Modelo 7: Robot de limpieza

El robot antidesmenuzamiento

 

 

Grado escolar
5-7
Tiempo requerido
2 clases dobles
Nivel de dificultad
Modelo: fácil, Programación: medio
Tipo de modelo
Robot / vehículo móvil

DESCRIPCIÓN DEL MODELO / TAREA

Los alumnos (SuS) planifican y realizan un robot de limpieza de movimiento autónomo para una superficie. Dos sensores situados en el parachoques izquierdo y derecho impiden que el robot mueva objetos o se atasque. Una señal procedente de estos sensores hace que el robot retroceda y cambie de dirección para luego seguir desplazándose. Para la diferenciación, se puede instalar un sensor gestual RGB como protección contra caídas. Esto permite al dispositivo limpiar mesas sin caerse. 

RELEVANCIA COTIDIANA

La automatización de procesos y el uso de sistemas robóticos desempeñan un papel cada vez más importante en la vida cotidiana de los estudiantes. Además de los actuales robots cortacésped y aspiradoras, en el futuro se incorporarán sin duda a nuestras vidas otros asistentes personales y vehículos auxiliares.
Debido a su creciente relevancia en la vida cotidiana, el tema es adecuado para la orientación preprofesional. Despierta la curiosidad de los estudiantes por la correspondiente tecnología cotidiana y los aspectos profesionales de la conducción autónoma.

Preguntas guía

  • ¿Qué funciones debe cumplir un robot de conducción autónoma? (comunicación, colaboración)
  • ¿Qué problemas pueden surgir al utilizar un vehículo autónomo? (pensamiento crítico)
  • ¿Qué aspectos de diseño deben tenerse en cuenta para un buen funcionamiento? (creatividad)

Relación con las asignaturas

 

Informática
Fundamentos de la programación de varios sensores
Tecnología
Teoría de la transmisión, estabilidad del vehículo, sistemas de dirección, fabricación y optimización de un objeto, conducción autónoma, tráfico
Física
Fricción y presión de contacto

Plan de clases

 

Fase de introducción

Debate en clase (sin aplicación)

  • Recoger varios posibles vehículos autónomos de la vida cotidiana de los alumnos.
  • Elaborar las funciones técnicas básicas de un vehículo autónomo.
    Elaborar.
  • Presentación de la tarea.
  • Debatir sobre los sensores posibles/útiles y determinar la solución de sensor que se debe realizar y el ángulo que se debe utilizar para evitar el obstáculo.
  • Debate sobre las posibles formas de realizar la fijación y la presión del limpiaparabrisas.

Asistencia en caso necesario

  • Mostrar los sensores, actuadores y componentes del kit de construcción, utilizar medios de presentación si es necesario.
Fase de planificación

Discusión de la lección

  • Se elaboran conjuntamente el procedimiento de construcción del modelo y la función que se desea conseguir.
  • Se especifican o discuten los pasos de la secuencia de la app

Trabajo en pareja o individual (con la aplicación)

  • Los alumnos se familiarizan con la aplicación y descargan la tarea correspondiente.
  • Los alumnos priorizan las funciones del sistema a construir.
  • Los alumnos utilizan la aplicación para crear una lista de requisitos para las piezas mecánicas y los sensores del limpiaparabrisas automático de la mesa.

Debate en clase (sin aplicación)

  • Se discute la construcción del robot.
  • Se discuten los posibles materiales para los medios de limpieza y se explica un breve experimento de prueba.

Trabajo en pareja o en grupo (sin app)

  • Los alumnos prueban diferentes medios de limpieza (esponja, pañuelo, trozo de tela, papel de cocina) y hacen una declaración sobre su utilidad en el uso.

Trabajo opcional en pareja o en grupo (sin aplicación)

  • Opcionalmente, los alumnos pueden dibujar el posible sistema.
  • Los alumnos discuten los resultados en el grupo y deciden un diseño.
Fase de construcción

Trabajo en pareja o individual

  • Los alumnos utilizan la aplicación para construir el robot. La aplicación les guía por el programa en pequeños pasos.
Fase de programación

Trabajo en pareja o en grupo

  • Los alumnos escriben el programa del robot limpiador (dos botones como sensores para la detección de obstáculos). La aplicación les guía a través del programa en pequeños pasos.
  • La aplicación proporciona ayuda.
  • El programa se transfiere al controlador RX.
Fase de experimentación y prueba

Trabajo en pareja o en grupo

  • El robot mopa se pone en funcionamiento, se coloca sobre una superficie plana y se prueba.
  • Hay que encontrar posibles fallos en la secuencia de funcionamiento y subsanarlos. Se ofrece ayuda en la aplicación.
  • Se realizan posibles optimizaciones en el hardware (por ejemplo, presión de contacto del paño de fregado) y en la programación del recorrido (marcha atrás y cambio del ángulo de conducción).
Fase de conclusión

Opcional: Presentación y asignación de las diferenciaciones

  • En la aplicación se ofrece la posibilidad de diferenciar a los alumnos rápidos.
  • El profesor se dirige a los alumnos que cumplen los requisitos. El procedimiento posterior se realiza mediante la aplicación.

Debate en sesión plenaria

  • Debate del proyecto en clase.
  • Si es necesario, se discuten los resultados de la diferenciación: Se demuestra el uso de la protección contra caídas y su función.
  • Aclaración de cómo puede lograrse una seguridad adecuada con robots de limpieza comerciales o vehículos autónomos.
  • Aclaración de futuros requisitos en soluciones cotidianas (transferencia del tema a la vida diaria):

 

Información y consejos

 

Indicaciones metodológico-didácticas

 

Opciones de diferenciación

El modelo es especialmente adecuado para establecer y experimentar sistemáticamente distintos modos de conducción modificando el ángulo de corrección durante la marcha. Mediante la diferenciación, el vehículo puede ampliarse con poco esfuerzo con un sensor adicional (sensor gestual RGB) para aumentar el grado de autonomía. 

Aspectos motivacionales

Existe un gran deseo de construir un vehículo que se controle a sí mismo de la forma más autónoma posible utilizando varios sensores diferentes. También puede haber interés en añadir otros componentes útiles al sistema (por ejemplo, interruptor principal, interruptor trasero, optimización de la función de limpieza integrando un depósito de goteo...). Esto puede tratarse en el debate en clase.

Material adicional

  • Un robot aspirador, si se dispone de él; en caso contrario, fotos si es necesario
  • Soportes de dibujo (papel, pizarra, pantalla de proyección)
  • Varios medios de limpieza (pañuelo, papel de cocina, esponja, ...)

Instrucciones de construcción

Esquema eléctrico

Funciones del modelo y sus soluciones técnicas

 

Funcionamiento del sistema

 

Solución técnica

 

Activación del ciclo de limpieza
​

 

Pulse el botón de inicio en el RX Controller

 

Recorrido de limpieza frontal

 

 

Activación de ambos motores

 

Golpear un obstáculo

 

Activación de uno de los botones, parada de los motores

 

 

Corrección del sentido de la marcha debido a un obstáculo detectado a la derecha

 

 

 

Rearme del vehículo, giro de unos 20° (4 impulsos) hacia

la izquierda, continuación de la marcha

 

Corrección del sentido de la marcha debido a un obstáculo detectado a la izquierda

 

Reajuste el vehículo, gire aprox. 20° (4 impulsos) hacia la derecha, continúe la marcha
​

 

Renovar el accionamiento de limpieza frontal

 

Activar ambos motores

 

 

Diferenciación: Activación de la protección anticaída en el borde de la mesa

 

Parar los motores, invertir los motores y contar los impulsos, cambiar el sentido de marcha, continuar la marcha
​

 

Sustitución del medio de limpieza

 

Abrir el dispositivo de sujeción para un paño de limpieza en la parte trasera del vehículo

 

 

Ajustar el medio de limpieza

 

Ajustar la articulación de fijación del limpiaparabrisas
​

Lista de materiales

 

Lista de materiales del circuito básico

 

 

Sensores

 

 

Función

 

2 botones

 

 

Detección de obstáculos

 

2 botones

 

Recuento de impulsos de los motores

 

 

Diferenciación: 1 sensor gestual RGB

 

Evita caídas desde una posición elevada

 

 

 




 

Actuadores

 

 

Función de los actuadores

 

2 motores

 

 

Cada uno para un eje








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