Cómo Crear un Robot Educativo

Descripción

Tiene entre sus manos un libro eminentemente práctico, dirigido a los interesados en aprender conceptos de electricidad y electrónica montando un producto eléctrico-electrónico: un robot educativo. Su contenido es ideal para cualquier ciclo formativo de la familia profesional de Electricidad-Electrónica, ya que permite adquirir los conocimientos previstos en los módulos a través de la praxis. El libro también es válido para las clases de tecnologías en la ESO y Bachillerato, pues no requiere de conocimientos previos sobre electricidad o electrónica.

Con la lectura de este libro, podrá adquirir los conocimientos y las habilidades que le serán de gran ayuda en su vida profesional, como la lectura e interpretación de esquemas eléctricos, el diseño básico de circuitos, la realización de esquemas eléctricos por ordenador, la simulación de circuitos, el montaje de prototipos en placas de prueba, el diseño y montaje de PCB, el manejo de la instrumentación, la localización de averías en circuitos, la lógica de la programación, la realización de programas para controlar circuitos, así como el diseño de estructuras en 3D y el diseño de APPs.

Además, el libro viene acompañado de muchos recursos gratuitos:

Más de 60 videotutoriales de apoyo.
Entornos 3D interactivos con circuitos donde poder ver en detalle el montaje de un circuito eléctrico-electrónico.
Entornos virtuales 360 con los que acceder, por ejemplo, a todos los vídeos de un determinado capítulo.
Un anexo que incluye más de 210 enlaces a recursos gratuitos.
Otro tipo de contenidos relacionados con las TIC y STEAM (hologramas, realidad aumentada, etc.

Asimismo, al final del libro se detallan 35 actividades para realizar con su robot educativo, entre las que destacan varias tareas para Formación Profesional.

Florentino Blas Fernández Cueto: profesor de Formación Profesional de la familia profesional Electricidad-Electrónica en el CIFP Ferrolterra de Ferrol.

Agradecimientos …………………………………………XV
Prefacio ……………………………………………………..XVII
INTRODUCCIÓN…………………………………….. 1
Introducción……………………………………………….. 2
A quién va dirigido este libro…………………………… 2
¿Por qué montar un robot en lugar de comprarlo?.. .3
Relación de capítulos de este libro…………………. 4
Cómo usar este libro con los alumnos de electrónica. 6
Contenidos sobre realidad aumentada………….. 6
Contenidos sobre realidad virtual…………………… 7
Recursos dentro de cada capítulo…………………. 7
Otras consideraciones……………………………………. 8
CAPÍTULO 1
Sentándome a pensar……………………………… 9
1.1 ¿Qué es un robot?…………………………………… 10
1.2 ¿Cómo quiero que funcione mi robot?……. 11
1.3 ¿Cómo empezar?……………………………………. 12
1.4 ¿Qué programas informáticos debo usar?.. 12
1.5 ¿Qué equipos, componentes y herramientas voy a necesitar?………………. 13
1.6 ¿Dónde compro los componentes que no tengo?……………………………………………….. 14
1.7 ¿De qué forma puedo plantear una duda o consulta?……………………………… 14
1.8 ¿Seré capaz de desarrollar este robot?……. 14
1.9 ¿Y todo va a funcionar cuando lo haya montado?……………………………………………….. 15
CAPÍTULO 2
Cómo empezar……………………………………….. 17
2.1 El flujo de trabajo…………………………………….. 18
2.2 El esquema de bloques del robot……………. 19
2.3 Creación de la estructura de carpetas……. 21
Ejercicio 1: Crear la estructura de carpetas …………………………………………22
El súper gestor de archivos………………………. 22
Ejercicio 2: Instalación y configuración de Total Commander …………………………..24
El paquete de electrónica………………………. 25
Ejercicio 3: Instalación de KiCad y descarga de las librerías …………………….27
Sobre las librerías de KiCad……………………… 30
Otras consideraciones…………………………….. 31
¿Seguro que quiere seguir leyendo este libro?………………………………………………… 31
El proceso de diseño y desarrollo en los siguientes capítulos………………………… 31
Recordar el esquema de bloques del robot… 32
CAPÍTULO 3
Diseño y desarrollo del bloque de alimentación………………………………………. 33
3.1 Las tareas de diseño y desarrollo (ordinograma de diseño)………………………… 34
3.1.1 Tarea 1: Análisis de las características del circuito a diseñar ……………………….35
Las matemáticas y las relaciones entre los parámetros eléctricos ……….36
Determinar lo que consumirá en amperios el robot ……………………………39
3.1.2 Tarea 2: Posibles soluciones mediante circuitos …………………………..40
Lo que hay que saber antes de buscar las soluciones ………………….40
Escoger la batería …………………………..42
El primer esquema eléctrico del bloque de alimentación ……………44
3.1.3 Tarea 3: Elección del circuito a usar según el precio, etc. ……………………….44
El segundo esquema eléctrico del bloque de alimentación ………………….45
El tercer esquema eléctrico del bloque de alimentación ……………46
El cuarto y último esquema del bloque de alimentación ……………49
3.1.4 Tarea 4: Dibujo del esquema eléctrico (CAD) ……………………………….50
3.1.5 Tarea 5: Cálculos …………………………….55
El prototipo electrónico …………………..56
Calcular el circuito ………………………….57
Ejercicio 4: Medida del consumo de un motor …………………………………….58
Cálculo de la energía o capacidad que puede entregar la batería ……….60
Cálculo de los valor es de los condensadores ……………………………….60
Ejercicio 5: Repasar la ley de Ohm y la ecuación de la potencia ………….61
3.1.6 Tarea 6: Simulación por ordenador (CAE) ………………………………………………61
Por qué no se puede simular el bloque de alimentación ………………62
Ejercicio 6: Simulación de parte del bloque de alimentación ………………….62
Los programas de simulación ………….63
3.1.7 Tarea 7: Montaje del circuito
en una placa de pruebas ……………….64
Metodología de montaje ………………..64
Manejo del multímetro …………………….65
La lista de la compra ………………………66
Las herramientas ……………………………..68
Ver el circuito de alimentación montado en 3D con vistas ………………69
El proceso de montaje del bloque de alimentación en placa de pruebas ………….70
Ejercicio 7: Intentar arreglar un circuito cuando no funciona ………88
3.1.8 Tarea 8: Diseño de la placa de circuito impreso o PCB (CAD) …….91
Manual de KiCad ……………………………91
Paso 1: Las dimensiones de la placa de circuito impreso ………………………….91
Paso 2: La forma de sujetar la placa de circuito impreso ………………………….92
Paso 3: Definir el contorno de la placa de circuito impreso en PcbNew ……..93
Paso 4: Colocación de los tornillos …..95
Paso 5: Colocación de todos los componentes dentro de la PCB ………96
Paso 6: Trazado de las pistas ……………96
Paso 7: Verificar que el circuito no tiene errores ……………………………….97
Paso 8: Colocación de textos descriptivos ……………………………………..98
Paso 9: Ver el circuito montadoen 3D ………………………………………………98
Paso 10: Imprimir el diseño en papel …99
3.1.9 Tarea 9: Fabricación de la PCB (CAM) ……………………………………………100
Paso 1: Generar los ficheros Gerbers .100
Paso 2: Comprobar que este diseño se puede fabricar ………………………….101
Paso 3: Fabricación de la PCB
en PCBWay ……………………………………101
Evitar diseñar la PCB y pedirla a PCBWay ……………………………………..103
3.1.10 Tarea 10: Montaje de los componentes en la PCB ………………105
Ayuda al montaje. Modelo en 3D ….105
Proceso de montaje en la PCB y comprobación ………………………………105
Bloque de alimentación terminado ..107
CAPÍTULO 4
Diseño del esquema de bloques del bloque de control…………………………… 109
4.1 Introducción………………………………………….. 110
4.2 Proceso de diseño del esquema de bloques …………………………………………….110
4.2.1 Consideraciones iniciales ………………110
4.2.2 El “cerebro” del robot ……………………110
4.2.3 Los bloques funcionales del bloque de control ……………………………………..111
4.2.4 Desarrollo del esquema de bloques ..112
4.2.5 Conexionado de los bloques funcionales del bloque de control …115
4.3 Todos los bloques funcionales en 3D en un entorno virtual 360…………….116
CAPÍTULO 5
Desarrollo del bloque de control.
Parte 1: Cerebro y entrada de alimentación…………………………………………… 119
5.1 Introducción ………………………………………….120
5.2 Metodología de diseño y desarrollo ………120
5.3 Tarea 1: Diseño del bloque funcional del “cerebro” ………………………………………..120
5.3.1 Tarea 1.1: Descripción del funcionamiento del bloque funcional del “cerebro” ………………………………..121
5.3.2 Tarea 1.2: Realización del esquema eléctrico ………………………………………..121
Paso 1: El símbolo del microcontrolador Arduino Nano ……121
Paso 2: Estudio de los terminales del Arduino Nano ………………………….122
Paso 3: Terminar el esquema eléctrico ………………………………………..123
Ejercicio 8: Medir las tensiones en el Arduino Nano ……………………….123
5.3.3 Tarea 1.3: Programación usando Facilino ………………………………………….124
Paso 1: Conocer Facilino ……………….124
Paso 2: Usar Facilino ………………………125
5.3.4 Tarea 1.4: Simulación del programa 127
Ejercicio 9: Probar un primer programa en Tinkercad …………………127
5.3.5 Tarea 1.5: Montaje y programación del bloque funcional del “cerebro” en una placa de pruebas ……………..128
Paso 1: Disponer de los componentes electrónicos …………………………………..128
Paso 2: Montar el circuito ………………130
Ver el montaje en 3D con vistas ……..131
Paso 3: Programación del montaje en placa de pruebas real ……………..132
5.4 Tarea 2: Diseño del bloque de la entrada de alimentación ……….134
5.4.1 Tarea 2.1: Descripción del funcionamiento ……………………….134
5.4.2 Tarea 2.2: Realización del esquema eléctrico ………………………………………..135
Paso 1: Esquema de la entrada de alimentación. Parte 1 ……………….135
Ejercicio 10: Funcionamiento del potenciómetro ………………………………137
Paso 2: Esquema de la entrada de alimentación. Parte 2 ……………….138
Paso 3: Programación inicial con Facilino ………………………………………….142
Ejercicio 11: Lectura de una tensión analógica con un microcontrolador 143
Paso 4: Esquema de la entrada de alimentación. Parte 3 ……………….145
5.4.3 Tarea 2.3: Montaje de la entrada de alimentación en una placa de pruebas …………………………………………145
Paso 1: Disponer de los componentes electrónicos ……………145
Paso 2: Montaje del bloque funcional de la “entrada de alimentación” ….146
Paso 3: Programación del Arduino Nano ……………………………………………..148
CAPÍTULO 6
Desarrollo del bloque de control.
Parte 2: Bluetooth y circuito de voz….. 151
6.1 Introducción ………………………………………….152
6.2 Las funciones en programación …………….152
6.3 Tarea 3: Diseño del bloque del módulo Bluetooth ………………153
6.3.1 Tarea 3.1: Descripción del funcionamiento …………………………….154
6.3.2 Tarea 3.2: Realización del esquema eléctrico ………………………………………..155
6.3.3 Tarea 3.3: Montaje del bloque funcional del bluetooth …………………158
Paso 1: Disponer de los componentes electrónicos …………………………………..158
Paso 2: Montaje del circuito en la placa de pruebas ……………………..159
Paso 3: Medida de la tensión que le llega al módulo para verificar el montaje …………………………………….160
6.3.4 Tarea 3.4: Programación con Facilino.. 161
Paso 1: Lo que hay que saber antes de programar ………………………………..161
Paso 2: Los tipos de variables que hay que declarar …………………………..163
Paso 3: Creación de la función FBAT de la batería en Facilino ………………..164
Paso 4: Creación del bloque para comunicarse con el móvil ……………..167
6.3.5 Tarea 3.5: Probar el funcionamiento del programa con el móvil …………….169
Paso 1: Copiar el código generado en Facilino dentro del IDE de Arduino.. 169
Paso 2: Descarga e instalación de la app de control del robot ………170
Paso 3: Probar el programa ……………171
Ejercicio 12: Verificar que la batería
del robot está cargada usando la app……………………………………………. 171
6.3.6 Tarea 3.6: Mejorar la función de la batería FBAT ………………………….174
6.4 Tarea 4: Diseño del bloque del circuito de voz ……………174
6.4.1 Tarea 4.1: Descripción del funcionamiento …………………………….175
6.4.2 Tarea 4.2: Realización del esquema eléctrico ………………………………………..175
Paso 1: Elección del circuito reproductor de voz ………………………..175
Paso 2: Estudio de la hoja de datos del MP3 DFPlayer Mini ……………………175
Paso 3: Dibujo del esquema eléctrico .176
6.4.3 Tarea 4.3: Montaje del circuito ………178
Paso 1: Disponer de los componentes electrónicos del esquema de la figura 6.40 ……….178
Paso 2: Montaje del regulador de tensión ……………………………………..179
Paso 3: Medida de la tensión de salida del regulador ………………….180
Paso 4: Montaje del módulo de voz 180
6.4.4 Tarea 4.4: Conexionado de las placas de prueba ……………….181
6.4.5 Tarea 4.5: Creación de los mensajes de voz ……………………………………………182
Paso 1: Conseguir los mensajes de voz en formato MP3 …………………182
Paso 2: Guardar los mensaje de voz en la tarjeta micro SD …………183
6.4.6 Tarea 4.6: Programación ………………..184
Paso 1: Descarga e instalación de la librería para el módulo de voz ……184
Paso 2: Programación en Facilino ….184
6.4.7 Tarea 4.7: Verificar que el proyecto funciona ………………………………………..190
Ver un vídeo del proyecto funcionando ………………………………….190
CAPÍTULO 7
Desarrollo del bloque de control.
Parte 3: teclado, drivers y sensor de obstáculos…………………………………………. 191
7.1 Introducción ………………………………………….192
7.2 Tarea 5: Diseño del bloque del teclado …192
7.2.1 Tarea 5.1: Descripción del funcionamiento ……………………………..192
7.2.2 Tarea 5.2: Realización del esquema eléctrico ………………………………………..193
Ejercicio 13: Montaje del teclado en Tinkercad y medida de tensiones ….195
Ejercicio 14: Mejorar el esquema del teclado y probarlo en Tinkercad ……197
7.2.3 Tarea 5.3: Programación con Facilino para leer el pulsador presionado …..198
Paso 1: Conversión de valores analógicos a digitales dentro del microcontrolador.. …………………..199
Paso 2: Tabla de lectura de las teclas presionadas ………………199
Paso 3: Realización del programa ….200
Paso 4: Comprobar el funcionamiento en Tinkercad …….202
7.2.4 Tarea 5.4: Montaje del circuito, medidas y programación ………………203
7.3 Tarea 6: Diseño del bloque funcional del driver junto con los motores …204
7.3.1 Tarea 6.1: Descripción del funcionamiento ……………………….204
7.3.2 Tarea 6.2: Realización del esquema eléctrico ………………………………………..205
7.3.3 Tarea 6.3: Montaje del circuito ……….206
Paso 1: Conseguir los componentes electrónicos …………………………………..206
Paso 2: Conexionado del teclado junto con los drivers y los motores ….207
7.3.4 Tarea 6.4: Programación con Facilino .207
7.4 Tarea 7: Diseño del bloque funcional del sensor de obstáculos ……………………….211
7.4.1 Tarea 7.1: Descripción del funcionamiento ……………………………..211
7.4.2 Tarea 7.2: Realización del esquema eléctrico ………………………………………..212
7.4.3 Tarea 7.3: Montaje del sensor de obstáculos ………………………………..212
7.4.4 Tarea 7.4: Programación con Facilino.. .214
7.4.5 Tarea 7.5: Verificar el funcionamiento de los tres bloques funcionales ………217
Paso 1: Copiar el código generado con Facilino en el IDE de Arduino …..217
Paso 2: Comprobar que el proyecto funciona ………………………………………..217
Ver un vídeo de los tres bloques de este capítulo en funcionamiento ……217
CAPÍTULO 8
Desarrollo del bloque de control.
Parte 4: Bloques de ayuda y sensor de sonidos……………………………………………….. 219
8.1 Introducción ………………………………………….220
8.2 Tarea 8: Diseño del bloque de ayuda …….220
8.2.1 Tarea 8.1: Descripción del funcionamiento ……………………………..220
8.2.2 Tarea 8.2: Realización del esquema eléctrico ………………………………………..221
8.2.3 Tarea 8.3: Montaje y simulación en Tinkercad ………………………………….221
8.2.4 Tarea 8.4: Programación en Facilino ..222
8.2.5 Tarea 8.5: Probar el programa en Tinkercad ………………………………….223
8.2.6 Tarea 8.6: Montar y probar este proyecto en la realidad …………………224
8.3 Tarea 9: Diseño del bloque funcional del sensor de sonidos …..224
8.3.1 Tarea 9.1: Descripción del funcionamiento ……………………………..225
8.3.2 Tarea 9.2: Realización del esquema eléctrico ………………………………………..225
Ejercicio 15: Simular el sensor de sonidos en KiCad …………………………..228
8.3.3 Tarea 9.3: Montaje del sensor …………232
Paso 1: Disponer de los componentes electrónicos ….232
Paso 2: Montaje de los componentes en la placa de pruebas …………………232
Ayuda al montaje ………………………….233
8.3.4 Tarea 9.4: Medida de la señal de salida del sensor de sonidos ……..233
8.3.5 Tarea 9.5: Programación con Facilino .233
8.3.6 Tarea 9.6: Probar el funcionamiento del sensor de sonidos una vez programado ………………………………….234
Ejercicio 16: Reacciones según el nivel del sonido ………………………….234
8.4 Vídeo del bloque del sensor de sonidos en funcionamiento ………..236
CAPÍTULO 9
Bloque de control terminado y diseño de la PCB………………………………… 237
9.1 Introducción ………………………………………….238
9.2 Contenidos dentro de un holograma …….238
9.3 Reestructuración del diseño …………………..239
9.4 El esquema final de la placa de control …239
9.4.1 Tarea 9.1: Descarga de todos los ficheros del proyecto del bloque de control ……………………240
9.4.2 Tarea 9.2: Estudio del esquema eléctrico ………………………………………..241
9.5 Diseño de la placa de circuito impreso ….242
9.5.1 Introducción ………………………………….242
9.5.2 Consideraciones iniciales sobre el diseño de la PCB del bloque de control ……………………………………..243
9.5.3 El proceso de diseño de la PCB ……..243
Paso 1: Abrir el proyecto en KiCad
y colocar los componentes en la PCB ………………………………………244
Paso 2: Trazado de las pistas ………….246
Paso 3: Relleno de cobre ……………….247
Últimos pasos para terminar el diseño………………………………………… 248
CAPÍTULO 10
Montaje y verificación de la PLACA de control………………………………………………… 249
10.1 Introducción ………………………………………..250
10.2 Ayuda al montaje. Modelo en 3D ………..250
10.3 Todo lo que necesita antes de comenzar ……………………………………….250
10.4 Proceso de montaje y verificación de los bloques funcionales en la PCB02 …….253
Paso 1: Montaje del bloque funcional “Entrada de alimentación” ………………….253
Paso 2: Estudio, montaje y verificación del sensor de sonidos …………………………..254
Esquema eléctrico del sensor de sonidos ………………………………………….254
Montaje del sensor en la PCB02 …….255
Comprobar que el sensor de sonidos funciona ………………………255
Paso 3: Estudio, montaje y verificación del bloque funcional “Help – Int/Out” ….256
Esquema eléctrico de este bloque funcional ……………………………………….256
Montaje de los componentes en la PCB02 …………………………………..257
Verificar el funcionamiento del circuito montado sobre la PCB02 …..257
Paso 4: Montaje del bloque
del microcontrolador y del driver de los motores paso a paso …………………258
Paso 5: Montaje y verificación del bloque funcional de la voz …………….259
Esquema eléctrico del bloque funcional de voz ……………………………259
Disponer de los componentes electrónicos …………………………………..259
Montaje de una parte de este bloque funcional ………………259
Verificación de parte del circuito de voz ……………………………………………260
Paso 6: Estudio y montaje del bloque funcional audiovisuales ……………………….260
Funcionamiento …………………………….261
Montaje del bloque audiovisuales …261
Paso 7: Montaje del bloque Bluetooth …261
Paso 8: Montaje y calibración
del sensor de obstáculos ……………………..262
Disponer de los componentes ……….262
Proceso de montaje ………………………263
Calibración del sensor de obstáculos ………………………………..263
Paso 9: Montaje del resto de los componentes de la PCB02 de control …264
Paso 10: Carga de los mensajes de voz en la tarjeta micro SD ……………….265
CAPÍTULO 11
Los bloques del teclado táctil y de la cara…………………………………………….. 267
11.1 Introducción ………………………………………..268
11.2 Tarea 10: El teclado táctil del robot ……..268
11.2.1 Características del bloque del teclado táctil …………………………268
11.2.2 El esquema eléctrico del bloque del teclado ………………………………….269
11.2.3 Diseño del teclado táctil ……………..269
Ejercicio 17: Montaje y simulación del teclado táctil en Tinkercad ……..271
11.2.4 Programación para leer las teclas táctiles …………………………………………273
11.2.5 Simulación del teclado táctil en Tinkercad …………………………………….276
11.2.6 Diseño de la placa de circuito impreso del teclado táctil-PCB03 …276
11.2.7 Montaje y verificación del teclado táctil ……………………………………………278
11.2.7.1 Paso 1: Disponer de los componentes electrónicos .278
11.2.7.2 Paso 2: Montaje de los cuatro terminales del conector J1 …………………278
11.2.7.3 Paso 3: Montaje de la parte de selección de modo de trabajo y J4 ……279
11.2.7.4 Paso 4: Verificar el funcionamiento del modo de trabajo …………………………280
11.2.7.5 Paso 5: Soldar los conectores de tres terminales a los sensores táctiles ….281
11.2.7.6 Paso 6: Montar y verificar
el funcionamiento del primer sensor SW1 ………..281
11.2.7.7 Paso 7: Montar y verificar el resto de los sensores ………282
11.2.7.8 Paso 8: Montar los conectores J2 y J3 ……….283
11.3 Tarea 11: La cara del robot ………………….284
11.3.1 El esquema eléctrico del bloque de la cara ……………………………………284
11.3.2 Estudio del esquema eléctrico …….285
Ejercicio 18: Indicador de batería baja usando la cara ………………………285
11.3.3 Descarga de todos los materiales de la PCB04 de la cara ………………..288
11.3.4 Montaje y verificación del bloque de la cara del robot …………………….288
11.3.4.1 Paso 1: Conseguir los componentes electrónicos .288
11.3.4.2 Paso 2: Conseguir la placa
de circuito impreso PCB04 de la cara …………………………289
11.3.4.3 Paso 3: Verificación del montaje usando la placa montada en 3D ………………..289
11.3.4.4 Paso 4: Montaje de los componentes en la placa de circuito impreso PCB04 …289
11.3.4.5 Paso 5: Verificar que la PCB04 de la cara funciona .290
CAPÍTULO 12
El programa del robot o firmware……… 293
12.1 Introducción ………………………………………..294
12.2 Ordinograma del firmware ………………….294
12.3 Estudio del firmware …………………………….295
12.4 Las funciones del firmware …………………..296
12.5 Las variables del firmware ……………………297
12.6 Descarga de los programas del robot …299
12.7 Instalación del firmware principal ………..299
12.8 Analizar el firmware desde el IDE de Arduino …………………………………………..300
12.9 Estudio y modificación de funciones ……301
Ejercicio 19: Cambiar la forma de trabajar de una función …………………301
12.9.1 Cómo mejorar una función ……….304
CAPÍTULO 13
Verificación de toda la electrónica…. 305
13.1 Introducción ………………………………………..306
13.2 Descarga y estudio del esquema eléctrico completo del robot ………………306
13.3 Los cables de conexión entre las cuatro placas de circuito impreso ….308
13.4 Conexionado de las placas y verificación del funcionamiento ……….308
13.4.1 Montaje del conector de la placa PCB02 ……………………….309
13.4.2 Verificación del consumo de la placa de control PCB02 ……..310
13.4.3 Montaje y verificación de las placas PCB01 y PCB02 ……….310
13.4.4 Montaje y verificación de las placas PCB01, PCB02 y PCB03 ..311
13.4.5 Conectar la PCB04 de la cara
en el teclado táctil y verificar que funciona ……………………………….312
13.4.6 Cambiar el nombre al módulo Bluetooth …………………………………….312
13.4.7 Verificación del funcionamiento usando un dispositivo móvil ………….313
13.4.8 Pruebas con los motores conectados …………………………………313
CAPÍTULO 14
Diseño y fabricación de la estructura 3D del robot…………………………………………….. 315
14.1 Introducción ………………………………………..316
14.2 Lo que ya sabemos sobre esta estructura ……………………………………………316
14.3 Disposición de materiales para diseñar la estructura ……………..317
14.4 Proceso de diseño de la estructura ……..317
14.4.1 Diseño de la pieza que sujeta los motores ………………………………..317
14.4.2 Creación del soporte de
los motores en 3D con SketchUp online ………………………………………..319
14.4.3 Creación del cuerpo …………………323
14.4.4 Elementos del cuerpo ………………..325
14.4.5 Plantilla para el cuerpo del robot ……………………………………326
14.4.6 Creación de los brazos ………………327
14.4.7 Creación de objetos ………………….328
14.5 Todas las piezas de la estructura 3D …….328
CAPÍTULO 15
Montaje del robot y pruebas de funcionamiento……………………………….. 331
15.1 Introducción ………………………………………..331
15.2 Relación de materiales para montar el robot K-Bot v.4 …………………………………331
15.3 Montaje del robot K-Bot v.4 …………………333
15.3.1 Paso 1: Montaje del soporte
de la canica sobre el soporte de los motores ……………………………334
15.3.2 Paso 2: Montaje de los motores ……………………………334
15.3.3 Paso 3: Montaje del soporte de las PCB …………………………………334
15.3.4 Paso 4: Colocación de los cables de los motores …………..334
15.3.5 Paso 5: Colocación de la PCB01
y de los separadores de 25 milímetros …………………………335
15.3.6 Paso 6: Montaje de la PCB02 sobre los separadores plásticos ….336
15.3.7 Paso 7: Verificar que la PCB02 funciona ……………………………………336
15.3.8 Paso 8: Montaje de la PCB03 del teclado táctil ……………………….336
15.3.9 Paso 9: Conexión de la PCB04
y montaje de la pieza número 7 a la PCB03 …………………………………336
15.3.10 Paso 10: Montaje de las ruedas y la canica ………………………………337
15.3.11 Paso 11: Montaje del cuerpo
del robot y de la PCB04 de la cara ………………………………..337
15.4 Realización de pruebasde funcionamiento ……………………………..338
15.4.1 Pruebas funcionales en modo K-Bot ………………………………………….338
15.4.2 Pruebas de funcionamiento en los otros modos de trabajo ……340
15.4.3 Probar el pulsador de ayuda de la placa de control ………………341
15.5 Holograma del robot K-Bot v.4 …………….341
CAPÍTULO 16
Diseño de la app de control………………. 343
16.1 Introducción ………………………………………..344
16.2 La aplicación online app Inventor ……….344
16.3 Las funciones de la app del robot K-Bot v.4 ………………………………………………345
16.4 Cómo funciona la app ……………………….345
16.5 La utilidad de las pantallas de la app de control ……………………………………………346
16.5.1 La pantalla principal de control …346
16.5.2 La pantalla de los recursos …………346
16.5.3 La pantalla de calibración ………..347
16.6 El proceso de diseño y desarrollo
de la app de control del robot ……………347
16.6.1 Diseño gráfico y bloques
de la pantalla de inicio ……………..347
16.6.2 Diseño gráfico y bloques
de la pantalla de los recursos …….353
16.6.3 Diseño gráfico y bloques
de las otras pantallas de la app …354
CAPÍTULO 17
Creación de actividades didácticas… 355
17.1 Introducción ………………………………………..356
17.2 El robot K-Bot v.4 y el aprendizaje STEAM o robótica educativa ……………….356
17.3 El entorno virtual de las actividades STEAM ………………………………………………….357
17.4 Creación de actividades didácticas con el robot K-Bot v.4 …………………………..357
17.4.1 Actividades en modo “K-Bot” ……357
17.4.1.1 Calibración del robot para trabajar en modo K-Bot …….358
17.4.1.2 Actividades sin plantillas para aprender a manejar el robot ……….359
Actividad 1: El saludo robótico …..359
Actividad 2: Conocer mundo …….359
Actividad 3: Aprender a evitar obstáculos ………………………………….359
Actividad 4: El cuadrado gigante ………………………………………359
Actividad 5: El bailador ………………359
Actividad 6: El robot miedoso …….360
Actividad 7: Trabajar con colores .360
Actividad 8: El saludo robótico doble …………………………………………360
Actividad 9: Carrera de obstáculos …………………………….360
Actividad 10: Realización de
figuras simétricas (4 participantes en 2 grupos) ……………………………….360
Actividad 11: Crear una tarea para un alumno: tarea individual .361
Actividad 12: Crear una tarea para dos o más alumnos: tarea de grupo ………..361
17.4.1.3 Actividades usando plantillas vacías …………………361
Actividad 13: Camino sencillo …….362
Actividad 14: Evitar obstáculos …..362
Actividad 15: Trabajar con dos robots a la vez ……………………………362
17.4.2 La parte más importante de este libro ……………………………………………363
17.4.2.1 Cómo diseñar una plantilla a mano …………………………….364
Actividad 16: Los parámetros eléctricos ……………………………………364
17.4.2.2 Cómo diseñar una plantilla por ordenador …………………..365
Actividad 17: Funcionamiento de varios componentes electrónicos ..365
17.4.2.3 Actividades de todo tipo
y para todas las edades ……367
Actividad 18: Normas de tráfico …368
Actividad 19: Figuras geométricas
y colores …………………………………….368
Actividad 20: Alimentación sana
y actividades saludables ……………369
Actividad 21: Países de Europa
y sus capitales …………………………….369
Actividad 22: Concurso de disfraces ……………………………….369
17.4.2.4 Obtener ideas de Internet …370
17.4.2.5 Actividades para formación profesional ………………………..371
Actividad 23: Cómo crear un nuevo modo de trabajo ………..372
Actividad 24: Cómo diagnosticar problemas de funcionamiento y solucionarlos ……………………………375
Actividad 25: Cómo mejorar un modo de trabajo …………………..377
4.3 Actividades en modo “autónomo” ………………………………380
17.4.3.1 Estudio de la función “FAUKBOT” ………………………..380
17.4.3.2 Propuestas de actividades en modo autónomo ………….382
Actividad 26: Comportamiento en autónomo simplificado ………….382
Actividad 27: Comportamiento creado por el usuario …………………382
17.5
4.4 Actividades en modo “control remoto” ……………………………………..383
Actividad 28: Creación y reproducción de mensajes personalizados ………….383
Actividad 29: El robot transportista .385
Actividad 30: Estudio de componentes electrónicos …………386
4.5 Creación de actividades TIC con el robot K-Bot v.4 ……………………….387
Actividad 31: Cómo indicar si una tarea está bien o mal realizada usando el robot ………………………….387
Actividad 32: Cómo crear un currículum para este robot usando un código QR ………………..387
Actividad 33: Estudio de la electricidad-electrónica usando la realidad aumentada ………………389
Actividad 34: Cómo crear aplicaciones de realidad aumentada ……390
Actividad 35: Formulario sobre actividades didácticas con este robot ………..390
17.5 El Hospital de Robots ……………………………391
ANEXO I
Localización de averías………………………. 393
Introducción ……………………………………………….394
Qué necesita saber para reparar algo que no funciona ……………394
Cómo arreglar algo que no funciona ………….394
Cómo afrontar una avería ………………………….396
Algunas otras causas por las que un circuito no funciona …………396
Relación de componentes nuevos que alguna vez no funcionaron …………….397
ANEXO II
Los recursos del libro…………………………….. 399
Introducción ……………………………………………….400
Materiales adicionales ………………………………..400
Los recursos de cada capítulo …………………….400
La introducción del libro ………………………..400
Capítulo 1. Sentándome a pensar …………401
Capítulo 2. Cómo empezar ……………………401
Capítulo 3. Diseño y desarrollo del bloque de alimentación ………………….401
Capítulo 4. Diseño del esquema de bloques del bloque de control ………….402
Capítulo 5. Desarrollo del bloque
de control. Parte 1: Cerebro y entrada de alimentación …………………………………….403
Capítulo 6. Desarrollo del bloque de control. Parte 2: Bluetooth y circuito de voz ….403
Capítulo 7. Desarrollo del bloque
de control. Parte 3: Teclado driver y sensor de obstáculos …………………………..404
Capítulo 8. Desarrollo del bloque
de control. Parte 4: Bloques de ayuda y sensor de sonidos ………………………………..405
Capítulo 9. Bloque de control terminado y diseño de la PCB ……….406
Capítulo 10. Montaje y verificación de la PCB de control ……………………………..407
Capítulo 11. Los bloques del teclado táctil y de la cara …………………………………..407
Capítulo 12. El programa del robot o firmware ……………………………………………..408
Capítulo 13. Verificación de toda la electrónica ………………………………………..408
Capítulo 14. Diseño y fabricación de la estructura 3D del robot …………………409
Capítulo 15. Montaje del robot y pruebas de funcionamiento ……………….409
Capítulo 16. Diseño de la app de control ..410
Capítulo 17. Creación de actividades didácticas ……………………………………………..410
Recursos clasificados por tipo ……………………..412
Relación de ejercicios ……………………………412
Relación de actividades ………………………..412
Relación de entornos virtuales 360 …………414
Relación de contenidos en realidad aumentada …………………………………………..414
Relación de entornos 3D ……………………….415
Relación de hologramas ……………………….416
Despedida ………………………………………………….416