Cómo Crear un Robot Educativo, de la idea al diseño, montaje y programación.

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

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

Además, el libro viene acompañado de muchos recursos gratuitos:

Más de 60 videotutoriales de apoyo.

Entornos 3D interactivos con circuitos donde poder ver en detalle el montaje de un circuito eléctrico-electrónico.

Entornos virtuales 360 con los que acceder, por ejemplo, a todos los vídeos de un determinado capítulo.

Un anexo que incluye más de 210 enlaces a recursos gratuitos.

Otro tipo de contenidos relacionados con las TIC y STEAM (hologramas, realidad aumentada, etc.

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

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

Agradecimientos …………………………………………XV

Prefacio ……………………………………………………..XVII

INTRODUCCIÓN…………………………………….. 1

Introducción……………………………………………….. 2

A quién va dirigido este libro…………………………… 2

¿Por qué montar un robot en lugar de comprarlo?.. .3

Relación de capítulos de este libro…………………. 4

Cómo usar este libro con los alumnos de electrónica. 6

Contenidos sobre realidad aumentada………….. 6

Contenidos sobre realidad virtual…………………… 7

Recursos dentro de cada capítulo…………………. 7

Otras consideraciones……………………………………. 8

CAPÍTULO 1

Sentándome a pensar……………………………… 9

1.1 ¿Qué es un robot?…………………………………… 10

1.2 ¿Cómo quiero que funcione mi robot?……. 11

1.3 ¿Cómo empezar?……………………………………. 12

1.4 ¿Qué programas informáticos debo usar?.. 12

1.5 ¿Qué equipos, componentes y herramientas voy a necesitar?………………. 13

1.6 ¿Dónde compro los componentes que no tengo?……………………………………………….. 14

1.7 ¿De qué forma puedo plantear una duda o consulta?……………………………… 14

1.8 ¿Seré capaz de desarrollar este robot?……. 14

1.9 ¿Y todo va a funcionar cuando lo haya montado?……………………………………………….. 15

CAPÍTULO 2

Cómo empezar……………………………………….. 17

2.1 El flujo de trabajo…………………………………….. 18

2.2 El esquema de bloques del robot……………. 19

2.3 Creación de la estructura de carpetas……. 21

Ejercicio 1: Crear la estructura de carpetas …………………………………………22

El súper gestor de archivos………………………. 22

Ejercicio 2: Instalación y configuración de Total Commander …………………………..24

El paquete de electrónica………………………. 25

Ejercicio 3: Instalación de KiCad y descarga de las librerías …………………….27

Sobre las librerías de KiCad……………………… 30

Otras consideraciones…………………………….. 31

¿Seguro que quiere seguir leyendo este libro?………………………………………………… 31

El proceso de diseño y desarrollo en los siguientes capítulos………………………… 31

Recordar el esquema de bloques del robot… 32

CAPÍTULO 3

Diseño y desarrollo del bloque de alimentación………………………………………. 33

3.1 Las tareas de diseño y desarrollo (ordinograma de diseño)………………………… 34

3.1.1 Tarea 1: Análisis de las características del circuito a diseñar ……………………….35

Las matemáticas y las relaciones entre los parámetros eléctricos ……….36

Determinar lo que consumirá en amperios el robot ……………………………39

3.1.2 Tarea 2: Posibles soluciones mediante circuitos …………………………..40

Lo que hay que saber antes de buscar las soluciones ………………….40

Escoger la batería …………………………..42

El primer esquema eléctrico del bloque de alimentación ……………44

3.1.3 Tarea 3: Elección del circuito a usar según el precio, etc. ……………………….44

El segundo esquema eléctrico del bloque de alimentación ………………….45

El tercer esquema eléctrico del bloque de alimentación ……………46

El cuarto y último esquema del bloque de alimentación ……………49

3.1.4 Tarea 4: Dibujo del esquema eléctrico (CAD) ……………………………….50

3.1.5 Tarea 5: Cálculos …………………………….55

El prototipo electrónico …………………..56

Calcular el circuito ………………………….57

Ejercicio 4: Medida del consumo de un motor …………………………………….58

Cálculo de la energía o capacidad que puede entregar la batería ……….60

Cálculo de los valor es de los condensadores ……………………………….60

Ejercicio 5: Repasar la ley de Ohm y la ecuación de la potencia ………….61

3.1.6 Tarea 6: Simulación por ordenador (CAE) ………………………………………………61

Por qué no se puede simular el bloque de alimentación ………………62

Ejercicio 6: Simulación de parte del bloque de alimentación ………………….62

Los programas de simulación ………….63

3.1.7 Tarea 7: Montaje del circuito

en una placa de pruebas ……………….64

Metodología de montaje ………………..64

Manejo del multímetro …………………….65

La lista de la compra ………………………66

Las herramientas ……………………………..68

Ver el circuito de alimentación montado en 3D con vistas ………………69

El proceso de montaje del bloque de alimentación en placa de pruebas ………….70

Ejercicio 7: Intentar arreglar un circuito cuando no funciona ………88

3.1.8 Tarea 8: Diseño de la placa de circuito impreso o PCB (CAD) …….91

Manual de KiCad ……………………………91

Paso 1: Las dimensiones de la placa de circuito impreso ………………………….91

Paso 2: La forma de sujetar la placa de circuito impreso ………………………….92

Paso 3: Definir el contorno de la placa de circuito impreso en PcbNew ……..93

Paso 4: Colocación de los tornillos …..95

Paso 5: Colocación de todos los componentes dentro de la PCB ………96

Paso 6: Trazado de las pistas ……………96

Paso 7: Verificar que el circuito no tiene errores ……………………………….97

Paso 8: Colocación de textos descriptivos ……………………………………..98

Paso 9: Ver el circuito montadoen 3D ………………………………………………98

Paso 10: Imprimir el diseño en papel …99

3.1.9 Tarea 9: Fabricación de la PCB (CAM) ……………………………………………100

Paso 1: Generar los ficheros Gerbers .100

Paso 2: Comprobar que este diseño se puede fabricar ………………………….101

Paso 3: Fabricación de la PCB

en PCBWay ……………………………………101

Evitar diseñar la PCB y pedirla a PCBWay ……………………………………..103

3.1.10 Tarea 10: Montaje de los componentes en la PCB ………………105

Ayuda al montaje. Modelo en 3D ….105

Proceso de montaje en la PCB y comprobación ………………………………105

Bloque de alimentación terminado ..107

CAPÍTULO 4

Diseño del esquema de bloques del bloque de control…………………………… 109

4.1 Introducción………………………………………….. 110

4.2 Proceso de diseño del esquema de bloques …………………………………………….110

4.2.1 Consideraciones iniciales ………………110

4.2.2 El “cerebro” del robot ……………………110

4.2.3 Los bloques funcionales del bloque de control ……………………………………..111

4.2.4 Desarrollo del esquema de bloques ..112

4.2.5 Conexionado de los bloques funcionales del bloque de control …115

4.3 Todos los bloques funcionales en 3D en un entorno virtual 360…………….116

CAPÍTULO 5

Desarrollo del bloque de control.

Parte 1: Cerebro y entrada de alimentación…………………………………………… 119

5.1 Introducción ………………………………………….120

5.2 Metodología de diseño y desarrollo ………120

5.3 Tarea 1: Diseño del bloque funcional del “cerebro” ………………………………………..120

5.3.1 Tarea 1.1: Descripción del funcionamiento del bloque funcional del “cerebro” ………………………………..121

5.3.2 Tarea 1.2: Realización del esquema eléctrico ………………………………………..121

Paso 1: El símbolo del microcontrolador Arduino Nano ……121

Paso 2: Estudio de los terminales del Arduino Nano ………………………….122

Paso 3: Terminar el esquema eléctrico ………………………………………..123

Ejercicio 8: Medir las tensiones en el Arduino Nano ……………………….123

5.3.3 Tarea 1.3: Programación usando Facilino ………………………………………….124

Paso 1: Conocer Facilino ……………….124

Paso 2: Usar Facilino ………………………125

5.3.4 Tarea 1.4: Simulación del programa 127

Ejercicio 9: Probar un primer programa en Tinkercad …………………127

5.3.5 Tarea 1.5: Montaje y programación del bloque funcional del “cerebro” en una placa de pruebas ……………..128

Paso 1: Disponer de los componentes electrónicos …………………………………..128

Paso 2: Montar el circuito ………………130

Ver el montaje en 3D con vistas ……..131

Paso 3: Programación del montaje en placa de pruebas real ……………..132

5.4 Tarea 2: Diseño del bloque de la entrada de alimentación ……….134

5.4.1 Tarea 2.1: Descripción del funcionamiento ……………………….134

5.4.2 Tarea 2.2: Realización del esquema eléctrico ………………………………………..135

Paso 1: Esquema de la entrada de alimentación. Parte 1 ……………….135

Ejercicio 10: Funcionamiento del potenciómetro ………………………………137

Paso 2: Esquema de la entrada de alimentación. Parte 2 ……………….138

Paso 3: Programación inicial con Facilino ………………………………………….142

Ejercicio 11: Lectura de una tensión analógica con un microcontrolador 143

Paso 4: Esquema de la entrada de alimentación. Parte 3 ……………….145

5.4.3 Tarea 2.3: Montaje de la entrada de alimentación en una placa de pruebas …………………………………………145

Paso 1: Disponer de los componentes electrónicos ……………145

Paso 2: Montaje del bloque funcional de la “entrada de alimentación” ….146

Paso 3: Programación del Arduino Nano ……………………………………………..148

CAPÍTULO 6

Desarrollo del bloque de control.

Parte 2: Bluetooth y circuito de voz….. 151

6.1 Introducción ………………………………………….152

6.2 Las funciones en programación …………….152

6.3 Tarea 3: Diseño del bloque del módulo Bluetooth ………………153

6.3.1 Tarea 3.1: Descripción del funcionamiento …………………………….154

6.3.2 Tarea 3.2: Realización del esquema eléctrico ………………………………………..155

6.3.3 Tarea 3.3: Montaje del bloque funcional del bluetooth …………………158

Paso 1: Disponer de los componentes electrónicos …………………………………..158

Paso 2: Montaje del circuito en la placa de pruebas ……………………..159

Paso 3: Medida de la tensión que le llega al módulo para verificar el montaje …………………………………….160

6.3.4 Tarea 3.4: Programación con Facilino.. 161

Paso 1: Lo que hay que saber antes de programar ………………………………..161

Paso 2: Los tipos de variables que hay que declarar …………………………..163

Paso 3: Creación de la función FBAT de la batería en Facilino ………………..164

Paso 4: Creación del bloque para comunicarse con el móvil ……………..167

6.3.5 Tarea 3.5: Probar el funcionamiento del programa con el móvil …………….169

Paso 1: Copiar el código generado en Facilino dentro del IDE de Arduino.. 169

Paso 2: Descarga e instalación de la app de control del robot ………170

Paso 3: Probar el programa ……………171

Ejercicio 12: Verificar que la batería

del robot está cargada usando la app……………………………………………. 171

6.3.6 Tarea 3.6: Mejorar la función de la batería FBAT ………………………….174

6.4 Tarea 4: Diseño del bloque del circuito de voz ……………174

6.4.1 Tarea 4.1: Descripción del funcionamiento …………………………….175

6.4.2 Tarea 4.2: Realización del esquema eléctrico ………………………………………..175

Paso 1: Elección del circuito reproductor de voz ………………………..175

Paso 2: Estudio de la hoja de datos del MP3 DFPlayer Mini ……………………175

Paso 3: Dibujo del esquema eléctrico .176

6.4.3 Tarea 4.3: Montaje del circuito ………178

Paso 1: Disponer de los componentes electrónicos del esquema de la figura 6.40 ……….178

Paso 2: Montaje del regulador de tensión ……………………………………..179

Paso 3: Medida de la tensión de salida del regulador ………………….180

Paso 4: Montaje del módulo de voz 180

6.4.4 Tarea 4.4: Conexionado de las placas de prueba ……………….181

6.4.5 Tarea 4.5: Creación de los mensajes de voz ……………………………………………182

Paso 1: Conseguir los mensajes de voz en formato MP3 …………………182

Paso 2: Guardar los mensaje de voz en la tarjeta micro SD …………183

6.4.6 Tarea 4.6: Programación ………………..184

Paso 1: Descarga e instalación de la librería para el módulo de voz ……184

Paso 2: Programación en Facilino ….184

6.4.7 Tarea 4.7: Verificar que el proyecto funciona ………………………………………..190

Ver un vídeo del proyecto funcionando ………………………………….190

CAPÍTULO 7

Desarrollo del bloque de control.

Parte 3: teclado, drivers y sensor de obstáculos…………………………………………. 191

7.1 Introducción ………………………………………….192

7.2 Tarea 5: Diseño del bloque del teclado …192

7.2.1 Tarea 5.1: Descripción del funcionamiento ……………………………..192

7.2.2 Tarea 5.2: Realización del esquema eléctrico ………………………………………..193

Ejercicio 13: Montaje del teclado en Tinkercad y medida de tensiones ….195

Ejercicio 14: Mejorar el esquema del teclado y probarlo en Tinkercad ……197

7.2.3 Tarea 5.3: Programación con Facilino para leer el pulsador presionado …..198

Paso 1: Conversión de valores analógicos a digitales dentro del microcontrolador.. …………………..199

Paso 2: Tabla de lectura de las teclas presionadas ………………199

Paso 3: Realización del programa ….200

Paso 4: Comprobar el funcionamiento en Tinkercad …….202

7.2.4 Tarea 5.4: Montaje del circuito, medidas y programación ………………203

7.3 Tarea 6: Diseño del bloque funcional del driver junto con los motores …204

7.3.1 Tarea 6.1: Descripción del funcionamiento ……………………….204

7.3.2 Tarea 6.2: Realización del esquema eléctrico ………………………………………..205

7.3.3 Tarea 6.3: Montaje del circuito ……….206

Paso 1: Conseguir los componentes electrónicos …………………………………..206

Paso 2: Conexionado del teclado junto con los drivers y los motores ….207

7.3.4 Tarea 6.4: Programación con Facilino .207

7.4 Tarea 7: Diseño del bloque funcional del sensor de obstáculos ……………………….211

7.4.1 Tarea 7.1: Descripción del funcionamiento ……………………………..211

7.4.2 Tarea 7.2: Realización del esquema eléctrico ………………………………………..212

7.4.3 Tarea 7.3: Montaje del sensor de obstáculos ………………………………..212

7.4.4 Tarea 7.4: Programación con Facilino.. .214

7.4.5 Tarea 7.5: Verificar el funcionamiento de los tres bloques funcionales ………217

Paso 1: Copiar el código generado con Facilino en el IDE de Arduino …..217

Paso 2: Comprobar que el proyecto funciona ………………………………………..217

Ver un vídeo de los tres bloques de este capítulo en funcionamiento ……217

CAPÍTULO 8

Desarrollo del bloque de control.

Parte 4: Bloques de ayuda y sensor de sonidos……………………………………………….. 219

8.1 Introducción ………………………………………….220

8.2 Tarea 8: Diseño del bloque de ayuda …….220

8.2.1 Tarea 8.1: Descripción del funcionamiento ……………………………..220

8.2.2 Tarea 8.2: Realización del esquema eléctrico ………………………………………..221

8.2.3 Tarea 8.3: Montaje y simulación en Tinkercad ………………………………….221

8.2.4 Tarea 8.4: Programación en Facilino ..222

8.2.5 Tarea 8.5: Probar el programa en Tinkercad ………………………………….223

8.2.6 Tarea 8.6: Montar y probar este proyecto en la realidad …………………224

8.3 Tarea 9: Diseño del bloque funcional del sensor de sonidos …..224

8.3.1 Tarea 9.1: Descripción del funcionamiento ……………………………..225

8.3.2 Tarea 9.2: Realización del esquema eléctrico ………………………………………..225

Ejercicio 15: Simular el sensor de sonidos en KiCad …………………………..228

8.3.3 Tarea 9.3: Montaje del sensor …………232

Paso 1: Disponer de los componentes electrónicos ….232

Paso 2: Montaje de los componentes en la placa de pruebas …………………232

Ayuda al montaje ………………………….233

8.3.4 Tarea 9.4: Medida de la señal de salida del sensor de sonidos ……..233

8.3.5 Tarea 9.5: Programación con Facilino .233

8.3.6 Tarea 9.6: Probar el funcionamiento del sensor de sonidos una vez programado ………………………………….234

Ejercicio 16: Reacciones según el nivel del sonido ………………………….234

8.4 Vídeo del bloque del sensor de sonidos en funcionamiento ………..236

CAPÍTULO 9

Bloque de control terminado y diseño de la PCB………………………………… 237

9.1 Introducción ………………………………………….238

9.2 Contenidos dentro de un holograma …….238

9.3 Reestructuración del diseño …………………..239

9.4 El esquema final de la placa de control …239

9.4.1 Tarea 9.1: Descarga de todos los ficheros del proyecto del bloque de control ……………………240

9.4.2 Tarea 9.2: Estudio del esquema eléctrico ………………………………………..241

9.5 Diseño de la placa de circuito impreso ….242

9.5.1 Introducción ………………………………….242

9.5.2 Consideraciones iniciales sobre el diseño de la PCB del bloque de control ……………………………………..243

9.5.3 El proceso de diseño de la PCB ……..243

Paso 1: Abrir el proyecto en KiCad

y colocar los componentes en la PCB ………………………………………244

Paso 2: Trazado de las pistas ………….246

Paso 3: Relleno de cobre ……………….247

Últimos pasos para terminar el diseño………………………………………… 248

CAPÍTULO 10

Montaje y verificación de la PLACA de control………………………………………………… 249

10.1 Introducción ………………………………………..250

10.2 Ayuda al montaje. Modelo en 3D ………..250

10.3 Todo lo que necesita antes de comenzar ……………………………………….250

10.4 Proceso de montaje y verificación de los bloques funcionales en la PCB02 …….253

Paso 1: Montaje del bloque funcional “Entrada de alimentación” ………………….253

Paso 2: Estudio, montaje y verificación del sensor de sonidos …………………………..254

Esquema eléctrico del sensor de sonidos ………………………………………….254

Montaje del sensor en la PCB02 …….255

Comprobar que el sensor de sonidos funciona ………………………255

Paso 3: Estudio, montaje y verificación del bloque funcional “Help – Int/Out” ….256

Esquema eléctrico de este bloque funcional ……………………………………….256

Montaje de los componentes en la PCB02 …………………………………..257

Verificar el funcionamiento del circuito montado sobre la PCB02 …..257

Paso 4: Montaje del bloque

del microcontrolador y del driver de los motores paso a paso …………………258

Paso 5: Montaje y verificación del bloque funcional de la voz …………….259

Esquema eléctrico del bloque funcional de voz ……………………………259

Disponer de los componentes electrónicos …………………………………..259

Montaje de una parte de este bloque funcional ………………259

Verificación de parte del circuito de voz ……………………………………………260

Paso 6: Estudio y montaje del bloque funcional audiovisuales ……………………….260

Funcionamiento …………………………….261

Montaje del bloque audiovisuales …261

Paso 7: Montaje del bloque Bluetooth …261

Paso 8: Montaje y calibración

del sensor de obstáculos ……………………..262

Disponer de los componentes ……….262

Proceso de montaje ………………………263

Calibración del sensor de obstáculos ………………………………..263

Paso 9: Montaje del resto de los componentes de la PCB02 de control …264

Paso 10: Carga de los mensajes de voz en la tarjeta micro SD ……………….265

CAPÍTULO 11

Los bloques del teclado táctil y de la cara…………………………………………….. 267

11.1 Introducción ………………………………………..268

11.2 Tarea 10: El teclado táctil del robot ……..268

11.2.1 Características del bloque del teclado táctil …………………………268

11.2.2 El esquema eléctrico del bloque del teclado ………………………………….269

11.2.3 Diseño del teclado táctil ……………..269

Ejercicio 17: Montaje y simulación del teclado táctil en Tinkercad ……..271

11.2.4 Programación para leer las teclas táctiles …………………………………………273

11.2.5 Simulación del teclado táctil en Tinkercad …………………………………….276

11.2.6 Diseño de la placa de circuito impreso del teclado táctil-PCB03 …276

11.2.7 Montaje y verificación del teclado táctil ……………………………………………278

11.2.7.1 Paso 1: Disponer de los componentes electrónicos .278

11.2.7.2 Paso 2: Montaje de los cuatro terminales del conector J1 …………………278

11.2.7.3 Paso 3: Montaje de la parte de selección de modo de trabajo y J4 ……279

11.2.7.4 Paso 4: Verificar el funcionamiento del modo de trabajo …………………………280

11.2.7.5 Paso 5: Soldar los conectores de tres terminales a los sensores táctiles ….281

11.2.7.6 Paso 6: Montar y verificar

el funcionamiento del primer sensor SW1 ………..281

11.2.7.7 Paso 7: Montar y verificar el resto de los sensores ………282

11.2.7.8 Paso 8: Montar los conectores J2 y J3 ……….283

11.3 Tarea 11: La cara del robot ………………….284

11.3.1 El esquema eléctrico del bloque de la cara ……………………………………284

11.3.2 Estudio del esquema eléctrico …….285

Ejercicio 18: Indicador de batería baja usando la cara ………………………285

11.3.3 Descarga de todos los materiales de la PCB04 de la cara ………………..288

11.3.4 Montaje y verificación del bloque de la cara del robot …………………….288

11.3.4.1 Paso 1: Conseguir los componentes electrónicos .288

11.3.4.2 Paso 2: Conseguir la placa

de circuito impreso PCB04 de la cara …………………………289

11.3.4.3 Paso 3: Verificación del montaje usando la placa montada en 3D ………………..289

11.3.4.4 Paso 4: Montaje de los componentes en la placa de circuito impreso PCB04 …289

11.3.4.5 Paso 5: Verificar que la PCB04 de la cara funciona .290

CAPÍTULO 12

El programa del robot o firmware……… 293

12.1 Introducción ………………………………………..294

12.2 Ordinograma del firmware ………………….294

12.3 Estudio del firmware …………………………….295

12.4 Las funciones del firmware …………………..296

12.5 Las variables del firmware ……………………297

12.6 Descarga de los programas del robot …299

12.7 Instalación del firmware principal ………..299

12.8 Analizar el firmware desde el IDE de Arduino …………………………………………..300

12.9 Estudio y modificación de funciones ……301

Ejercicio 19: Cambiar la forma de trabajar de una función …………………301

12.9.1 Cómo mejorar una función ……….304

CAPÍTULO 13

Verificación de toda la electrónica…. 305

13.1 Introducción ………………………………………..306

13.2 Descarga y estudio del esquema eléctrico completo del robot ………………306

13.3 Los cables de conexión entre las cuatro placas de circuito impreso ….308

13.4 Conexionado de las placas y verificación del funcionamiento ……….308

13.4.1 Montaje del conector de la placa PCB02 ……………………….309

13.4.2 Verificación del consumo de la placa de control PCB02 ……..310

13.4.3 Montaje y verificación de las placas PCB01 y PCB02 ……….310

13.4.4 Montaje y verificación de las placas PCB01, PCB02 y PCB03 ..311

13.4.5 Conectar la PCB04 de la cara

en el teclado táctil y verificar que funciona ……………………………….312

13.4.6 Cambiar el nombre al módulo Bluetooth …………………………………….312

13.4.7 Verificación del funcionamiento usando un dispositivo móvil ………….313

13.4.8 Pruebas con los motores conectados …………………………………313

CAPÍTULO 14

Diseño y fabricación de la estructura 3D del robot…………………………………………….. 315

14.1 Introducción ………………………………………..316

14.2 Lo que ya sabemos sobre esta estructura ……………………………………………316

14.3 Disposición de materiales para diseñar la estructura ……………..317

14.4 Proceso de diseño de la estructura ……..317

14.4.1 Diseño de la pieza que sujeta los motores ………………………………..317

14.4.2 Creación del soporte de

los motores en 3D con SketchUp online ………………………………………..319

14.4.3 Creación del cuerpo …………………323

14.4.4 Elementos del cuerpo ………………..325

14.4.5 Plantilla para el cuerpo del robot ……………………………………326

14.4.6 Creación de los brazos ………………327

14.4.7 Creación de objetos ………………….328

14.5 Todas las piezas de la estructura 3D …….328

CAPÍTULO 15

Montaje del robot y pruebas de funcionamiento……………………………….. 331

15.1 Introducción ………………………………………..331

15.2 Relación de materiales para montar el robot K-Bot v.4 …………………………………331

15.3 Montaje del robot K-Bot v.4 …………………333

15.3.1 Paso 1: Montaje del soporte

de la canica sobre el soporte de los motores ……………………………334

15.3.2 Paso 2: Montaje de los motores ……………………………334

15.3.3 Paso 3: Montaje del soporte de las PCB …………………………………334

15.3.4 Paso 4: Colocación de los cables de los motores …………..334

15.3.5 Paso 5: Colocación de la PCB01

y de los separadores de 25 milímetros …………………………335

15.3.6 Paso 6: Montaje de la PCB02 sobre los separadores plásticos ….336

15.3.7 Paso 7: Verificar que la PCB02 funciona ……………………………………336

15.3.8 Paso 8: Montaje de la PCB03 del teclado táctil ……………………….336

15.3.9 Paso 9: Conexión de la PCB04

y montaje de la pieza número 7 a la PCB03 …………………………………336

15.3.10 Paso 10: Montaje de las ruedas y la canica ………………………………337

15.3.11 Paso 11: Montaje del cuerpo

del robot y de la PCB04 de la cara ………………………………..337

15.4 Realización de pruebasde funcionamiento ……………………………..338

15.4.1 Pruebas funcionales en modo K-Bot ………………………………………….338

15.4.2 Pruebas de funcionamiento en los otros modos de trabajo ……340

15.4.3 Probar el pulsador de ayuda de la placa de control ………………341

15.5 Holograma del robot K-Bot v.4 …………….341

CAPÍTULO 16

Diseño de la app de control………………. 343

16.1 Introducción ………………………………………..344

16.2 La aplicación online app Inventor ……….344

16.3 Las funciones de la app del robot K-Bot v.4 ………………………………………………345

16.4 Cómo funciona la app ……………………….345

16.5 La utilidad de las pantallas de la app de control ……………………………………………346

16.5.1 La pantalla principal de control …346

16.5.2 La pantalla de los recursos …………346

16.5.3 La pantalla de calibración ………..347

16.6 El proceso de diseño y desarrollo

de la app de control del robot ……………347

16.6.1 Diseño gráfico y bloques

de la pantalla de inicio ……………..347

16.6.2 Diseño gráfico y bloques

de la pantalla de los recursos …….353

16.6.3 Diseño gráfico y bloques

de las otras pantallas de la app …354

CAPÍTULO 17

Creación de actividades didácticas… 355

17.1 Introducción ………………………………………..356

17.2 El robot K-Bot v.4 y el aprendizaje STEAM o robótica educativa ……………….356

17.3 El entorno virtual de las actividades STEAM ………………………………………………….357

17.4 Creación de actividades didácticas con el robot K-Bot v.4 …………………………..357

17.4.1 Actividades en modo “K-Bot” ……357

17.4.1.1 Calibración del robot para trabajar en modo K-Bot …….358

17.4.1.2 Actividades sin plantillas para aprender a manejar el robot ……….359

Actividad 1: El saludo robótico …..359

Actividad 2: Conocer mundo …….359

Actividad 3: Aprender a evitar obstáculos ………………………………….359

Actividad 4: El cuadrado gigante ………………………………………359

Actividad 5: El bailador ………………359

Actividad 6: El robot miedoso …….360

Actividad 7: Trabajar con colores .360

Actividad 8: El saludo robótico doble …………………………………………360

Actividad 9: Carrera de obstáculos …………………………….360

Actividad 10: Realización de

figuras simétricas (4 participantes en 2 grupos) ……………………………….360

Actividad 11: Crear una tarea para un alumno: tarea individual .361

Actividad 12: Crear una tarea para dos o más alumnos: tarea de grupo ………..361

17.4.1.3 Actividades usando plantillas vacías …………………361

Actividad 13: Camino sencillo …….362

Actividad 14: Evitar obstáculos …..362

Actividad 15: Trabajar con dos robots a la vez ……………………………362

17.4.2 La parte más importante de este libro ……………………………………………363

17.4.2.1 Cómo diseñar una plantilla a mano …………………………….364

Actividad 16: Los parámetros eléctricos ……………………………………364

17.4.2.2 Cómo diseñar una plantilla por ordenador …………………..365

Actividad 17: Funcionamiento de varios componentes electrónicos ..365

17.4.2.3 Actividades de todo tipo

y para todas las edades ……367

Actividad 18: Normas de tráfico …368

Actividad 19: Figuras geométricas

y colores …………………………………….368

Actividad 20: Alimentación sana

y actividades saludables ……………369

Actividad 21: Países de Europa

y sus capitales …………………………….369

Actividad 22: Concurso de disfraces ……………………………….369

17.4.2.4 Obtener ideas de Internet …370

17.4.2.5 Actividades para formación profesional ………………………..371

Actividad 23: Cómo crear un nuevo modo de trabajo ………..372

Actividad 24: Cómo diagnosticar problemas de funcionamiento y solucionarlos ……………………………375

Actividad 25: Cómo mejorar un modo de trabajo …………………..377

4.3 Actividades en modo “autónomo” ………………………………380

17.4.3.1 Estudio de la función “FAUKBOT” ………………………..380

17.4.3.2 Propuestas de actividades en modo autónomo ………….382

Actividad 26: Comportamiento en autónomo simplificado ………….382

Actividad 27: Comportamiento creado por el usuario …………………382

17.5

4.4 Actividades en modo “control remoto” ……………………………………..383

Actividad 28: Creación y reproducción de mensajes personalizados ………….383

Actividad 29: El robot transportista .385

Actividad 30: Estudio de componentes electrónicos …………386

4.5 Creación de actividades TIC con el robot K-Bot v.4 ……………………….387

Actividad 31: Cómo indicar si una tarea está bien o mal realizada usando el robot ………………………….387

Actividad 32: Cómo crear un currículum para este robot usando un código QR ………………..387

Actividad 33: Estudio de la electricidad-electrónica usando la realidad aumentada ………………389

Actividad 34: Cómo crear aplicaciones de realidad aumentada ……390

Actividad 35: Formulario sobre actividades didácticas con este robot ………..390

17.5 El Hospital de Robots ……………………………391

ANEXO I

Localización de averías………………………. 393

Introducción ……………………………………………….394

Qué necesita saber para reparar algo que no funciona ……………394

Cómo arreglar algo que no funciona ………….394

Cómo afrontar una avería ………………………….396

Algunas otras causas por las que un circuito no funciona …………396

Relación de componentes nuevos que alguna vez no funcionaron …………….397

ANEXO II

Los recursos del libro…………………………….. 399

Introducción ……………………………………………….400

Materiales adicionales ………………………………..400

Los recursos de cada capítulo …………………….400

La introducción del libro ………………………..400

Capítulo 1. Sentándome a pensar …………401

Capítulo 2. Cómo empezar ……………………401

Capítulo 3. Diseño y desarrollo del bloque de alimentación ………………….401

Capítulo 4. Diseño del esquema de bloques del bloque de control ………….402

Capítulo 5. Desarrollo del bloque

de control. Parte 1: Cerebro y entrada de alimentación …………………………………….403

Capítulo 6. Desarrollo del bloque de control. Parte 2: Bluetooth y circuito de voz ….403

Capítulo 7. Desarrollo del bloque

de control. Parte 3: Teclado driver y sensor de obstáculos …………………………..404

Capítulo 8. Desarrollo del bloque

de control. Parte 4: Bloques de ayuda y sensor de sonidos ………………………………..405

Capítulo 9. Bloque de control terminado y diseño de la PCB ……….406

Capítulo 10. Montaje y verificación de la PCB de control ……………………………..407

Capítulo 11. Los bloques del teclado táctil y de la cara …………………………………..407

Capítulo 12. El programa del robot o firmware ……………………………………………..408

Capítulo 13. Verificación de toda la electrónica ………………………………………..408

Capítulo 14. Diseño y fabricación de la estructura 3D del robot …………………409

Capítulo 15. Montaje del robot y pruebas de funcionamiento ……………….409

Capítulo 16. Diseño de la app de control ..410

Capítulo 17. Creación de actividades didácticas ……………………………………………..410

Recursos clasificados por tipo ……………………..412

Relación de ejercicios ……………………………412

Relación de actividades ………………………..412

Relación de entornos virtuales 360 …………414

Relación de contenidos en realidad aumentada …………………………………………..414

Relación de entornos 3D ……………………….415

Relación de hologramas ……………………….416

Despedida ………………………………………………….416