La primera revista sobre robòtica educativa Nº 0 / Gener de 2017 / 1er Semestre
L'EXPERT Com introduir la robòtica en el nostre centre educatiu.
ROOT un robot que pinta, dibuixa i ensenya a programar TIAGo El robot manipulador de PAL ROBOTICS
Robo Hardware Analitzem la placa més famosa de la família Arduino, l'Arduino UNO
Campus d'estiu durant tot el juliol a la Universitat de La Salle Robòtica i creació de videojocs Per a nois i noies de 8 a 18 anys en diferents grups d'edat. Més informació: http://clautic.com/ Posa't en contacte amb nosaltres al telèfon : 616297637 o mitjançant l'adreça de correu electrònic: info@clautic.com
EDITORIAL Benvinguts! Pedro Porcuna López: Director de la revista Robòtica & Educació
Estimats lectors. Ens complau presentarvos la primera revista sobre robòtica i educació. El fet que la robòtica educativa està de moda i que porta uns anys sent una de les matèries tecnològiques més interessants en els centres escolars, centres d'ensenyament, aficionats i d'altres, no és cap secret. Som molts els que ens hem apropat a una disciplina que té un potencial enorme, que ens permet aprendre sobre altres matèries mentre creem els nostres projectes robòtics, des de docents, instructors i aficionats fins a alumnes joves i grans. I cada dia creix el nombre de persones a qui ens ha picat, en un moment o altre, el cuc de la robòtica educativa i d'oci. Aquesta revista pretén ser un referent d'informació en l'àmbit de la robòtica d'oci i de servei, però, sobretot, de la robòtica educativa. Som conscients que arreu de Catalunya són moltes les escoles i centres de formació que porten a terme assignatures, projectes i cursos per tal de donar un valor afegit a la formació dels seus alumnes. Intentarem tractar temes d'actualitat sobre robòtica educativa, social, de servei i d'investigació, parant molta atenció a l'ducació i a tots aquells centres, instituts i escoles que s'esforcen a crear projectes per als seus alumnes. És per això, que una secció d'aquesta revista estarà dedicada a fer reportatges a aquells centres d'educació que vulguin ensenyarnos els seus projectes i anhels robòtics. Presentarem diverses eines per fer robòtica a les aules, ja sigui un entorn de programació, un llenguatge de programació, així com tipus de robots educatius que podem trobar al mercat. També volem donar idees per a les vostres classes o cursos, i és per això què proposarem pràctiques, projectes, codis i aclariments per programar en plataformes com Arduino, Lego i d'altres. En definitiva, volem presentarvos una revista actual, enfocada cap el món de la robòtica educativa, on pugueu estar informats d'una manera amena i entretinguda. Salutacions cordials.
SUMARI 1/ Robo Actualitat
03
2/ Robòtica Educativa
16
3/ Robòtica & Societat
21
4/ Robo Hardware
28
5/ Investigació
34
6/ L'expert
37
7/ El racó de l'Arduino
41
8/ Retrat robot
46
9/ Roboteca
54
Codi Morse am Arcuino. Generem la parala SOS en codi Morse amb díode led i Arduino .
Root. El robot educatiu per introduir els alumnes a la robòtica i la programació.
Root. El robot educatiu per introduir els alumnes a la robòtica i la programació.
Equip de la revista Director: Pedro Porcuna, Revisió i correcció: Elena Fontanet, Fotografia: Ángel Morán, Pau Garcès, Disseny Gràfic: Ana Guillén, Sergi Garcia, Col·laboradors: Àlex Castel, Marc Gàlvez, Jadihel Gómez, Pau Garcès
Robo Actualitat ROOT un robot que pinta, dibuixa i ensenya als més joves a programar El robot ROOT és un robot que permet dibuixar, pintar i escoltar música entre altres coses. Té forma d'hexàgon i recorda una mica a aquells robots tipus aspiradora que netegen la casa. Incorpora més de 50 sensors i actuadors que el preparen per interaccionar amb el medi. El ROOT incorpora un acce leròmetre, un giroscopi i uns "encoders" a les rodes.
A més, el ROOT emet uns sons que determinen el seu estat d'ànim, dotantlo de certa personalitat. Per últim, incorpora un port USB que el fa un robot esca lable, on se li pot incorporar per exemple una càmera. Aquest robot es programa mitjançant un amigable en torn de programació anome nat "Root Square" és un en torn fàcil i intuïtiu i el fa ideal per introduir els més petits en l'àmbit de la programació. Tot i així, és un entorn potent, que també el fa idoni per a joves i adults.
Això fa que pugui recorre distàncies exactes i fer girs en certs angles de forma precisa. Crèdit imatge: codewithroot Porta uns imans que fan que pugui desplaçarse per pa rets metàl·liques i és capaç d'esborrar allò que ha di buixat. Incorpora sensors de colors que reconeixen els colors que va deixant al paper. A la seva superfície incorpora quatre parts tàctils que res ponen segons el que s'hagi programat. També incorpora sensors de llum que li permeten re accionar segons la llum de l'habitació. Més informació a: http://www.codewithroot.com
3
Robòtica & Educació
Robo Actualitat JIBO un membre més de la família. El robot familiar creat per experts del MIT
El Jibo és un robot social que pretén ser un membre més de la família. Les seves funcions poden anar des de fer una fotografia, explicar contes als més menuts i participar en jocs familiars fins a enviar un missatge a alguna persona que coneixes. El Jibo va aprenent mitjançant la relació amb els altres. És capaç de reconèixer cares i veus de les persones de la família o properes a aquests. Com a robot social que és, quan arribes a casa, el Jibo et pregunta com ha anat o t'explica acudits, interactuant amb tu i aprenent de les teves respostes, gestos o expressions facials.
Aquest petit robot és capaç de recordar llistes i ajudarte en el teu dia a dia. També pot fer companyia a les persones grans que estan soles i maternirles en contacte amb els seus familiars. El Jibo, d'uns 28 centímetres d'altura incorpora dues càmeres, sensors de so, WIFI, sensors de tacte i actuadors que li permeten moure's en tres eixos. La seva cara està formada per una pantalla LCD HD (1920x1080) d'unes 6 polsades que s'utilitza bàsicament per a comuncar se amb els usuaris. El Jibo ja va ser anunciat cap al 2014, però ara ha aparegut un nou competidor, el robot Zenbo d'Asustech. Més informació a:
Integra una aleatorietat en les seves accions que fan que no sàpigues que farà o dirà a continuació. S'intenta així crear certa intel·ligència dotant el robot de personalitat.
https://www.jibo.com/
Crèdit imatges:www.jibo.com
4 Robòtica & Educació
Notícies Dash & Dot uns robots educatius amb gran varietat d'accessoris i hores d'entreteniment Els robots Dash & Dot robots són dos robots creats per introduir a la robòtica i la programació a nens de 6 anys fins a 12. Aquests robots de tipus modular i compatibles amb Lego, són programats amb aplicacions instal·lades en una tauleta o smatphone. Les aplicacions per instal·lar en aquests robots són vàries i estan disponibles per a dispositius iOS i dispositius Android. Els nens desenvolupen la creativitat i aprenen a programar d'una forma fàcil i entretinguda. Aquests robots estan dins del concepte STEM, que s'està estenent per les escoles com un clar exemple d'un nou tipus d'aprenentatge. Segons els creadors, els robots Dash & Dot estan presents a 8.500 escoles a tot el món com una eina més per a ensenyament. Els dos robots incorporen leds per fer llums, botons per ser programats pels usuaris, un emissor i un receptor d'infrarojos,connexió Bluetooth, tres micròfons i altaveus, a més,
motors per les rodes, varis sensors de proximitat, giroscopi i acceleròmetre. Amb aquest joc complet de sensors els nens poden crear gran varietat de projectes robòtics. Tenen una autonomia d'unes 4 o 5 hores i es carreguen mitjançant un cable USB. Els robots Dash & Dot poden incorporar gran varietat d'accessoris donant més estones d'entre teniment als més petits. Més informació a: https://www.makewonder.com
Crèdit imatges:Wonder Workshop
5
Robòtica & Educació
Robo Actualitat CHIP un gos robot que juga i actúa de mascota. Es pot controlar amb l'smartphone
Durant aquest Nadal que deixem enrere, va aparèixer el robot mascota CHIP. Un robot joguina que realitza una sèrie de funcions molt interessants. Aquest robot el podem classificar dins dels robots mascota, ja que demostra cert nivell d'IA en el seu comportament. Per tant, és un robot que paga la pena comentar. El robot CHIP, és un producte de l'empresa de joguines WowWee. Aquesta ja ha llançat al mercat diversos joguets robòtics com el "Robosapiens" o e l r o b o t "MIP" entre altres. Aquesta vegada, a WowWee aposten pel CHIP, un robot que incorpora una sèrie de tecnologies que el fan un robot prou complet i inte ressant. Una de les tecno logies que incorpora és el "BeaconSense". Aquesta tecnologia propor ciona informació de la si tuació del robot dins d'un petit espai o zona d'acció.
Aquesta tecnologia resulta ser complementària amb la BLE (Bluetooth Low Energy) que li permeten connectar amb una sèrie de dispositius intel·ligents, com per exemple la pilota amb la que pot "jugar" o el rellotge que porta l'usuari per a interaccionar amb aquest. El CHIP incorpora la tecnolo g i a "Gesturesense" , o n e l robot respon a gestos de l'usuari, reaccionant de di verses formes a aquests. Per altra banda, també està dotat amb un sensors infra rojos que li aporten "visió". Aquests sensors li permet interactuar amb el medi pel que es mou. Però el CHIP també pot ser controlar remotament per l'usuari, per això es pot des carregar de forma gratuïta una app que li permet con trolar el robot des d'un smartphone o un altre dispo sitiu adient. Més informació a: http://wowwee.com/chip Crèdit:imatges:http://wowwee.com
6 Robòtica & Educació
Notícies New Friends'16 experts de tot el món es van donar cita en aquest esdeveniment celebrat al CosmoCaixa de Barcelona.
El passat mes de novembre, en concret del 2 al 4, es va celebrar al CosmoCaixa de Barcelona, amb la col·la boració de La Salle URL, la segona edició de l'esde veniment New Friends 2016. En aquest esdeveniment es va oferir a tots els interessats xerrades, gran variació de tallers i confe rències sobre robòtica educativa, robòtica orientada a la salut i l'ètica i la robòtica d'oci. Dins de les activitats propo sades, els assistents van poder visitar una exposició dels robots més actuals d'algunes de les empreses més conegudes en aquest sector de la robòtica com són: Dynatech2012, Pal Robotics, HP i Robotica, entre altres.
També van assistirhi experts de l'hospital infantil Sant Joan de Deu de Barcelona, on s'han portat a terme diversos projectes sobre l'aplicació de la robòtica en entorns hospitalaris. Experts de tot el món es van donar cita en aquest esdeveniment, on van realitzar conferències sobre els seus camps d'espe cialització dins la robòtica. Un d'aquest experts va ser el senyor Illah R.Nourbakhsh, professor de robòtica a The Robotics Institute Carnegie Mellon University a l s E s t a t Units, que va parlar de la robòtica i la fluïdesa de la tecnologia. En definitiva, unes jornades molt interessants que Robòtica & Educació no es va voler perdre. Més informació a: http://newfriends2016.org/
7
Robòtica & Educació
Robo Actualitat La VEX competition una de les competicions més interessants que podem trobar en el món de la robòtica
El proper dissabte 18 de febrer de 2017, La salle URL de Barcelona organitza un any més el torneig classifi catori de la competició VEX Robotics Competition Spain que acollirà equips de la categoria VEX High Scool i VEX U. Per a més informació feu clic aquí: http://vexcompetition.es/vex barcelona/
Per altra banda, una mica més tard, en concret el dia 25 de febrer també es celebra un altre torneig clas sificatori però aquesta vega da a Girona. El campionat està organitzat per a 16 equips participants que arribaran d'arreu de Catalunya. Els participants s'enfronten a una sèrie de reptes que han de resoldre amb els seus robots cons truïts amb material VEX.
El passat 7 de gener es va celebrar a las Vegas, Neva da, Estats Units el Consumer Electronics Show (CES), un esdeveniment on empreses de tot el món mostren els seus projectes tecnològics. L'empresa Mayfield Robotics va presentar en societat el seu robot KURI, l'aposta d'aquesta empresa per a introduirse en el mon dels robots domèstics. Veiem algunes de les seves característiques. Com tots aquests tipus de robots, el Kuri intenta crear
una personalitat única mit jançant gestos i moviments propis, que serveixen per interactuar amb l'usuari. El Kuri pot moure's per casa amb total llibertat gràcies a sensors que permeten que recordi la ubicació d'objecte. També interacciona quan el toques o li parlas, et permet escoltar música i pot fer de vigilant de seguretat . És un robot simple amb unes funcions bàsiques. Més informació a: https://www.heykuri.com
8 Robòtica & Educació
KURI un altra robot domèstic presentat al CES 2017 i creat per l'empresa Mayfield Robotics
Crèdit imatge: Mayfield Robotics
Robo Actualitat
Competició RoboCat Un any més l'associació El Racó dels Robotaires, organitza el campionat de robòtica lliure de Catalunya. Aquest és un campionat multidisciplinar on es valora la construcció del robot participant com també la programació d'aquest. Cada any el camp de com petició s'inspira en una temàtica en concret, aquest any, la competició girarà al voltant del pintor empor danès Salvador Dalí.
El campionat inclou diferents categories, com la categoria primària, la categoria secun dària i la categoria adult. Es celebraran diferents tan des classificatòries en dife rents indrets de Catalunya entre el març i l'abril. La final es celebrarà a Girona el 27 de maig de 2017. Les inscripcions ja són obertes!! Si voleu més informació visiteu la següent adreça: http://www.robocat.cat/home
Una empresa de menjar a domicili ha introduït des del dia 1 de desembre a robots com a repartidors del menjar que demanen els seus clients.
Aquest robots, creats per la empresa Starship, són de tipus semi autònoms, poden ser controlat remotament en cas necessari. Tenen sis rodes, medeixen 40 cm d'alt i estan equipats amb nou càmeras, dos ca nals d'audio, GPS, sensors de moviment, etc.
Aquesta empresa és Just Eat, la empresa més gran de repartiment de menjar a domicili. Aquest robots ja s'han probat en 58 ciutats de tot el món sense cap incidencia.
Notícies breus RoboCAT Ja tenim aquí, un any més la RoboCAT. Aquest any el motiu és el pintor Salvador Dalí
Robots repartidors Els robots de repartiment que et porten el menjar a casa
Més informació: https://www.starship.xyz/
Crèdit imatge: Starship
9
Robòtica & Educació
Robo Actualitat
Reportatge
La robòtica i les TIC en l'ajuda de la gent gran i amb necessitats especials El 27 d'octubre passat, en el marc de del congrés IOTSWC es va celebrar una conferència esmorzar en la qual ponents molt qualificats exposaven els seus punts de vista sobre el paper que ha de tenir la robòtica de servei en un futur molt pròxim.E n c o n c r e t , l a conferència va rebre el títol
La Dra. Alícia Casals, cate dràtica de la UPC, coordina dora de la Divisió de Robòtica i Visió del CREB i especialitzada en la investigació en robòtica del àmbit mèdic. És membre de L'Institut d'Estudis Catalans, on actualment és la vicepres identa de la Secció de Ciència i Tecnologia.
"La robòtica i les TIC en l'ajuda de la gent gran i amb necessitats especials" i va ser organitzada per CTecno(Cercle Tecnològic de Catalunya) amb la col·laboració de Barcelona activa. E n t r e e l s p o n e n t s h i havia: El Sr. Francesco Ferro, conseller delegat de l'empresa PAL Robotics.
El Dr. Josep Maria Tormos Muñoz, coordinador d'investi gació a l'Institut Guttmann i es pecialista en la utilització de neurotecnologies per millorar la rehabilitació en pacients amb problemes neuronals.
10 Robòtica & Educació
Reportatge
El Sr. Luis Diéguez, responsable de desen volupament de solucions i projecte en robòtica de l'empresa Indra. I per últim, el moderador, el Sr. Cecilio Angulo, professor de la UPC,departament d'auto màtica.La xerrada va estar centrada en els serveis que poden donarnos els robots a mitjà o curt termini. Aquests serveis es centren en teleassistència, en serveis de companyia per a persones grans, amb dificultats de moviment, persones hospitalitzades, persones amb problemes de memòria o necessitats especials entre altres. També es va parlar sobre el tipus de mercat que demanaria aquests robots i com han de respondre les empreses de servei i la so cietat en general perquè tot això sigui possible.
La robòtica i la intel ligència artificial avança ràpid, potser no al ritme que nosaltres ens podíem imaginar, és a dir, fa deu o quinze anys, pensàvem que tindríem robots per tot arreu i la realitat és que no és així. Tenim robots a casa, sí, cada vegada més, sí, però no com la nostra imaginació proposava ara fa deu o quinze anys. Tot i així, el creixement de robots a les llars o els robots de servei ha estat molt alt i s'espera que continuï creixent a un ritme bastant accelerat.Un dels problemes en l'avenç de tot plegat és la poca confiança que les persones atorguen al robot en si. De fet, això ens passa a tots, volem un robot totalment funcional, que sigui capaç de desenvoluparse com ho faria un humà, i hem de ser
conscients que el simple fet de caminar, cosa tan habitual que fem els humans, és una empresa molt difícil per a un robot. A causa de la poca demanda de robots, les empreses de serveis tampoc acaben d'arrencar. Però tot i així, la conferència es va centrar molt més en els serveis que els robots podrien aportar als humans com a col·laboradors en tasques complexes. Un dels temes centrals, va ser les persones malaltes o amb algun tipus de depen dència. Quan parlem de persones amb algun tipus de dependència ens ve a la ment la gent gran. El robot presentat donava algunes solucions a les necessitats d'aquestes persones en el dia a dia. L'empresa PAL Robotics va presentar el robot TIAGo.
11
Robòtica & Educació
Reportatge El seu representant, el Sr. Francesco Ferro, explicava les característiques d'aquest robot, del qual parlem amb més detall a la secció Robòtica i Societat.El TIAGo és un dels robots que ha construït l'empresa PAL Robotics. Aquest robot pot ser programat per a la realització de treballs
L'empresa PAL robòtics amb el seu robot TIAGo, col·labora en el projecte SACRO juntament amb dues empreses holan deses (heemskerkinnovative i rose) entre d'altres projectes. Aquest projecte en concret, es centra en la utilització del TIAGo en mode teleoperat per ajudar a persones ancianes que volen continuant vivint en
PAL Robotics participa en el projecte SACRO amb el robot TIAGo.
Aquest projecte es centra en la utilització del TIAGo en mode teleoperat per ajudar a persones ancianes que volen viure en el seu domicili. habituals de persones amb problemes de mobilitat, pot ser teleoperat des d'un centre mèdic per a cuidar a aquestes persones. Les seves prestacions i tècniques són espectaculars si el comparem amb altres robots del seu tipus i finalitat, com l'autonomia, la força de càrrega (la força per aixecar un pes determinat), la mobilitat en entorns domèstics, etc.
12 Robòtica & Educació
el seu domicili i a l'hora gaudir d'assistència mèdica. La idea és que, des d'un centre de control amb infermers, metges i tècnics controlin a distància un elevat número de robots d'aquest tipus. D'aquesta manera, les persones reben l'ajuda necessària i els centres hospitalaris redueixen costos i desplaçaments del personal sanitari. La utilització del TIAGo, és diferencia d'altres possibles solucions
Visita'ns a: http://palrobotics.com/ca/home/
Robo Actualitat més a trivials, com per exemple la utilització de l'Skype en què el robot té la capacitat d'interactuar en el medi mitjançant el seu braç en cas de necessitat o perill. Per altra banda, la Dra. Alícia Casals va donar importància a l'aparença del robot en l'ajut a les persones. La robòtica i les TIC pot donar solució a la comunicació, la monitorització, assistència, lle ure, companyia de les perso nes amb necessitats es pecials. Hem passat del cami nador típic al caminador intel ligent. Són eines que a poc a poc es van robotitzant per fer la vida millor a les persones grans. Es tracta d'aplicar els avenços en robòtica mòbil, de visió artificial, etc., al servei de les persones amb aquests tipus de dificultats . Per a les persones amb pro blemes cognitius, o de me mòria, un robot assistent pot ajudar a recordarli que s'ha de prendre les pastilles, o que te cites a una hora determinada. Aquest tipus de robots no cal que siguin de mida humana, sinó que un robot petit i amigable pot fer aquest servei perfectament. Tot i així, el repte és crear un robot que sigui capaç d'enten dre a la persona que el ne cessita, ser capaç de variar les seves feines en funció de les necessitats d'igual manera com ho faria un ésser humà.
14 Robòtica & Educació
Però aquest tipus de robots no tan sols poden ser empleats per a donar serveis a persones discapacitades, també poden ser un complement adequat pel personal sanitari, com per exemple ajudant a infermeres a girar a pacients que estan en els llits i no ho poden fer per ells mateixos, o portant un got d'aigua mentre d'infermera atén a pacients amb necessi tats més urgents.
Reportatge
Reportatge Seguint en aquesta mateixa línia, els robots també poden ajudar en la rehabilitació de pacients. Rehabilitacions de mobilitat per exemple. Persones que han patit un ictus i la seva mobilitat s'ha vist afectada i necessiten exercicis repetitius per a recuperar la mobilitat o part d'aquesta. Exemples serien, exosquelets, cintes de caminar intel·ligents, braços amb dos graus de llibertat que fan fer exercicis concrets, tot sent capaços de gestionar la informació corporal que li dona el pacient per tal de la re habilitació sigui correcta. Els robots de servei han de po der ser venuts a les persones d'una manera natural, d'igual manera a com ho fem amb qualsevol electrodomèstic més. El Dr. Josep Maria Tormos va centrar la seva ponència en la idea que la tecnologia s'ha d'utilitzar per donar un servei a la gent. Tots els avenços en tecnologia han de veure's reflectits en ajudes i serveis per a les persones amb discapacitats i deficiències com per a les persones que no en tenen. La gent acceptarà la tecnologia si aquesta els dóna un servei. El Dr. Tormos va parlar de l'auto matització de processos que estiguin orientats a nous ser veis, els quals sortiran del co neixement estret de les inves tigacions tecnològiques.
Per últim i per acabar, el Sr. Luis Diéguez ens va donar la seva visió sobre el possible mercat de la robòtica dels propers anys, on augura una nova revolució com va ser la del corrent elèctric i la bombeta, rodejats de robots en el nostre dia a dia. A poc a poc, el mercat de la robòtica s'anirà obrint pas fins a convertirse en un mercat més com pot ser avui dia el mercat de la informàtica d'usuari. Totes les grans empreses tecnològiques com google o Apple estan apostant en la IA i la robòtica, perquè saben que aquest és el camí a seguir durant els propers anys.
Empreses com Google o Apple estan apostant per la I.A. i la robòtica
En definitiva una conferència molt enriquidora i que ens deixa una pinzellada de per on pensen els experts que anirà el desenvolupament de la robòtica durant els propers anys.
15
Robòtica & Educació
Robòtica Educativa El robot mascota Pleo
En aquest primer article de robòtica educativa hem cregut oportú començar amb un robot que crida molt l'atenció, el robot Pleo. El Pleo el podem qualificar de robot mascota, tot i que també el podem emprar en temes educatius, com per exemple fomentar la responsabilitat en els més petits.El Pleo és un robot de petit format (50cm x 15cm de base i 20cm d'alçada) pensat com a mascota robòtica per a nens a partir dels 8 anys. Actualment conviuen 2 versions d'aquest robot el Pleo inicial i el Rb, em centraré en l'Rb. El Pleo Rb està pensat perquè sigui un robot que evolucioni, o sigui, un robot que neixi i que aprengui en funció del que el nen li ensenyi a través d'unes
16 Robòtica & Educació
fulles de plàstic. Lògicament, aquest robot se li pot fer un "reset" i tornar a començar de zero. Actualment aquest robot s'està fent servir, entre altres coses, per treballar amb nens i nenes amb TEA (trastorn de l'espectre autista) o com a distracció a la sala preoperatòria per a nens d'alguns hospitals (ja que allà no hi poden entrar mascotes i distreu als nens
abans d'entrar al quiròfan). Però també podem parlar de la part més educativa d'aquest robot. El Pleo és un robot que es pot utilitzar a les aules o en tallers per alumnes de 13 a 18 anys. L'objectiu és aconseguir que a través d'un software d'animació, més la programació posterior, aconsegueixin recrear moviments en el robot, com per exemple intentar que facin caminar i moure el robot, feina una mica complexa. El Pleo té tres servomotors per pota, més els motors que fan moure la cua, ulls i cap. A part té un conjunt de sensors de llum, tacte, infrarojos i càmera... que fan del Pleo un robot molt complet que es pot programar i configurar, tot i que com ja hem dit abans, no és fàcil de fer.
Robòtica Educativa
EL disseny i programació de moviments es compilen amb python, on aquest codi es passa al robot mitjançant una targeta de memòria microSD que s'insereix en el robot. Aquest, un cop detecta la targeta de memòria, executa el comportament creat i el va repetint, una vegada i una altra, ja que es programa dins d'un bucle. Però, a part, es podrien configurar els diferents sensors i actuadors (motors) per fer programacions i compor taments molt més complexes. No és gaire comú utilitzar python en les primeres etapes de programació, ja que, un altre factor important és el de controlar bé les llibreries. Tot i així és un robot recomanable i que pot donar molt de joc per a
alumnes preuniversitaris o de cicles formatius d'informàtica. De fet, a la universitat La Salle, el fan servir en algunes classes de robòtica, així com en alumnes de batxillerat. Podem fer moviments de potes, però no només programarlos, sinó treballar animació més programació, és aquí on està l'èxit d'utilitzar aquests tipus de robots.També cal tenir en compte que són robots més o menys delicats, la capa de goma que fa de pell pot arribar a ferse malbé amb certa facilitat, tot dependrà del tracte que li donem. Es pot utilitzar en educació però cal alguna persona experta en python i 3ds max studio (programa d'animació per animar el robot) i no sol ser el més comú.
El Pleo, es pot utilitzar com a mascota pels més petits, on poden observar com reacciona i interacciona amb ells, mentre que també és un robot pels més grans, que permet programarlo i experi mentar amb temes de programació. El principal problema del Pleo és el preu, actualment està sobre els 500 euros i la dificultat d'aplicarlos a l'aula i sense part de muntatge fa que no s'estigui utilitzant gaire. La resposta dels alumnes és bona, ja que no estan acostumats a programar d'aquesta forma. Treballar amb un software d'animació 3D no sol ser el més habitual en robòtica educativa. Una avantatge, és que es pot ensenyar que hi ha altres maneres de programar robots.
17
Robòtica & Educació
Robòtica Educativa Robòtica amb Lego
Lego Mindstorms ho definiríem com un conjunt de peces de Lego Technic (peces adients per a la construcció de diferents vehicles que es poden moure a través d'un motor) que conjuntament amb diferents motors, diferents sensors i una placa controladora ens permeten crear vehicles autònoms de petit format (vehicles, robots, robots amb forma de persona humanoides...). Aquests vehicles els podem programar per tal que els seus sensors detectin esdeveniments de l'entorn i actuïn en conseqüència: podem fer des d'un cotxe que quan detecti un obstacle faci mitja volta, a un robot que jugui a futbol, passant per una porta que quan detecti que arriba algú a davant s'obri automàticament o un vehicle capaç de seguir una línia d'un color determinat que quan vegi un altre color es pari o faci diferents sorolls.
Actualment hi ha un boom de la robòtica educativa i han sortit diferents alternatives, però considero que Lego és una de les més potents per la qualitat dels materials (peces, sensors, motors, placa...) com per les alternatives de programació que té (oficialment només es pot programar amb el seu software propi, però extraoficialment també es pot programar amb C, Java o amb versions d'Scratch per exemple). També per la gran quantitat de recursos que podem trobar a internet o en llibres sobre aquesta tecnologia i per la facilitat d'utilització (no sol portar problemes de connectivitat amb l'ordinador, és robust, els sensors i motors funcionen bé al llarg dels anys...). Tot i que és més car que altres tecnologies, a la llarga surt a compte.
El fet de que es pugui programar amb diferents llenguatges fa que sigui una La quantitat de coses que es pot fer amb e i n a a d i e n t p e r a d i f e r e n t s e d a t s , Lego Mindstorms és tan gran com la començant des dels 8 amb l'ajuda del
18 Robòtica & Educació
Robòtica Educativa
També cal tenir en compte la resposta dels alumnes, gairebé tots coneixen Lego, hi han jugat o n'han sentit a parlar, per tant la resposta dins de l'aula sol ser molt bona, sobretot inicialment, ja que són capaços de fer moure d'una manera molt senzilla les seves pròpies construccions. Si es va donant continuïtat a aquesta eina, és important tenir uns continguts ben creats i amb diferents reptes i objectius, ja que sinó l'eina es pot tornar avorrida o monòtona. Si ho comparem amb altres eines com per exemple Dash and Dot, Lego Wedo... Lego Mindstorms dóna molt més de recorregut pel que fa a construcció, a programació i quantitat d'exercicis a fer, ja que té entrades per a 3 motors (versió NXT) o 4 (EV3) i per a 4 sensors. Si ho comparem amb Arduino o variants, Lego Mindstorms és molt més resistent, no cal controlar voltatges, ni amperatges, els sensors gairebé mai es fan malbé, té una resistència a caigudes molt gran i no dóna errors de comunicació amb l'ordinador. Sembla que Lego Mindstorms sigui només per alumnes de primària i no és així, tal com comentava abans a ESO, Batxillerat, Cicles o Universitat se'n pot treure molt de profit tan sols canviant l'eina de programació o en funció del que es vulgui treballar. Ja per acabar, només destacar que a més disposa d'un software de disseny que et permet dissenyar els teus robots abans de crearlos tancant així el cicle de la creació d'un robot: disseny, construcció, programació i execució.
19
Robòtica & Educació
Robòtica & Societat El robot TIAGo de PAL ROBOTICS
Per a què em pot ser útil la robòtica?
El robot TIAGo pot incorporar diferents tipus d'efectors finals o mans per a desenvolupar diferents treballs
Crèdit imatges: PAL ROBOTICS
Amb alguns models de robots socials la vida pot tenir una millor qualitat . En l'article d'aquest número analitzarem les característiques de TIAGo. Aquest robot produït per PAL Robotics, treu el seu nom de l'acrònim "Take it and go" i és un robot amb navegació autònoma i capacitat de percepció i manipulació, el que ho fa idoni per a tasques de col·laboració humana.
21
Robòtica & Educació
Robòtica & Societat "El TIAGo és un robot manipulador que ens pot ajudar a casa"
El TIAGo utilitza el seu efector final en forma de mà per a una millor manipulació d'objectes quotidians a casa nostra
El robot manipulador TIAGo manipulant objectes quotidians
Com és TIAGo? Per dins, el TIAGo porta un sistema operatiu Open Source i una arquitectura hardware modular que permet ser programat per a tasques molt diferents, resultant ser un company molt versàtil, tant a la industria com a casa. És capaç de desplaçarse a una velocitat d'1 metre per segon per interiors, porta un sistema de comunicació tipus BlueTooth, una càmera i un micròfon. Pot aixecar objectes de fins a 2kg de pes. Posa un TIAGo a casa teva El robot TIAGo és un robot dels anomenats de col·laboració, s'ha dissenyat i creat per a que sigui un robot útil i que pugui compartir un mateix espai de treball amb les persones. Aquest petit robot, pot ajudar molt en entorns domèstics, sobretot quan pensem en persones amb dependència, com per exemple, avis o malalts amb mobilitat reduïda. En TIAGo pot interactuar amb les persones del seu voltant gràcies a utilitats que porta incorporades com un mòdul de reconeixement facial, un mòdul de reconeixement de veu i de gestos. Pot moure's amb autonomia dins a casa reconeixent i manipulant objectes quotidians fent servir la seva mà de 5 dits, especialment dissenyada per a la manipulació d'objectes. La navegació està basada en un làser i un sistema de sonar. La seva autonomia és sorprenent si la comparem amb altres robots del mateix tipus, el TIAGo té una autonomia d'entre 4 i 6 hores amb una sola bateria. Si li afegim una altra, la autonomia passa a ser de 6 a 10 hores.
22 Robòtica & Educació
Robòtica & Societat
Pot treballar de forma autònoma o tele operat. Dependrà del tipus de feina a realitzar. Crèdit imatges: PAL ROBOTICS
El TIAGo, per a realitzar les tasques desitjades ha de ser programat específicament en cada ocasió, tot i així, les avantatges i la seva utilitat es enorme per a persones que els hi és impossible de realitzar aquestes feines. Per altra banda, el TIAGo també pot treballar com tele assistent. Aquest tipus de robots són dels anomenats robots teleoperats, és a dir, poden ser controlats a distància. Aquest mode de funcionament obre un ventall de possibilitat per a les persones amb mobilitat reduïda, ja que pot ser el cuidador el que controla al TIAGo des de l'hospital per a que realitzi treballs d'assistència, incrementant la eficiència en la realització de certes feines.
Una de les coses sorprenents del TIAGo és que pot aprendre nous moviments mitjançant una aplicació creada per PAL Robotics i anomenada "aprenentatge per demostració", on la persona, agafant el braç del robot, reprodueix el moviment que ha d'aprendre, seguidament el robot memoritza la seqüència de moviments per després repetirles a l'hora de fer la feina establerta.
Models. L'empresa que produeix el TIAGo, PAL Robotics, el fa en tres versions bàsiques encara que es pot crear un de configurable segons les necessitats. TIAGo Iron. Ve configurat amb un làser de 3 metres d'abast com a sistema de navegació i sense braç manipulador.
23
Robòtica & Educació
Robòtica & Societat
El TIAGo Iron, el TIAGo Steel i el TIAGo Titanium són els models que ofereix PAL ROBOTICS
Models del robot TIAGo. Crèdit imatges: PAL ROBOTICS
TIAGo Steel. Resulta ser un TIAGo Iron equipat amb un braç que manipula una pinça paral·lela. TIAGo Titanium. És el model més complet. Aquest model porta un làser de 10 metres i un braç amb una mà de 5 dits per a treballs que requereixen més precisió. Però no ens em de preocupar, si necessitem un sistema de navegació làser de 3 metres per exemple amb una mà de 5 dits, PAL Robotics estarà encantat de fernos la configuració a mida.
Conclusions. Si la inversió econòmica no és un problema per a nosaltres, podem tenir un company fidel a casa que ens ajudi amb les feines rutinàries i pesades i que ens faci companyia. És un robot creat per a ajudar i ser útil a les persones, sobre tot a avis que volen viure de forma independent però que necessiten a algú que els ajudi, així com a persones amb mobilitat reduïda, realitzant la feina que resulta més pesada.
Contacte PAL Robotics al web: http://palrobotics.com/ca/home/
24 Robòtica & Educació
Robòtica & Societat El ROOMBA 980 El robot Roomba 980 és un robot de servei que ens ajuda a que casa nostra quedi ven neta. Aquest model identifica i recorda els objectes que es va trobant a casa per netejar de forma més eficient
El Roomba 980 Robots autònoms que netegen hi ha molts al mercat, però el robot que presentem, el Roomba 980 de l'empresa IRobot ens proporciona una funcionalitat que l'allunyen dels seus competidors. Amb la incorporació d'una càmera i més capacitat de neteja el fan un robot adequat per ajudarnos en la neteja del dia a dia de casa nostra.
25
Robòtica & Educació
Robòtica & Societat "El ROOMBA 980 és un robot aspirador que recorda i identifica objectes de casa"
Crèdit imatges: iRobot
Novetats del Roomba 980 Com a novetats es presenten tres característiques en aquest nou ajudant: És el primer Roomba amb navegació IAdapt que s'adapta al seu entorn i que disposa de localització visual de la brutícia. Combina sensors i càmeres que li permeten identificar els obstacles com mobles, cantonades, parets o escales, i a través d'un algoritme obtenir el millor camí per netejar tota una superfície. La càmera no comparteix amb cap altre dispositiu les imatges recollides, per tant, no podem utilitzar el Roomba com a robot de vídeovigilància, però no es descarta que en un futur incorpori aquesta característica.
26 Robòtica & Educació
Robòtica & Societat
Crèdit imatges: iRobot
Autonomia Aquest model pot netejar durant dues hores segui des. Tot i així, si es queda sense energia, el Roomba es recarrega tot sol anant cap a la seva base i conti nua netejant tantes vega des com sigui necessari fins netejar tota una planta o pis. Control senzill El nostre robot pot ser controlat amb facilitat amb l'aplicació iRobot HOME, que permet controlar al Roomba en qualsevol mo ment i des de qualsevol lloc. Això és possible a la possibilitat de connexió del Roomba a la xarxa WIFI de casa. L'aplicació es pot instal·lar en el nostre smartphone i controlarlo des d'aquest.
Ho podrem controlar des del nostre smartphone tant si tenim Android com si tenim Iphone, no importa el mòbil que tinguis, el teu Roomba estarà sota el teu control. Ara bé, no només li podem indicar al nostre robot que comenci a netejar o que finalitzi, sinó que amb aquesta aplicació podem programar el mode de ne teja, si volem una o dues passades, si activem el mode de neteja de catifes CARPET BOOST i inclús si volem que tingui un pro grama de neteja de fins a 7 vegades a la setmana.... Vaja que des del nostre mòbil podem controlar la neteja de casa nostra, còmode no?Finalment, una altra novetat és que millora el concepte
de neteja mitjançant el sis tema de neteja AeroForce amb CarpetBoost que de tecta els terres amb catifes i proporciona el doble de potència en la seva neteja comparat amb altres mo dels anteriors. Abans parlàvem de sen sors per a controlar els moviments del robot, però, entre el conjunt de sensors que té el Roomba 980 també trobem sensors òp tics i acústics anomenats DIRT DETECT que cerquen els llocs on es necessiten una major neteja. No us sembla que amb aquestes característiques li podem fer un espai a casa nostra? Més informació a: https://www.irobot.es/ http://es.robopolis.com
27
Robòtica & Educació
Robo Hardware Arduino UNO: la placa més famosa de la família Arduino La placa Arduino és una de les eines més exteses i utilitzades en el món educatiu per crear projectes mecatrònics La família Arduino és molt amplia, podem trobar plaques amb més capacitats, amb connexió WIFI, etc. És ben sabut que la plataforma Arduino UNO ha esdevingut una de les plataformes més utilitzades i alhora versàtils en el món de la robòtica educativa i d'oci. Arduino és una placa de la mida d'una targeta de crèdit, totalment muntada i a punt per ser programada. Aquesta placa pertany a la família de plaques d'Arduino, on en podem trobar de diferents característiques i prestacions, com per exemple: Arduino Mega, Arduino Yun, Arduino Leonardo, etc. Totes aquestes plaques estan basades en hardware lliure, moviment que es basa en les mateixes premisses que el software lliure. Podrem crear qualsevol projecte sense restriccions, podem crear la nostra pròpia placa sense demanar permís al fabricant, ja que tots els esquemes i llista de components estan a disposició de qualsevol usuari en la pàgina web d'Arduino, https//:www. Arduino.cc. En aquesta ocasió ens centrarem en l'Arduino UNO, la placa més popular d'aquesta família.
28 Robòtica & Educació
Robo Hardware
L'Arduino UNO està equipat amb un micro controlador Atmega 328P de l'empresa Atmega, amb una velocitat de procés de 16Mhz. És a dir, pot processar 16.000.000 instruccions per segon. Gràcies a una sèrie de pins d'entrada i sortida, podem connectar tot un ventall de sensors, actuadors, mòduls, shields i components electrònics per poder crear els nostres projectes. En concret, Arduino UNO disposa de 14 pins d'entrada i sortida de tipus digital, 6 pins d'entrada i sortida de tipus analògic i una sèrie de pins per a la seva alimentació i la de sensors , actuadors i altres components.
De sensors i mòduls, per a Arduino en podem citar molts, els més usuals són: Sensor d'ultrasons Sensor de moviment o PIR Sensor de so Sensor de temperatura Sensor d'humitat Sensor de llum o LDR La llista podria ser molt més extensa i caldria tot un article sencer per llistar i descriure tots els sensors. En aquest article només els mencionem amb la intenció d'anar explicant cadascun d'aquests en els següents números de la revista. El llenguatge de progra mació és una barreja entre el llenguatge de progra mació C i C++
Són llenguatges d'alt nivell molt potents que ens permeten crear programes molt sofisticats.
Quines són les seves caracterís tiques tècniques? Com ja hem avançat anteriorment, la placa Arduino UNO està dotada amb un microcontrolador que funciona a una velo citat de 16Mhz i conté una sèrie de pins d'entrada i sortida per a connexions amb l'exterior, però també té altres prestacions com per exemple la memòria. Quant a memòria, aquesta placa està equipada amb una memòria SRAM (tipus de memòria RAM)
Robòtica & Educació
29
Robo Hardware de 2 Kilobytes, una memò ria Flash de 32 Kilobytes i una memòria EEPROM (tipus de memòria ROM) d'1 Kilobyte.
Què és la memòria SRAM, la memòria EEPROM i la Flash? Per descriure què és la memòria SRAM, primer cal explicar de forma breu què és la memòria RAM, ja que l'SRAM és un tipus de memòria RAM. Veiem, doncs, la memòria RAM.
Memòria RAM i SRAM La memòria RAM és un ti pus de memòria anome nada aleatòria, de fet
30 Robòtica & Educació
de fet RAM ve de Random Acces Memory. Rep aquest nom perquè pot escriure i/o llegir en qualsevol part d'ella mateixa. La funció d'aquestes me mòries és emmagatzemar les dades resultants d'ope racions,o les instruccions dels programes que necessita el microcontro lador,quedant emmagatze mades per ser utilitzades en un moment determinat. La quantitat de memòria que posseeix Arduino UNO normalment és suficient per a la gran majoria de projectes que es volen portar a terme. La representació d'una memòria RAM podem idealitzarla amb un grup de cel·les on es guarden les dades. Veieu la imatge de sota.
Abans hem esmentat que Arduino posseeix una memòria SRAM, doncs bé, aquesta memòria és un tipus de RAM que es caracteritza perquè és del tipus estàtica (static), és a dir, no necessita una alimentació constant per a mantenir les dades guardades; tot i així, quan li traiem l'alimentació a Arduino aquesta memòria es buida. Com es pot deduir, la S de SRAM ve de static.
La Memòria ROM i la memòria EEPROM Les memòries ROM són memòries de nomes lectura (Read Only Memory), és a dir, venen gravades de fàbrica i no es poden modificar.
Robo Hardware Tot i així, existeixen variacions de memòries ROM, com per exemple la EEPROM, què és la que porta l'Arduino UNO. La memòria EEPROM és un tipus de memòria que em magatzema les dades de forma indefinida, encara que no estigui alimentada amb tensió. En concret, en aquests tipus de memòria és pot escriure i esborrar elèctricament, EEPROM ve de Electrically Erasable Programmable ReadOnly Memory.
Memòria Flash La memòria Flash és un tipus de memòria com la que tenim ens els pen drives, on les dades són mantingudes sense ne cessitat de estar alimen tades.
És aquí, en aquesta memòria on l'Arduino guarda els programes que nosaltres escrivim i carreguem per a la seva execució. Fem doncs, a mode de resum una fitxa tècnica de la placa Arduino UNO R3. La podem veure a la imatge de sota.
Esquema de la placa La placa Arduino UNO in corpora una sèrie de pins de connexió i altres parts importants. Detallem breument cadas cuna de les parts físiques de la placa.
Botó de reset.
Connector USB. Amb aquest connector co muniquem a la placa Ardui no amb el nostre PC. Aquesta connexió es rea litza mitjançant un cable USB tipu B USB tipu A.
Jack alimentació 7V 12V. Mitjançant un Jack de 2.1mm alimentarem a la placa Arduino. El rang de tensió admesa va dels 7 volts als 12 volts.
Pins d'alimentació. De pins d'alimentació trobem 6 pins diferents. Veiem cadascun d'aquests pins.
Aquest botó reinicia la placa. Després del reset, la placa torna a executar el programa carregat des del principi.
Model: 328. Microcontrolador de 8 bits Voltatge de funcionament: 5 volts Memòria flash: 32KB Memòria SRAM: 2KB Memòria EEPROM: 1KB Velocitat de procés: 16Mhz Pins digitals de E/S: 14 Pins analògics de E/S: 6 Comunicació: sèrie amb el PC mitjançant xip UART16U2 Llenguatge de programació: C amb algunes instruccions de C++
Robòtica & Educació 31
Robo Hardware
IOREF: É s u n p i n d e r e ferència del voltatge de l'alimentació del microcon trolador. També s'utilitza per connectar plaques externes, que reben el nom de Shields. En parlarem dels shields en els pròxims números.
actuadors, sensors, i components electrònics connectats a Arduino.
RESET: mateixa funció que el botó reset. El trobem en format pin per fer un reset a la placa de forma externa, com per exemple amb un botó extern.
Vin: Aquest pin ens permet alimentar l'Arduino de la mateixa forma com es rea litza en el cas del connector de l'alimentació mitjançant el Jack de 9mm.
3.3V: Proporciona 3.3 volts. Hi ha mòduls o sensors que requereixen aquesta tensió per funcionar bé.
Pins analògics: Permeten comunicar a la placa Ardui no amb l'exterior, con nectant sensors que pro porcionen informació ana lògica a aquests.
5V: pin que proporciona els 5 volts per alimentar
32 Robòtica & Educació
GND: Aquí es connectaran els terminals de massa dels tots els components electrònics connectats a 5 o 3.3 volts de l'Arduino.
Es poden configurar com entrada o sortida. Microcontrolador ATMEGA 328P: Aquest circuit inte grat és el cervell de la pla ca. És l'encarregat d'executar les instruccions dels pro grames creats per l'usuari. Indicador TX RX: Indiquen que Arduino se està comu nicant via sèrie amb el PC. Quan passa això, els indicadors comencen a fer pampallugues, per alertar de la transmissió i recepció de la informació transmesa entre l'Arduino i l'ordinador.
Robo Hardware Connectors ICSP. Aquests connectors s'utilitzen quan es vol programar Arduino des d'un entorn diferent de l'IDE i de la connexió típica per a USB. S'ha de tenir en compte que, per realitzar aquesta operació cal un programador extern, que anirà connectat als con nectors esmentats. Si es vol programar Arduino d'aquesta manera, s'haurà de fer en llen guatge Ensamblador o en llenguatge C d'alt nivell. Indicador de càrrega. Aquest indicador fa pampallugues quan es carrega un programa a Arduino.
Pins digitals. Són terminals que s'usen per comunicar la placa Arduino amb l'exterior, connectant sen sors que proporcionen in formació digital (5v o 0v, 1 o 0). Es podran configurar com a entrada o sortida. Arduino UNO disposa de 14 pins d'aquest tipus.
referència s'hauria d'ajus tar. Podem trobar aquesta placa a botigues d'electrò nica, tan físiques com per Internet a un preu d'uns 21€ aproximadament.
AREF. Proporciona el voltatge de referència per als pins analògics. Generalment aquesta re ferència és de 0 a 5 volts, però podem trobar compo nents per a Arduino que funcionen amb un altre rang de voltatges, per la qual cosa el voltatge de
33
Robòtica & Educació
Investigació Entrevista: Judith Viladomat, cap de comunicació a PAL Robotics
"A PAL Robotics tenim l'objectiu de tenir robots que ajudin a casa" La robòtica de servei està agafant embranzida i potser en pocs anys veurem més d'un robot ajundant a casa. Parlem amb la Judith Viladomat, cap de comunicació a PAL ROBOTICS.
Com neix PAL ROBO TICS? Vam començar el 2004 quan una empresa dels emirats àrabs fa una crida a universitats de tot el món i grups de recerca per crear un braç robot que jugués als escacs amb humans. Un enginyer italià es va assabentar i juntament amb tres enginyers més, dos d'aquests catalans van treballar en un robot humanoide sencer, el REEMA, que pogués caminar i aproparse a la taula i jugar als escacs. Ho havien de fer en un any però van trigar un any i dos mesos, tot i així van agradar.
34 Robòtica & Educació
Després d'això els hi van demanar fer un altre pro jecte sobre robots huma noides i seguir investigant i desenvolupar la tecnologia que havien creat.
"La nostra línia d'investigació pura és sobre els sistemes humanoides bípedes" D'aquí va sortir el REEMB, que va ser creat l'any 2008, sent un veritable "boom" en el camp de la robòtica, va ser un dels robots més avançats del moment. Aquests dos robots van donar origen a l'empresa PAL ROBOTICS.
Tots els vostres ro bots són orientats al servei? Quin servei doneu amb aquests robots?
Sí, una vegada es va crear l'empresa, van reformular els objectius i no només dedicarse a la investigació sinó que esdevenir una empresa i comercialitzar els robots, deixant de ser prototips per a poderse crear repetint un procés de fabricació. Els REEM estan pensats per donar servei a hotels, per donar informació en fires o congressos o com a guia dinàmica per a esdeveniments. Estan dissenyats per a donar servei en diferents contextos de la vida diària. El nostre objectiu és que els robots puguin formar part de la nostra vida i que puguin fer tasques repe titives, pesades o que requereixin força i que millorin la nostra qualitat de vida.
Què investigueu ac tualment? Acabem de llançar un robot humanoide nou, el TALOS,
Investigació entrevista un bípede, que és més complert i amb unes capa citats molt més avançades, bàsicament la nostra línia d'investigació pura és sobre els sistemes huma noides bípedes. Aquest robot és totalment elèctric, no hi ha res hidràulic i té molts més graus de llibertat. Aquest robot està dissenyat per a treballar a la indústria al costat de les persones. L e s m a n s e s t a n preparades per manipular eines. També investiguem sobre robots per assistència a persones amb disca pacitat, que aprenguin mitjançant la repetició de moviments.
que sigui una màquina més amigable, però sense que ens prenguin el lloc de la feina o que siguin intel·lectualment millors que nosaltres.
Porten SO els vostres robots ?, son difícils de programar ?
Tenen ordinadors a dins, on el seu sistema operatiu està basat en ROS (Robotic Operative System). Aquest sistema no és fàcil per a la gent que no té coneixements tècnics, això és més dels enginyers. L'objectiu és el de fer eines o aplicacions perquè les persones sense coneixe ents tècnics puguin Quin creieu que és m manipular els robots amb l'objectiu final a llarg el mòbil, per exemple.
o mitjà termini de la robòtica de servei? A PAL Robotics, teniu A PAL Robotics tenim idea de quina és la l'objectiu de tenir robots r e a c c i ó d e l a g e n t que ajudin a casa, que s'adaptin al nostre entorn, enfront dels robots de servei?
La gent se sorprèn però a vegades es desil·lusionen per les capacitats del robot, les expectatives de la gent són molt altes. Sempre pensen que els robots tenen les mateixes capacitats d'un humà. El disseny del robot també és important. Tenim molt present la gràfica de el que es coneix com "La vall inquietant", que ens diu que si fem un robot massa semblant a un humà, po dem arribar a sentirnos incòmodes, però si la per sona veu que és un robot, l ' a c c e p t a s e n s e problemes.
Penseu construir un robot modular, on l'usuari pugui canviar les característiques i propietats del seu robot anant a la botiga i comprant la peça? Us ho heu plantejat per futures investigacions? Sí, ens sembla molt factible, tenim diversos robots que són modulars, com per exemple el TIAGo i el TALOS i altres robots que tenim. Anem en aquesta línia i no veiem gens desgavellat que d'aquí a uns anys hi hagi una botiga de PAL on digui "Munta el teu robot".
35
Robòtica & Educació
Investigació entrevista Ara mateix això és un problema, perquè això seria com si et volguessis construir un cotxe a casa teva. En el moment que es construeixin en cadena els costos es rebaixen. Ara mateix les peces són a mida i els muntem aquí en el nostre taller. Quan es produeixin en sèrie serà molt més barat. Perquè això passi, els robots no han de fallar gens, han de ser segurs i reaccionar de forma ràpida, certificarlos i temes d'ètica.
Ha d'haverhi una col·laboració. El robot dóna precisió i l'ésser humà dóna creativitat.
A la feina, només ro bots? O robots amb humans? Robots i humans. Creiem que els robots sols no poden ocuparse de tot. Ha d'haverhi una col·labora ció. El robot dóna precisió i l'ésser humà dóna crea tivitat.
Crèdit imatge: PAL ROBOTICS
36 Robòtica & Educació
L'expert Introduir la robòtica en el nostre centre educatiu
En aquest primer número parlarem de com i quins passos hem de tenir presents a l'hora d'introduir la robòtica en el nostre centre escolar, ja sigui una escola, un institut o un centre taller. La robòtica és una matèria que té la peculiaritat d'aglutinar diferents disciplines com la electrònica, la informàtica (programació) i la mecànica entre d'altres. També entrena als nostres alumnes a cercar solucions a problemes concrets estructurar los mitjançant les eines de que disposa. Podem dir que, la robòtica és una eina educativa amb una forta component motivadora que fa que els alumnes s'interessin per les ciències i la tecnologia, "entrenant" els alumnes en la resolució de problemes i introduintlos en el raonament abstracte. Abans d'implantar la robòtica en el nostre centre hem de tenir present certs punts: La edat de l'alumnat La plataforma idònia segons la edat de l'alumne La formació del professorat Una vegada tenim els punts anteriors clars, hem de seguir una sèrie de passos previs. L'ordre és important, tot i que el primer i el segon es poden fer conjuntament.
1. 2. 3.
Introduir la robòtica en una primera instància com un taller o una classe especial i veure la reacció dels alumnes. Crear un taller permanent o una assignatura dins del programa educatiu on puguem portar a terme projectes robòtics. Incorporar la robòtica en assignatures quotidianes com ara: matemàtiques, física, tecnologia o fins i tot plàstica. Robòtica & Educació
37
L'expert El període d'implantació pot variar enormement i això dependrà dels alumnes, de la seva edat, de la formació del professorat i de les eines a utilitzar. Quines plataformes emprar segons l'edat dels nostres alumnes? La primera pregunta que ens hem de fer, és la edat dels alumnes amb els que farem robòtica. La robòtica, és beneficiosa per a alumnes que van des de primària fins a alumnes universitaris. Podem classi ficar de forma orientativa les diferents plataformes segons l'edat de l'alumne. Alumnes de 3 a 5 anys.
38 Robòtica & Educació
Per aquestes edats, el robot BEEBOT és una bona opció. Aquest robot te forma d'abella, és resistent i molt compacte. La seva programació es fa de forma senzilla pitjant botons que indiquen una direcció, un moviment cap endavant, cap enrere, canvis de sentit, etc. Alumnes de 6 a 9 anys. Una de les eines més esteses és el Lego, i en concret el Lego WeDo. Mitjançant les peces que componen el kit es pot crear un robot que els crida molt l'atenció. La seva programació es basa en una interfície de bloc, és a dir, arrossegar bloc en comptes d'instruccions
Aquesta classificació és molt orientativa i cada grup d'alumnes pot respondre millor amb altres eines per fer robòtica.
L'expert Alumnes de 10 a 14 anys. En aquestes edats podem seguir utilitzant la plataforma Lego, tot i que ara podem optar pel Lego Mindstorm. A diferència del Lego WeDo, aquest kit permet confeccionar més robots i permet la incorporació de més sensors i actuadors. La seva programació, com tots els kits Lego, es realitza mitjançant un IDE ( Entorn de desenvolupament )on programem arrossegant blocs amb accions concre tes. Alumnes de 15 en enda vant.
Aquí podem trobar un ampli ventall de robots i plata formes per fer robòtica. Una de les principals plataformes són les plaques de la família Arduino, sobre tot Arduino UNO. Normalment, per començar és recomanable la utilització de l'Arduino UNO. També podem trobar altres plaques i robots basats en Arduino, com son la placa Faduino, el robot MoWay, el robot mBot i d'altres basats en altres plaques com són el robot Aisoy, Vex Robo tics, el robot humanoide de Robotis, entre d'altres.
Sobre la placa Arduino UNO parlem més extensament a la secció Robo Hardware
Crèdit imatges: Codewithroot
39
Robòtica & Educació
L'expert
Una vegada hem escollit un robot o plataforma, es trac taria de confeccionar una programació del taller o assignatura incorporant els projectes i pràctiques que els alumnes hauran de de senvolupar. És convenient crear una mena de full de ruta on s'exposin tots els passos a seguir a l'hora d'implantar la robòtica en el nostre centre educatiu, el nostre curs o classe. Aquest document ens servirà per establir els "tempos" de la implantació, els recursos necessaris, els alumnes als quals va dirigit (edat, tipus d'estudis, requisits previs, etc.), la metodologia emprada, la motivació del projecte, el
40 Robòtica & Educació
temari establert d'acord amb els punts esmentats anteriorment i les dates de les classes a impartir. Val a dir que cada centre d'en senyament, cada col·legi, cada institut és un món i cadascun té la seva forma particular de crear els seus projectes. Tot i així s'ha volgut pro porcionar en aquest article una petita guia sobre quins passos podem seguir per implantar la robòtica en el nostre centre escolar.
Crear una planificació adequada servirà per establir els "tempos" de la implantació de la robòtica en el nostre centre escolar
El racó de l'Arduino Proposem generar la paraula SOS en codi MORSE amb Arduino El codi Morse és una forma senzilla de codificar les lletres i números per transmetre mitjançant pulsos eléctrics.Cada lletra o número està codificat mitjançant una combinació única de ratlles i punts
La pràctica que proposem en aquest número és la de reproduir la paraula SOS en codi Morse. E n aquesta ocasió ho farem de forma lluminosa, per la qual cosa utilitzarem un díode led. En el codi Morse, la paraula SOS (Socors) és una de les més senzilles de transmetre, és per això que es va escollir per demanar auxili. La codificació de SOS consta de tres punts, tres ratlles i tres punts. Com es pot estar pensant, la implementació d'aquesta pràctica tractarà simplement d'activar o desactivar un díode led. Per exemple, un senyal vindrà determinat pel temps d'encesa i d'apagada del díode led.
Establirem uns temps per diferenciar el punt de la ratlla. Com es pot observar en la imatge anterior, el punt és un senyal curt i la ratlla és un senyal més llarg. Establirem que el díode led s'activarà durant 100 mil·lisegons per representar un punt i 300 mil·lisegons per representar una ratlla. El programa de la pràctica ho podem veure en la següent pàgina.
41
Robòtica & Educació
Pràctica codi Morse El programa de la pràctica quedarà de la següent manera: /* Paraula SOS en codi MORSE */ int led = 13; void setup() { pinMode (led, OUTPUT); } // Paraula SOS: ··· ··· (100 ms pel punt; 300 ms per la ratlla) void loop() { // La lletra S consta de tres punts // primer punt digitalWrite(led, HIGH); delay(100); digitalWrite(led, LOW); delay(100); //segon punt digitalWrite(led, HIGH); delay (100); digitalWrite(led, LOW); delay (100); //tercer punt digitalWrite(led, HIGH); delay (100); digitalWrite(led, LOW); delay (100);
42 Robòtica & Educació
Pràctica codi Morse // La lletra O consta de tres ratlles // primera ratlla digitalWrite(led, HIGH); delay(300); digitalWrite(led, LOW); delay(300); // segona ratlla digitalWrite(led, HIGH); delay(300); digitalWrite(led, LOW); delay(300); // tercera ratlla digitalWrite(led, HIGH); delay(300); digitalWrite(led, LOW); delay(300); // La lletra S consta de tres punts // primer punt digitalWrite(led, HIGH); delay(100);
43
Robòtica & Educació
Pràctica codi Morse digitalWrite(led, LOW); delay(100); //segon punt digitalWrite(led, HIGH); delay (100); digitalWrite(led, LOW); delay (100); //tercer punt digitalWrite(led, HIGH); delay (100); digitalWrite(led, LOW); delay (100); } Una vegada tenim el codi introduït en el IDE d'Arduino, el verifiquem per comprovar que no tenim cap error sintàctic. Després d'això, ja podem muntar el circuit, que en aquesta ocasió serà ben senzill. Podeu veure un esquema de connexió en la següent imatge. Com podreu observar en la imatge anterior, simplement hem de connectar el díode led al pin número 13 d'Arduino, i per tant podem ferho directament. No cal que patiu per si es crema el díode led, ja que l'Arduino incorpora una resistència soldada a la placa per a protegir el led.
44 Robòtica & Educació
Aquest esquema està creat amb l'aplicació Fritzing. El podeu descarregar gratuïtament a: http://fritzing.org/home/ Aquesta aplicació permet crear esquemes amb la placa Arduino. Parlarem d'aquesta aplicació en futurs números de la revista.
De fet, el diminut led que tenim a la placa amb la lletra L serigrafiada està associat al pin 13, i d'aquí que tinguem la resistència. Recordem també que, el díode led és un dispositiu semiconductor amb polaritat, això vol dir que hem d'anar en compte a l'hora de connectarho amb Arduino. El díode led consta de dos terminals, un de més llarg que l'altre. El llarg és l'anomenat ànode i el curt el càtode. L'ànode és el terminal que hem de connectar al pin d'Arduino. El terminal curt és el que es connecta al GND o massa.
Pràctica codi Morse Podeu veure un petit esquema i una imatge d'un díode led.
Els diodes led són components semiconductors que emeten llum. Tenen polaritat la qual cosa vol dir que tenen dos terminals, un positiu i l'altre negatiu. Podem trobar de molts colors i mides.
Aquest programa pot ser millorat notablement, sobretot si utilitzem funcions per no haver de teclejar tantes línies d'instruccions. En números posteriors, realitzarem un apartat a la programació de funcions i de la seva utilitat. Com hem pogut veure, aquesta és una pràctica senzilla però a l'hora curiosa per a realitzar a l'aula. Per un costat els alumnes practiquen amb la plataforma Arduino i per un altre aprenen que fa un temps les comunicacions no es realitzaven per Whatsapp. Fins al proper número!
45
Robòtica & Educació
Retrat Robot Centre d'estudis STUCOM : Els centre d'estudis STUCOM ens obre les seves portes El Centre d'estudis STUCOM té una llarga trajectòria en la introducció de la robòtica a alumnes de diversos cicles formatius. La realització de pràctiques i projectes els inicia en la robòtica mitjançant la placa Arduino UNO.
Un alumne del Centre d'estudis STUCOM realitza pràctiques de robòtica amb la plataforma Arduino UNO.
46 Robòtica & Educació
Retrat robot El Centre d'estudis STUCOM ens obre les seves portes Alumnes del Centre d'estudis STUCOM proposen una sèrie de solucions per a resoldre un problema de programació d'un dels seus robots seguidors de linia que participa en la competició ClauTic CUP.
En el reportatge d'aquest número us portem un centre d'estudis on s'imparteixen classes de robòtica als alumnes de cicle formatiu de grau mitjà d'informàtica. A més a més, aquest centre d'estudis també o f e r e i x u n a s è r i e d e cursos extraescolars de robòtica bàsica i robòtica avançada amb la plataforma Arduino. El centre al que ens estem referint és el Centre d'estudis Stucom. Un centre de formació secundària que ofereix cursos de formació professional de grau mitjà, grau superior i batxillerats.Hem demanat al Centre d'estudis Stucom que ens obri les seves portes i ens ensenyi què fan sobre robòtica, com ho fan i per què ho fan. Aquest centre d'estudis té una llarga trajectòria en la introducció de la robòtica a alumnes de diversos cicles formatius.
Cap als voltants del 2000 ja va introduir als seus alumnes en conceptes sobre robòtica amb la plataforma Lego, uns anys més tard va passar a la placa coneguda com a Picaxe, per després passarse a la placa Arduino, què és la plataforma amb la qual avui dia continuen fent robòtica. Els alumnes de primer curs d'informàtica experimenten en una assignatura els beneficis de l'aplicació de la robòtica en els seus estudis. La realització de pràctiques i projectes sobre robòtica els inicia en la programació, i en concret la programació de microcontroladors, com el que incorpora Arduino a la seva placa. Per una banda, aquests alumnes aprenen un llenguatge de programació i per una altra banda aprenen a resoldre problemes mitjançant unes tasques pràctiques a desenvolupar.
47
Robòtica & Educació
Retrat robot Els alumnes inventen robots amb la plataforma Arduino
Un altre benefici de l'aplicació de la robòtica és que els alumnes també aprenen els fonaments de l'elec trònica analògica, és a dir, aprenen què és i com funciona el díode led, el transistor, la resistència elèctrica, el díode entre d'altres. També prenen contacte amb sensors com el d'ultrasons, de temperatura, de moviment, displays, botons, resistències variables o potenciómetres, fotoresistències, buzzers o a l t a v e u s , s e n s o r s d e tacte i un llarg etcètera. Ells s'ho passen d'allò més bé, i el que és més important, aprenen unes matèries què, donades d'una altra forma potser serien una mica més feixugues d'estudiar. La introducció de la robòtica als alumnes de primer de grau mitjà d'informàtica és la primera peça d'un pla que engloba els dos anys del cicle.
48 Robòtica & Educació
Una vegada els alumnes han cursat aquesta assignatura a primer curs, se'ls prepara per a afrontar l'assignatura de síntesi, en la qual han de realitzar un projecte amb els coneixements adquirits durant el primer any de curs i el que aprenen durant el segon.D'aquesta forma, els alumnes presenten uns projectes d'una més que notable qualitat. Els nois s'engresquen en la realització d'un projecte què, a banda de servir per a aprovar el cicle, els permet posar en solfa la seva imaginació, creativitat i esperit d'innovació. Aquesta iniciativa es complementa amb una sèrie de cursos extra escolars de robòtica, com el curs de nivell inicial o bàsic i el curs de nivell avançat. D'aquesta forma, els alumnes que ho vulguin poden seguir formantse en aquest camp.
Retrat Robot
Mitjançant aquests cursos, s'intenta ampliar les matè ries que no estan con templades en les progra macions convencionals. El responsable de l'àrea de robòtica a Stucom, el Pere Porcuna comenta: "L'objectiu principal és el de portar a tots els alumnes del centre els avantatges i beneficis que la robòtica els hi comporta. Això fa que l'alumne adquireixi un valor afegit a l'hora d'accedir a
altres estudis superiors o de cara a una formació més competitiva que es tradueixi en l'àmbit laboral. És innegable que la robò tica posseeix uns compo nents motivadors que atra pen a l'alumne fent que s'interessi per la ciència i la tecnologia". Els alumnes tenen una resposta molt interessant envers aquesta matèria, ja
que han creat grups de treball pel seu comte, treballant en un ambient de motivació i implicació per a crear els seus propis pro jectes i aplicarlos en el dia a dia de cadascun d'ells. "D'aquesta forma es pretén que els alumnes de qual sevol cicle tecnològic o batxillerat implementin uns projectes de final de cicle on puguin vincular la ro bòtica amb les diferents tecnologies apreses.
49
Robòtica & Educació
Retrat Robot durant els seus estudis." El resultat obtingut és un ampli ventall de projectes que combinen diferents eines tecnològiques com llenguatges de programació, robòtica, programació de videojocs, aplicacions mòbils, etc. La combinació de tots aquests factors crea un ambient on l'alumne se sent motivat per l'aprenentatge en grup, adquirint els coneixements necessaris d'una forma diferent, però a l'hora eficaç i gratificant.
Stucom Robotics és el nom que rep l'àrea de robòtica que incorpora dos curos extraescolars, el curs de nivell bàsic i el curs de nivell avançat. A Stucom Robotics utilitzen la plataforma Arduino UNO
Més informació a: http://www.stucom.com/es/extraescolaresstucomrobotics http://www.stucom.com/
D'aquesta forma es pretén que els alumnes de qualsevol cicle tecnològic o batxillerat implementin uns projectes de final de cicle on puguin vincular la robòtica amb les diferents tecnologies que han après durant els seus estudis Mostrem a continuació una sèrie de forografies on es mostren els projectes robòtics d'alguns dels alumnes del centre d'estudis Stucom.
50 Robòtica & Educació
Retrat Robot
C/ Lorem ipsum, 17. 28003 Madrid Tel: 91 000 000 / Fax: 91 000 000 email: loremipsum@gmail.com www.loremipsum.com
51
Robòtica & Educació
Retrat Robot
C/ Lorem ipsum, 17. 28003 Madrid Tel: 91 000 000 / Fax: 91 000 000 email: loremipsum@gmail.com www.loremipsum.com
52 Robòtica & Educació
Retrat Robot
C/ Lorem ipsum, 17. 28003 Madrid Tel: 91 000 000 / Fax: 91 000 000 email: loremipsum@gmail.com www.loremipsum.com
www.facebook.com/loremipsum www.twitter.com/loremipsum
53
Robòtica & Educació
Roboteca Presentem el llibre: " Taller de Arduino : un enfoque practico para principiantes " Llibre dirigit a qualsevol que dessitgi aprendre a defensarse amb la plataforma Arduino UNO i endinsarse en el mon de la mecatrònica
En aquest número us portem el llibre Taller de Arduino: un enfoque practico para principiantes. Publicat a l'any 2014. L'autor és el German Tojeiro Calaza, professor en l'institut Monte Neme de Carballo, Galícia . És un llibre que pretén ser una guia d'auto aprenentatge on l'usuari va aprenent mitjançant la proposició de pràctiques ordenades per nivell de dificultat. Va dirigit a tothom que vulgui aprendre a defensarse amb la plataforma Arduino UNO. Consta de 376 pàgines i un total de 60 pràctiques resoltes, algunes d'aquestes pràctiques són semblants però de diferent dificultat, a més d'exercicis proposats per a que el lector posi a prova els coneixements que va adquirint. Cada pràctica conté el seu codi totalment comentat. Les explicacions de l'autor són clares i entenedores. El llibre també incorpora al final una introducció sobre programes que poden ser complementaris en la creació de projectes amb Arduino, com els entorns visuals S4A i LabView o el programa PROTEUS. L'autor explica els sensors que s'utilitzen en cadascuna de les pràctiques per tal de que el lector aprengui el màxim possible sobre el món Arduino.
54 Robòtica & Educació
Roboteca Editat per MARCOMBO, el preu d'aquest llibre és de 24,50€ segons la seva web oficial. Us deixem l'enllaç del llibre: http://www.marcombo.com/Electronica_c7.html Tot i que es pot adquirir en qualsevol llibreria tècnica o per internet. Resumim de forma breu la fitxa d'aquest llibre:
Matèria: Electrònica Any edició: 2014 Lorem ipsunad: qui iliquid que modis Nº de pàgines: 375 pàgines voleseq uiaernam.ilitat omnias volorerroris s explaut ratem aut aborro ISBN: 9788426721501
Editorial: MARCOMBO S.A. Enquadernació: tapa tova Idioma: Castellà
En la següent pàgina podeu llegir la sinopsi del llibre presentat.
55
Robòtica & Educació
Roboteca Sinopsi: Aquest llibre pretén ser una guia d'auto aprenentatge que permeti conèixer el que és Arduino realitzant moltes pràctiques ordenades per dificultat. Aprendràs a manegar dispositius de tot tipus com sensors de temperatura, llum, presència, LCD, motors de continua, servos, motors pas a pas (tan utilitzats avui dia en les impressores 3D). Gairebé, tots els projectes estan simulats amb el potent programa de CAD electrònic denominat PROTEUS, per a que les provis abans de decidirte a muntar les físicament. A més, ens endinsarem en el nou món d'internet de les coses (IOT) comunicant el nostre Arduino amb la xarxa. Esperem que aquesta aventura que està a punt de començar li il·lusioni de la mateixa forma com a l'autor quan va descobrir el que aquesta petita plaqueta electrònica podia arribar a fer.
56 Robòtica & Educació
Vols ensenyarnos els projectes robòtics de la teva escola?? Posa't en contacte amb nosaltres mitjançant el correu electrònic: info@roboticaieducacio.cat amb l'asumpte: "El meu projecte robòtic" i ens posarem en contacte amb tu. Atendre'm les peticions per estricte ordre d'arribada a la nostra bústia de correu electrònic.
Robòtica & Educació www.roboticaieducacio.cat info@roboticaieducacio.cat
amb el suport de :
Servei d'Empreses de l'Ajuntament de Parets del Vallès