cuadernillo de trabajo mind storms

8/2/2019 Cuadernillo de Trabajo Mind Storms

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IESITABA(Teba,Mlaga)

DepartamentodeTecnologa

ROBTICA: CUADERNILLO DE TRABAJO

1) Lee las tres definiciones y contesta a la pregunta que se expone acontinuacin:

a) Mquina: conjunto de elementos mviles, unidos entre s, que transmitefuerzas desde una fuente de energa hasta el punto donde queremos aplicarla. Seutilizan para realizar tareas que antes se hacan de forma manual.

b) Mquina automtica: es capaz de realizar por s sola determinadas accionespredeterminadas y repetirlas bajo determinadas condiciones. Estas mquinasrepiten la accin para la que estn diseadas, pero sin la posibilidad de variar sufuncionamiento. Con ello se aumenta la productividad y la realizacin de tareasdesagradables y peligrosas sin la participacin humana.

c) Robot: mquina automtica que realiza por s sola determinadas funciones y escapaz de tomar decisiones al respecto y actuar en funcin de ellas y de lainformacin recogida del entorno mediante sensores.

Explica las diferencias que existen entre mquina, mquina automtica yrobot y pon un ejemplo de cada uno.

2) Escribe debajo de cada una de las fotografas si se trata de un robot o deun androide. Para ello recuerda que la palabra robot proviene del trminosiervo, mientras que androide deriva de las palabras griegas andros (hombre) yeidos (forma) y hace referencia a un autmata con figura humana.

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3) Lee con atencin los diferentes tipos de robots. Despus expn t otrasaplicaciones de estos robots.

Los robots se pueden agrupar en:

Industriales o manipuladores. Suelen tener forma de brazo articulado encuyo extremo incorpora elementos de sujecin o herramientas. Realizantareas repetitivas en industrias de automocin, en las que se empelan paramontar piezas, moverlas, ajustarlas, soldarlas, pintarlas, etc.

Mviles o vehculos robot. Se desplazan empleando ruedas, orugas opatas articuladas y se utilizan para suministrar herramientas o materiales alos manipuladores, para transportar materiales peligrosos, para colocarcables submarinos, explorar el fondo del mar o para realizar exploracionespor el espacio.

Prtesis para uso humano. Son dispositivos electromecnicos querealizan el trabajo de las manos, los dedos o las piernas de los sereshumanos.

Didcticos o experimentales. Se utilizan en la enseanza y el aprendizajede la robtica. Dentro de este tipo se incluyen los robots de juguete queimitan algunas funciones de los robots experimentales.

Manos teledirigidas o telchirs. Se designan a manipular productosradiactivos o peligrosos y a colaborar en operaciones quirrgicascontrolados de forma remota por cirujanos expertos (tele ciruga).

Instalaciones inteligentes. Sirven para controlar de manera automatizadalas mercancas de almacenes o los libros de bibliotecas, entre otrasaplicaciones.

Micro robots o nano robots. Constituyen la ltima tendencia en lasinvestigaciones en el campo de la robtica. Se trata de dispositivos de untamao de cm y mm con los que se acta, por ejemplo, en el cuerpohumano para realizar intervenciones en vasos sanguneos daados o en elinterior de mquinas para diagnosticar posible averas.

Otras aplicaciones:


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4) Lee con atencin cules son las cuatro partes fundamentales de las quese compone un robot:

Elementos mecnicos. Son los que configuran la estructura y permiten elmovimiento de las diferentes articulaciones y de los actuadores (motores

elctricos, rels, accionadores hidrulicos y neumticos, etc.) Sistemas de control. Contienen los programas que permiten determinar laposicin de los elementos del robot y determinan la velocidad y accin querealizar a continuacin.

Sensores. Detectan informacin del entorno y la envan al sistema decontrol. Permiten determinar la accin que van a realizar.

Actuadores. Son los mecanismos que realizan la accin determinada porel sistema de control en funcin de las seales que recibe del entornomediante los sensores.

Ahora, observa cada una de las fotografas siguientes y di a qu parte de laarquitectura del robot est asociada:


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5) Lee la teora referente a los sensores que se expone a continuacin:

Los sensores transforman los estmulos y las seales del entorno en sealeselctricas que pueden ser procesadas por un ordenador. Los sensores secomportan como los sentidos de una persona, y el ordenador, como el cerebro.

Se clasifican atendiendo al tipo de estmulo:

Tipo deestmulo

Funcionamiento del sensor

Luz

Este sensor est formado por una LDR. Cuando utilizamosvarios de estos elementos, el sistema puede comprobar ladiferencia de luz existente entre dos puntos y actuar enconsecuencia.

Posicin

Determinan la posicin en la que se encuentra el robot. Elms simple y utilizado es el final de carrera. Un final de

carrera es un pulsador que se activa cuando un elemento delrobot llega a un punto determinado, por contacto con l.

Sonido

Los sonidos se perciben por las vibraciones del aire al incidiren un micrfono. Estas vibraciones se convierten en sealeselctricas que el robot puede comparar con otrasalmacenadas en su memoria y actuar de acuerdo con ellas.

Tacto

La mayora de los robots utilizan almohadillas de gomaelstica que controlan la presin de la yema de los dedossobre los objetos. Las propiedades de estas almohadillas

varan con la presin que ejercen los dados y el ordenadormide los cambios.

Otros

Temperatura, presin, nivel de humedad, presencia dedeterminados productos qumicos y gases..., todos los datosque podamos captar con algn instrumento (sondas) puedenservir para que el robot obtenga informacin y acte enfuncin a ella.

Considerando los kits de robtica de LEGO que estamos utilizando, contesta

a las siguientes preguntas:a) Qu tipos de sensores presenta?

b) Dnde se conectan los sensores, a las entradas o a las salidas?


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c) Con qu signos (letras o nmeros) vienen especificadas las entradas?

d) Y las salidas?

6) Lee la teora referente a los actuadores.

Como hemos dicho antes, los actuadores son los mecanismos que realizan laaccin determinada por el sistema de control en funcin de las seales que recibedel entorno mediante los sensores.

Segn el sistema que utilizan para activarse, los actuadores se pueden agruparen:

a) Servomotores: Son motores capaces de colocarse en una posicin muyprecisa. Bsicamente est formados por un motor de corriente continua,engranajes, un sensor de posicin y un circuito electrnico para controlar elmotor.

b) Neumticos: Se utilizan cuando se precisan movimientos muy rpidos. Estospermiten pasar de una posicin a otra de forma muy rpida, pero no sontiles para acciones que requieran precisin.

c) Hidrulicos: Sirven para realizar grandes esfuerzos. Son fciles de reconocery los puedes ver en las retroexcavadoras.

Contesta, ahora, a las siguientes preguntas considerando los kits derobtica de LEGO que estamos utilizando:

a) Qu tipos de actuadores presenta?

b) Dnde se conectan los actuadores, a las entradas o a las salidas?

c) Qu nmero de entradas presenta?


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d) Qu nmero de salidas tiene?

7) Lee con atencin la teora que se refiere a los sistemas de control.

Normalmente, al robot, hay que ensearlo a actuar en funcin de las sealesrecibidas. Para ello, precisa de instrucciones que le indiquen cmo tiene quemover cada una de sus partes para cumplir la funcin encomendada.

a) En primer lugar, los operarios que controlan el funcionamiento del robot debenintroducir en el ordenador toda la informacin posible sobre el entorno de trabajo,es decir, deben programarlo.

b) A continuacin, el ordenadorprocesa toda la informacin recibida y con ellala posicin exacta a la que tiene que dirigirse.

c) Por ltimo, el ordenador dirige los motores del robot de forma automticapara efectuar los movimientos.

8) SISTEMA DE ROBOTICA LEGO.

El sistema de robtica LEGO no solo ofrece un dispositivo con entradas y salidaspara conectar sensores y actuadores, sino que adems es un microprocesador(NXT) autnomo que puede utilizarse, para construir robots e inventos que podrncontrolarse mediante un programa.

A) DISEAR, CONSTRUIR, PROGRAMAR, EXPERIMENTAR.

El trabajo con el sistema de robtica LEGO consta de varias partes que han derealizarse de forma secuencial.

- Disear y construir: El primer paso a seguir cuando se va a crear unproyecto es realizar un diseo de l; de este modo, se averiguar que

piezas son necesarias, como han de conectarse entre s, etc... En estaunidad el proceso de diseo se ver simplificado pues nicamente elalumno deber limitarse a seguir las instrucciones de las constructo pediasque el profesor suministra, usando las piezas LEGO, incluido elmicroprocesador NXT.

- Programar: El siguiente paso es crear el programa, mediante el lenguajeLEGO MINDSTORMS EDU, que va a permitir al NXT controlar el invento.


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Despus ha de transferirse al NXT mediante el puerto USB que lo une alordenador.

- Experimentar: El ltimo paso es ejecutar el programa en el NXT paracomprobar si el invento funciona correctamente o, por el contrario, esnecesario realizar ajustes, bien en su diseo o construccin, bien en lacreacin del programa.

B) EL MICROPOCESADOR NXT

El microprocesador NXT es el corazn de cualquier proyecto elaborado conLEGO, puesto que se encarga de controlar, mediante el programa que se hayacargado en l, todas las tareas para las que haya sido diseado.

Una caracterstica importante es que una vez que tiene el programa cargado, esautnomo; esto implica que no es necesario tener encendido el ordenador paraque funcione, que ya es l mismo el encargado de ejecutar el programa.


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En este men encontramos los siguientes submens:


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C) PROGRAMA MINDSTORMS EDU NXT O TAMBIEN LLAMADO NXT-G

NXT-G es el software de LEGO con el que crean los programas queposteriormente sern transferidos al NXT para que den vida a los distintosinventos; pero no solo permite programar, sino que tambin ofrece la posibilidad

de llegar a cabo un completo experimento de investigacin.


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Cuando ejecutamos por primera vez el programa NXT-G aparece la siguientepantalla en el ordenador:

1. Robot educador, zona donde senos ayuda a construir distintos robots segnusemos las distintas paletas el programa, as como nos ayuda a comoprogramarlos.

2. Conexin a las paginas de internet mas caractersticas de la robtica deLego.3. Barra de tareas, en la que nos encontramos los iconos mas caractersticos

de cualquier programa, New program, Open program, Saveprograma,.....

4. Panel en el que se incluyen videos sobre como manejar el software NXT-G.5. Ventana de ayuda.6. rea del mapa de trabajo.7. Icono que permiten nombrar y crear un nuevo programa o icono que abre

los ltimos programas realizados.8. Paletas del programa.

Una vez que le damos a un New program (Nuevo Programa) en la barra detareas, obtenemos la siguiente pantalla:


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Antes de comenzar a explicar los distintos iconos que usaremos para programarnuestro robot, vamos a ver las funciones de la barra de tareas, pues nos servirnpara, empezar un nuevo programa, abrir uno ya creado anteriormente, guardarlo,

cortar, copiar, pegar partes del programa o programas enteros, as como lasdistintas funciones que puede tener el cursor.

Para ello veamos la siguiente figura que nos indica la ubicacin y funcin de cadauno de estos iconos.


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Una vez que conocemos las funciones bsicas de la barra de tareascomenzaremos explicando los iconos que utilizaremos para programas nuestrorobot, para ello nosotros trabajaremos tan solo con la paleta comn, pues con ellapodremos programar perfectamente nuestro robot.

A continuacin vamos a ir viendo cada uno de los iconos que podemos utilizar conla paleta comn e iremos estudiando que podemos hacer con ellos.


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Veamos a continuacin los ajustes que podemos realizar a los iconos msimportantes:

BLOQUE MOTOR.

Con l desplazamos los motores de nuestro robot, pudiendo realizar los siguientescambios:

BLOQUE ESPERA POR SENSOR DE PRESION.

Con este bloque el robot espera hasta que el sensor de presin responde:


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BLOQUE SWITCH O INTERRUPTOR DE LUZ.

Con este bloque podemos realizar diferentes tareas segn reciba ms o menoscantidad de luz nuestro sensor, como podemos ver en la figura si recibe ms del50% de luz los motores B y C se ponen en marcha, y si recibe menos del 50% deluz suena un sonido en el NXT.

BLOQUE LOOP, LAZO O BUCLE.

Con este bloque podemos realizar una determinada accin tantas veces quequeramos, podemos repetir la accin siempre, un numero de veces, segn unsensor que le indiquemos o bien un tiempo determinado. En la figura vemos quese va a repetir indefinidamente un sonido.


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OTROS SENSORES

Adems de los dos sensores que hemos visto, podemos usar otros sensores queposee el equipo, como pueden ser:

- Sensor de tiempo.

- Sensor de sonido (micrfono).

- Sensor de ultrasonidos.

D) CONSTRUCCION DEL PROTOTIPO Y PROGRAMACION DE LOSDISTINTOS DESAFIOS.

En primer lugar procederemos a construir el modelo de LEGO que nos permitirresolver los diferentes desafos que nos plantea el profesor. Para ello el profesornos entregarn unas cajas de plstico blancas que contienen las piezas que nosservirn para construir.

Por ltimo simplemente procederemos a seguir las instrucciones que se detallanen el cuadernillo que se incluye en el conjunto de robtica. (El profesor os laindicara mediante una imagen en cada uno de los desafos).

Para que el profesor os evale debis de ir consiguiendo superar los diferentesdesafos o propuestas que el profesor os vaya proponiendo, tanto en suconstruccin como en su programacin.

A continuacin proponemos los desafos que debis superar:


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Desafo no 1: Robot simple.

Debes elaborar un mvil motorizado que realice las siguientes propuestas.

1) Poner en marcha los motores conectados a la salida B y C (a mitad depotencia), durante 5 segundos.

2) Poner en marcha los motores conectados a la salida B y C (a mitad depotencia), durante 5 segundos y despus que retrocedan hacia atrs girando a laderecha durante 2 segundos.

3) Poner en marcha los motores conectados a la salida B y C (a mitad depotencia), durante 5 segundos y a continuacin que giren a la izquierda en ngulorecto y caminen dos segundos.

Dibuja aqu el programa correspondiente a este desafo y explcalo:

Explicacin:


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Desafo no 2: Robot Rodeo.

Debes elaborar un mvil motorizado que d una vuelta alrededor de la caja del kit.

Pista: para la realizacin del robot rodeo se recomienda dotar al robot con dosmotores y no se utilizar ningn sensor.

Dibuja aqu el programa correspondiente a este desafo y explcalo:

Explicacin:


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Desafo no 3: Detector de lneas.

Debes elaborar un robot que sea capaz dedetectar una lnea negra dibujada en el suelo yal detectarla que emita algn tipo de sonido.Pista: para la elaboracin de este desafo serecomienda utilizar dos motores y el sensor deluz.

Dibuja aqu el programa correspondiente aeste desafo y explcalo:

Explicacin:


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Desafo no 5: Vagabundo.

Debes construir un vehculo capaz de desplazarseevitando obstculos. Cuando choque debe retroceder ygirar.Pista: el robot debe estar dotado de dos motores y dedos sensores de contacto que le permitan detectar lascolisiones y actuar en consecuencia.

Dibuja aqu el programa correspondiente a este desafo yexplcalo:

Explicacin:


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Desafo no 6: Robot Palmero.

Debes programar un robot que se desplace enlnea recta y que cuando detecte una palmada, seponga a girar hasta que suene otra palmada.

Pista: el robot debe estar dotado de dos motoresy de un sensor de sonido.Dibuja aqu el programa correspondiente a estedesafo y explcalo:

Explicacin:

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