de Arduino sobre el que vamos a implementar la programación.
Entrada ICSP (In Chip Serial Programmer) (7): Esta entrada realiza la función de acceso directo para grabar, desde el PC al circuito, cualquier programa sin necesidad de utilizar el puerto USB.
Indicador LED de alimentación (8): LED de encendido de la placa de Arduino que indica si el microprocesador esta activo.
LED TX RX (9): TX es la abreviatura de transmisión de datos y RX es la abreviatura de recepción de datos. Estas marcas comunes aparecen con regularidad en la electrónica para indicar los pines responsables de la comunicación serie. Así mismo, Estos LED se activan visualmente cuando la placa esta recibiendo o transmitiendo datos.
Puertos Digitales (10): Estos pines se pueden utilizar tanto para la entrada digital (como para indicar si se pulsa un botón) como para la salida digital (como para alimentar un LED).
Puerto de conexiones (11):
5 entradas o salidas auxiliares (de la 8 a la 12).
3 salidas 9, 10 y 11 que permiten la modulación por ancho o de pulso.
Salida 13 que sirve para conectar un led directamente a tierra.
Salida a tierra GND.
Pin AREF que se utiliza para fijar una tensión de referencia externa (entre 0 y 5 voltios) como límite superior de las clavijas de entrada analógica.
Chip de Arduino (12): Permite identificar un dispositivo USB por el ordenador, es como su tarjeta de identificación o D.N.I. personal
Botón de RESET (13): Al presionarlo, conectará temporalmente el pin de reset a tierra y reiniciará cualquier código que esté cargado en el micro-controlador de Arduino.
Placa de baquelita
Placa de baquelita
Una placa de baquelita perforada es una placa de circuito impreso que se utiliza para construir prototipos de circuitos electrónicos. Está hecha de un material aislante, como la baquelita o el fibra de vidrio, que tiene agujeros perforados en una matriz regular. Estos agujeros permiten insertar y soldar componentes electrónicos en la placa para crear el circuito deseado.
La ventaja de utilizar una placa de baquelita perforada es que permite construir prototipos de circuitos electrónicos de manera rápida y sencilla, sin necesidad de fabricar un circuito impreso personalizado. Además, estas placas son reutilizables y se pueden cortar y unir para crear circuitos más complejos.
Sin embargo, la principal desventaja de utilizar una placa de baquelita perforada es que puede ser más difícil de diseñar y depurar que un circuito impreso personalizado, ya que los componentes se colocan y sueldan manualmente en la placa. También pueden ser más propensos a errores y a tener una menor durabilidad que los circuitos impresos de fábrica.