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Robtica Educativa con Arduino,

una aproximacin a la Robtica bajo el

Hardware y Software libre

Eduardo Gallego - Octubre 2010 - www.complubot.org

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Agenda:

Complubot - Quines somos?Robtica y robotsLa robtica aplicada al hombre

Robtica colaborativaRobtica en la educacin:ObjetivosMetodologaHerramientasEl aula de robtica Complubot

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Quines somos?

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Complubot - Nuestra Historia

Nacemos en 2003 como una actividad extraescolar en el CEIP MiguelHernndez de Alcal de Henares - Madrid - Espaa

Empezamos con un nico nivel en 2003-04, hasta cuatro nivelesdiferenciados en la actualidad

Primera aula de robtica de nuestro pas en un colegio de primaria.

Por ella han pasado ms de 100 alumnos.

Nuestra actividad:!20 Competiciones.!5 Seminarios formativos impartidos.!5 asistencias a congresos y eventos educativos.

Nuestros Logros:!39 Premios.!8 Menciones y ttulos honorficos.

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Nuestra actividad se encuentraavalada y soportada por un

importante nmero de empresas yorganismos

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Robtica y robots

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A B

Cul de los dos

es un robot?

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La Robticaes la ciencia y latecnologa de los robots.

Robtica

Mecnica ElectrnicaInformtica

Inteligencia

Artificial

Ingeniera

de

Se ocupa del diseo, fabricacin y

aplicaciones de los robots.

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Necesitamos robots?

Para realizar aquellas

tareas que:No podemoshacer

No queremoshacer(esfuerzo, repeticin...)

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Un robot se caracteriza por

disponer de:Un mecanismo que le proporciona

movimiento (motores).

Un conjunto de sensoresque ledan informacin del entorno.

Un sistema lgicoque se encargade procesar la informacin ytomar las decisiones.

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A B

Motores 2 para mover las manos1 servo controlado de

velocidad variable

Sensores NingunoPresin, temperatura,rotacin, humedad...

Procesador NingunoSi, con programa

actualizable y tecnologaFuzzy Logic

Cul es un robot ahora?

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Primera ecuacinde la robtica

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La robtica al serviciodel hombre

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Evolucin de las prtesis

Dedo de madera delantiguo Egipto

1000 AC

Prtesis de piernacompleta en la

actualidad

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Conjunto pie-tobillo robotizado

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Prtesis robtica de miembro superior

Manipulacin de objetos sin deterioro de los mismos

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Robticacolaborativa

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El desarrollo de la robtica est enproporcin directa con la

Inteligencia Artificial.

Progresar en la Inteligencia Artificialpuede superar las capacidades de un

nico grupo de trabajo.

Solucin: Robtica Colaborativa

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Proyecto

comn

Grupo B Grupo DGrupo C

Grupo A Grupo E

Progresando de forma independiente con

puestas en comn peridicas

Un importante nmero de equipos detodos los lugares del mundo trabajando en

una misma direccin

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En el ao 1993 nace la RoboCupcon el objetivo de aunar los

esfuerzos de los grupos deinvestigacin orientados a laInteligencia Artificial.

Robots quejueguen al

ftbol fue la

excusa idneacomo desafo

global.

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R b C J i l d lid d d i

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RoboCup Junior, la modalidad ms educativapara jvenes estudiantes de hasta 19 aos

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SoccerRoboCup Junior

Modalidad A: conparedes bola conemisin continua

Modalidad B: sinparedes, bola con

emisin modulada

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Rescue - RoboCup Junior

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Dance - RoboCup Junior

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Robtica enla educacin

I t i d l bti d ti

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Importancia de la robtica educativa

Aglutina ciencias y

tecnologas: matemticas,fisica, informtica

Fomenta la imaginacin,

despierta inquietudes y ayudaa comprender mejor el mundoque nos rodea.

Permite el trabajo en equipofacilitando la comunicacin,responsabilidad, toma dedecisiones

N t Mt d

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Nuestro Mtodo

Mtodo cientfico:!Identificar!Clasificar!Experimentar!Elaborar hiptesis detrabajo

Construccionismo:!El alumno aprende desus propias

experiencias.

!Ms importante que loque se consigue es loque se aprende en esteproceso.

F l l

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Fases o clases en laRobtica Educativa

La Robtica Educativa como:

Excusa

Medio

Fin

La robtica Ed cati a como E c sa

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La robtica Educativa como Excusa

Como Excusa para:

Potenciar actividades relacionadas con la educacin

Fomentar imaginacin, creatividad, artes plsticas,msica...

Apoyar el trabajo en equipo, asumirresponsabilidades

Motivar el inters por el aprendizaje

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La robtica Educativa como Medio

Como Medio para:

Facilitar el asimilacin de contenidos especficos(matemticas, fsica...)

Construir una herramienta de experimentacin

Hacer ms atractivo el aprendizaje

La robtica Educativa como Fin

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La robtica Educativa como Fin

Como Fin para:

Aprender electrnica, programacin, mecnica,fsica, matemticas...

Entender las relaciones entre distintos sistemas ydisciplinas (sinergia).

Organizar un equipo de trabajo que sea capaz deresolver un desafo concreto.

Herramientas para la Robtica

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Herramientas para la RobticaEducativa

Criterios de seleccin:

Multi-plataforma (Linux, Mac y Windows)

Arquitectura abierta

Amplia comunidad de usuarios

Avalada por centros de referencia (MIT, CMU...)

Fomente el auto-aprendizaje

Largo recorrido

Herramientas para la Robtica Educativa

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Herramientas para la Robtica EducativaScratch

Programa Open (MediaLab del MIT)

Entorno de programacin

Objetivo: fomentar la creatividad

Permite interactuar con hardware(WeDO, PiccoBoard, Arduino...)

Inmensa comunidad de usuarios.

Traducido a + 20 idiomas

Ms de 1.300.000 actividades

disponibles

Herramientas para la Robtica Educativa

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Herramientas para la Robtica EducativaArduino

Qu es Arduino?

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Qu es Arduino?

Arduino es un proyecto 'open' a nivel de hardware y de

softwareObjetivo: Acercar la tecnologa de los microcontroladoresa no expertos en la materia

Para ello se ha desarrollado:

- Un entorno de programacin propio, en C simplificado

- Una familia de tarjetas de evaluacin de bajo coste

Lo que Arduino aporta

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Lo que Arduino aporta

Proyecto de Sotware y Hardware libre.

Una muy amplia difusin mundial, con ms de 50.000 usuarios

Gran comunidad de usuarios que comparten experienciaswww.arduino.cc

Mucha informacin en la red

Multiplataforma: Mac OSX, Linux y Windows

Curva de aprendizaje muy rpidaPermite toda la proximidad que se requiera al microcontrolador.

Programacin en C, pero sin necesidad de toda la complejidad dellenguaje C

Fcilmente combinable con cualquier otro hardwareTodo disponible, incluso los esquemas y diseos de las tatrjetas

Muy econmico.

Fcilmente ampliable mediante Shields

A d i Shi ld

http://www.arduino.cc/http://www.arduino.cc/http://www.arduino.cc/

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Arduino Shields

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ARDUINO

DUEMILANOVE

Caractersticas

Microcontrolador: ATmega328Voltaje de funcionamiento: 5VVoltaje de entrada: 7-12 V

Entradas/salidas digitales: 14 (6 PWM)Entradas analgicas: 6 (10 bits) 0 - 1023Corriente mxima por DI/O: 40 mAFlash: 32 KB (2 KB bootloader)SRAM: 2 KBEEPROM: 1KBVelocidad de reloj:16 MHz

Comunicaciones

Serie asncrona(Arduino, PC, displays...)

SPI (Arduino, SD...)

I2C (Arduino, sensores...)

Ejemplo 1: Variacin del brillo de un LED

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Ejemplo 1: Variacin del brillo de un LEDmediante un potencimetro

A d i l t f

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Arduino como plataformade largo recorrido (I)

Una plataforma de largo recorrido es aquella que permite serreutilizable en una gran parte del proceso educativo.

Ventajas:

Las herramientas se aprenden solo una vez y de formapaulatina.

Permite centrarse en lo que se aprende, no en lo que se utilizapara aprender.

Podemos trabajar con independencia del sistema operativo.

Requerimientos:

Estabilidad y continuidad en el tiempo.

Amplia comunidad de usarios.

Sencillez y transparencia.

Multiplataforma

Arduino como plataforma de largo

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Arduino como plataforma de largorecorrido (II)

A d L b t t ib i l

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ArduLab nuestra contribucin a lacomunidad educativa (I)

Freware

No es una herramienta deprogramacin.

Orientado a la experimentacincon Arduino.

Windows ahora, Mac y Linux enel futuro.

Aplicable a todos los niveles:

JugarMedir

Controlar

Verificar

www.ardulab.es

A d L b t t ib i l

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ArduLab nuestra contribucin a lacomunidad educativa (II)

Ejemplo: ArduSoccerBot

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Ejemplo: ArduSoccerBot

ArduSoccerBot

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ArduSoccerBotDiagrama de bloques

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Organizacin de nuestra aula

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Organizacin de nuestra aula

Iniciacin

(nios de 5 aos)

GARGrupo Avanzado

De robtica

Nivel I

Nivel II

Nivel III

De 8

a 12aos

Robtica educativa Nivel III

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Robtica educativa - Nivel III

Robtica educativa Nivel III

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Robtica educativa - Nivel III

Grupo Avanzado de Robtica

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2

Grupo Avanzado de Robtica

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Estrategias globales para la

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g g pRobtica Educativa (I)

Portugal , Ciencia Viva

Apoyando a la Robtica Educativa desde el ao2000

En la actualidad cuenta con 19 proyectos para

promover la Robotica Educativa en todo el pas.

Estrategias globales para la

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g g pRobtica Educativa (II)

Alemania, Proyecto Roberta

Promovido por el Fraunhofer IASIS desde el 2002

Cuenta con 24 centros regionales que dan soporte atodo el pas.

Elabora su propio material formativo usando comobase Lego Minstorms

En fase de ampliacin a: Austria, Italia, Suiza, Suecia yReino Unido

Estrategias globales para la

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g g pRobtica Educativa (III)

Espaa...

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Conclusiones

La robtica educativa es una excelente motivadora del

proceso de aprendizaje que se combina y potencia con eluso del software y hardware libre.

Su uso est extendido a nivel mundial

Se puede usar durante todo el proceso formativo

Aporta tanto contenidos como metodologa

En Espaa necesitamos:

!Mejorar la formacin del profesorado!Un plan estratgico global