Contenido del del Curso

            El curso se estructura en tres Unidades Didácticas de naturaleza bien distinta: las dos primeras son de corte más teórico dedicadas a describir los conceptos básicos de la materia, y la tercera tiene un diseño más práctico, enfocada a conocer y manejar entornos reales de programación de microbots. Así mismo, para seguir las dos primeras se utilizará exclusivamente el texto base obligatorio. Para la tercera también se utilizará el texto base, aunque de forma alternativa el alumno podrá emplear el material complementario adicional ya mencionado, comentándose estos aspectos con más en detalle en el correspondiente apartado de material de esta Guía Didáctica.

La primera Unidad Didáctica se denomina “Fundamentos, tecnología y principios de programación de los microbots”. Está dedicada en primer lugar a analizar la evolución del mundo de los microbots en el ámbito más genérico de la Robótica, para a continuación analizar los fundamentos tecnológicos de los elementos que configuran la arquitectura general de un microbot: microcontroladores, motores, sensores y accionadores. Por último se incluyen dos temas sobre conceptos generales de programación y su aplicación a tareas de microbots.

La segunda Unidad Didáctica se denomina “Detalles constructivos de un microbot y su entorno de programación” y en ella se particularizan los aspectos generales de la Unidad Didáctica I para un microbot comercial específico, como es el Home Boe-Bot de PARALAX. Conviene mencionar que los contenidos de esta Unidad Didáctica son directamente aplicables a otros microbots de PARALAX, como el Sumobot del que hay disponibles varias unidades en el Departamento. En concreto, esta Unidad se dedica a describir la secuencia de pasos para construir físicamente un microbot a partir de las piezas que lo componen, y a estudiar cómo se integra esta estructura mecánica con la tarjeta de control del microbot. También se estudia el entorno software para la conexión del microbot a un PC, así como las primeras nociones sobre programación en PBASIC. Más adelante se detalla algo más este lenguaje de programación de microbots y se estudian una serie de ejemplos básicos de programación de sensores y servomotores, culminando con la programación de los primeros movimientos del microbot.

La tercera Unidad Didáctica se denomina “Programas de aplicación y entornos avanzados de programación”, y se dedica, en primer lugar, a analizar tareas más complejas programadas en PBASIC para el Home Boe-Bot (que son también válidas para el Sumobot). En segundo lugar se describen varios entornos: el GUI Bot (un entorno visual de programación de microbots para no expertos en programación) y el eyeWyre Simulation Studio (un entorno virtual para visualización tridimensional de movimientos y aplicaciones programadas para estos microbots).

Como alternativa (no obligatoria) se mantiene una estructura diferente de esta tercera Unidad Didáctica basada en los microbots de LEGO y soportada por material didáctico complementario confeccionado por el Equipo Docente. En este caso la Unidad Didáctica está dedicada a describir los entornos de software existentes para los microbots de LEGO. Particularmente se incide en herramientas de software libre para programación de tareas, para depuración y pruebas de programas y para simulación de entornos LEGO. En todo caso se trata de una estructura de Unidad más abierta en la que se usa material de distinto tipo, fundamentalmente documentación existente en Internet, así como una Guía Complementaria de esta Unidad elaborada por el Equipo Docente. Todo este material estará disponible en la página web del curso que se menciona más adelante.

TEMARIO

UNIDAD DIDÁCTICA I. Fundamentos, tecnología y principios de programación de los microbots.

1. Presentación general de la robótica

            - Historia: la robótica industrial.

            - Robótica industrial vs microbótica.

            - Futuro.

            - Importancia de la robótica en el aula.

2. Las partes de un robot

            - Estructura general de un robot.

            - Armazón o esqueleto del robot.

            - Sensores o captadores de estímulos.

            - Motores y otros actuadores.

            - Tarjeta de control: el cerebro de la máquina.

3. Periféricos de entrada: sensores

            - Sensores: sentidos de los robots

            - Sensores digitales.

            - Sensores analógicos.

            - Sensores especiales.

 4. Periféricos de salida: motores y otros actuadores

            - Necesidad de los periféricos de salida.

            - Diodos LED

            - Zumbador piezoeléctrico.

            - Display de 7 segmentos.

            - Control de varios displays por multiplexado.

            - Motor de corriente continua.

            - Motor paso a paso.

            - Servomotores.

            - Altavoz.

            - Relés.

            - Reproductor de frases.

            - Pantallas LCD.

            - Tarjetas smartcard.

            - Emisores y receptores de radiofrecuencia.

5. Tarjeta de control: cerebro de la máquina

            - ¿Qué es un microcontrolador?.

            - Los microcontroladores PIC.

            - Los módulos BASIC STAMP.

            - Los microcontroladores de Motorola.

            - Los microcontroladores de Intel.

            - Los microcontroladores de Philips.

            - Los microcontroladores de SGS-Thomson.

            - Los microcontroladores de Nec e Hitachi.

            - Los microcontroladores de Texas Instruments.

            - Microcontroladores avanzados: los DSP.

6. Aplicaciones de los robots en la vida real

            - Dónde se encuentran los robots.

            - Robots en el trabajo.

            - Robots en la medicina.

            - Robots en educación.

            - Robots en la ciencia.

            - Robots como hobby.

7. Pasos en la realización del robot

            - Pasos de una aplicación del robot.

            - Principios generales de programación.

            - Variables y constantes.

            - Instrucciones.

            - Estructuras de control.

            - Subrutinas.

8. Desarrollo de tareas básicas

            - Concepto de algoritmo.

            - Algoritmo de rastreo.

            - Algoritmo para esquivar obstáculos.

            - Algoritmo para seguir objetos.

            - Algoritmo de recorrido.

            - Algoritmo de generación de un número aleatorio.

UNIDAD DIDÁCTICA II. Detalles constructivos de un microbot y su entorno de programación.

9. Presentación del robot “Home Boe-Bot” y su tarjeta de control

            - El robot Home Boe-Bot.

            - Estructura general del robot.

            - La tarjeta microcontroladora “Home Work”.

            - Esquema eléctrico y funcionamiento.

            - Recomendaciones de uso.

            - Relación de los componentes del kit Home Boe-Bot.

10. Comunicación entre el robot y el PC

            - Hardware y software del Home Boe-Bot.

            - Paso 1º: Obtención del software.

            - Paso 2º: Instalación del software.

            - Paso 3º: Configurar y probar la Home Work.

            - Paso 4º: El primer programa.

            - Paso 5º: Buscando ayuda.

            - Paso 6º: … y para acabar.

11. Aprendiendo a programar con el lenguaje PBASIC

            - Programar un computador es decirle lo que tiene que hacer.

            - Y se hizo la luz.

            - Un vistazo a las resistencias de colores.

            - Un circuito práctico.

            - La zona para el montaje de los componentes.

            - Haciendo parpadear un led.

            - El programa de parpadeo.

            - Semáforo sonoro.

            - Controlando el número de repeticiones.

            - Las subrutinas.

            - Resumen del repertorio de instrucciones PBASIC.

12. Servomotores: la fuerza de la bestia

            - Introducción al servomotor de rotación continua.

            - Experiencia #1: Medición del tiempo y control de repeticiones.

            - Experiencia #2: Circuito que mide el tiempo y repite acciones.

            - Experiencia #3: Conexión de los servos.

            - Experiencia #4: Ajustando los servos.

            - Experiencia #5: Registrando valores y contando.

            - Experiencia #6: Comprobando los servos.

13. Montaje y puesta en marcha del Home Boe-Bot

            - El plan de trabajo.

            - Experiencia #1: Montaje del Home Boe-Bot.

            - Experiencia #2: Una nueva comprobación de los servos.

            - Experiencia #3: Detector acústico de baja tensión y reset.

            - Experiencia #4: Curvas de transferencia de los servos.

14. Enseñando a moverse al Home Boe-Bot

            - Experiencia #1: Maniobras básicas del Home Boe-Bot.

            - Experiencia #2: Retocando las maniobras básicas.

            - Experiencia #3: Cálculo de distancias.

            - Experiencia #4: Maniobras de aceleración y deceleración.

            - Experiencia #5: Facilitar los movimientos del robot con subrutinas.

            - Experiencia #6: Programar maniobras complejas con la EPROM.

UNIDAD DIDÁCTICA III. Programas de aplicación y entornos avanzados de programación.

15. Navegación con antenas táctiles

            - Unos bigotes para nuestro robot.

            - Experiencia #1: Montando y probando los bigotes.

            - Experiencia #2: Otra forma de probar los bigotes.

            - Experiencia #3: La respuesta al estado de los bigotes.

            - Experiencia #4: Inteligencia artificial: decidiendo qué hacer cuando se bloquea el Home Boe-Bot en las esquinas.

16. Caminando hacia la luz

            - Sensores de luz y posibles aplicaciones.

            - Experiencia #1: Montando y probando los circuitos de las fotoresistencias.

            - Experiencia #2: Detectando y esquivando sombras como si fueran objetos.

            - Experiencia #3: Persiguiendo a las sombras.

            - Experiencia #4: Midiendo el nivel de luz.

            - Experiencia #5: Siguiendo un foco de luz.

            - Experiencia #6: Avanzando hacia la luz.

17. Navegación guiada por infrarrojos

            - Principios y aplicaciones de los rayos infrarrojos.

            - Experiencia #1: Montaje y puesta a punto de los IR.

            - Experiencia #2: Detectando objetos e interferencias.

            - Experiencia #3: Ajuste del rango de detección de los infrarrojos.

            - Experiencia #4: Detectando y esquivando objetos.

            - Experiencia #5: Navegación IR de alto nivel.

            - Experiencia #6: Evitando caerse de la mesa.

18. Navegación de distancia por infrarrojos

            - Principios de la medida de distancias.

            - Experiencia #1: Probando el barrido de frecuencias.

            - Experiencia #2: Siguiendo la estela de otro Home Boe-Bot.

            - Experiencia #3: Seguir una banda.

19. GUI Bot. Un entorno visual de programación para los que no saben programar

            - Introducción, ¿qué es el GUI-Bot?.

            - Configuración del robot “Home Boe-Bot”.

            - Ejecutando el software GUI-Bot.

            - El modo básico.

            - El modo avanzado.

20. Manual del programa eyeWyre Simulation Studio

            - Introducción.

            - Requerimientos del sistema.

            - Instalación.

            - Paseo rápido.

            - Aprendiendo a programar en PBASIC.

            - El robot Boe-Bot.

            - Siguiente paso. El robot Home Boe-Bot.

(Alternativa) UNIDAD DIDÁCTICA III. Aspectos prácticos de programación de microbots de LEGO.

III.1. Organización general de los microbots de LEGO

            - Alcance y objetivos.

            - Elementos constructivos de los microbots de LEGO.

            - Descripción del entorno de programación ROBOLAB.

III.2. Herramientas de programación para microbots de LEGO

            - Alcance y objetivos.

            - Descripción del lenguaje de programación NQC para los LEGO.

            - Programación en C sobre brickOS.

            - Programación en Java sobre LeJOS.

            - Descripción del entorno integrado BricxCC.

III.3. Herramientas de depuración de programas: simuladores

            - Alcance y objetivos.

            - Descripción de los programas Simulegos y Legosim.

            - Descripción del entorno de simulación LMS.

III.4. Preparación de prácticas

            - Instrucciones para la realización de las prácticas.

            - Enunciados de las prácticas.