Universidad Interamericana - Bayamón
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Segundo Taller de Robótica
Educativa
usando LEGO Mindstorms
Education NXT Base Set
Dr. Omar Meza
Verano – 2013
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Math and Science Partnership for the 21st
Century Elementary and Secondary School
MSP-21 Phase III
Les dice:
BIENVENIDOS
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 Estándar de Matemáticas:





Algebra
Geometría
Análisis de datos y probabilidad
Numeración y operación
Trigonometría
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 Estándar de Ciencias:
 La estructura y los niveles de organización de
la materia
 Los sistemas y los modelos
 La conservación y el cambio
 Naturaleza de la ciencia, tecnología y
sociedad
 La energía
 Las interacciones
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 Presentación:
 El Segundo Taller de Robótica Educativa usando
LEGO Mindstorms Education NXT Base Set es una
actividad orientada a maestros de nivel superior,
interesados en
la construcción, programación,
automatización y áreas afines a la robótica.
 Mediante las actividades teóricas y practicas, los
maestros podrán ampliar sus conocimientos y
difundir esta disciplina entre sus estudiantes.
 La elección de la robótica está motivada por ser
una ciencia multidisciplinaria en la que se precisa
de conocimientos en física, matemática,
mecánica, electrónica y programación entre otros
estudios.
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 Expectativas del Taller:
 Enseñar a través del aprendizaje de la robótica los
conceptos, bases teóricas y practicas, de disciplinas
como física, matemáticas, programación y sistemas
entre otras.
 Potenciar en los jóvenes valores y capacidades
personales
como
la
disciplina,
la concentración, el gusto por el conocimiento, la
creatividad, el trabajo en equipo, el análisis y resolución
de problemas.
 Generar
un
espacio
donde
los
jóvenes
puedan
canalizar
sus
talentos
particulares,
experimentando e investigando para llegar al
desarrollo de soluciones particulares, creando robots e
ingeniosos artefactos diseñados por ellos mismos.
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ROBÓTICA
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







¿Es o no un Robot?
Robots en la TV y el Cine
Robots en la vida diaria
Historia de la Robótica
Cronología de la Robótica
¿Qué es un Robot?
Clasificación de los Robots
Conociendo el Robot LEGO Mindstorms
Education NXT Base Set
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 ¿Es o no un Robot?
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 ¿Es o no un Robot?
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 ¿Es o no un Robot?
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 ¿Es o no un Robot?
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 ¿Es o no un Robot?
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 Robots en la TV y en el cine
B9 Robot “ Lost in space”
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 Robots en la TV y en el cine
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R2D2 y C3PO – Star Wars
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 Robots en la vida diaria
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 Robots en la vida diaria
Espacio
Industria
Militar
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Medicina
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 Robots en la vida diaria
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Derrame de Petróleo en el golfo
de Nuevo México
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 Robots en la vida diaria
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 Robots en la vida diaria
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 Robots en la vida diaria
Terremoto Japón
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 Robots en la vida diaria
Robot japonés llamado QUINCE.
Recoge información en zonas de
desastre químico, Biológico,
Radiológico y Nuclear incluyendo
fugas de sustancias peligrosas.
Este robot japonés puede recoger
víctimas en zonas de desastre.
Se puede usar en desastres
químicos, biológico, radiológico y
nuclear.
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 Robots en la vida diaria
Planta Nuclear Fukushima
Monirobo" monitor robots
PackBots
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 Robots en la vida diaria
Curiosity
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 ¿Qué es la Robótica?
1. Según la Real Academia Española: “Técnica que
aplica la informática al diseño y empleo de aparatos
que, en sustitución de personas, realizan operaciones o
trabajos, por lo general en instalaciones industriales”
2. Según el Oxford English Dictionary: Aparato mecánico
que se parece y hace el trabajo de un humano”
3. Según la IFR International Federation of Robotics: “un
manipulador programable en tres o más ejes,
controlado
automáticamente,
reprogramable
y
multifuncional, que puede estar fijo en un lugar o móvil
para uso en aplicaciones automáticas de la industria”
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 Historia la Robótica
Karel Capek, escritor checo, en 1921 acuña el
término “robot” en su obra “Rossum’s Universal
Robots/R.U.R”, a partir de la palabra checa
Robbota, que quiere decir servidumbre o trabajo
forzado.
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 Historia la Robótica
Isaac Asimov acuñó el término Robótica en 1942,
que se refiere a la ciencia o arte relacionada con
la inteligencia artificial (para razonar) y con la
ingeniería mecánica (para realizar acciones físicas
sugeridas por el razonamiento).
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 Historia la Robótica
Isaac Asimov, plantea las 3 leyes de la robótica, en
su célebre libro “Yo Robot”:
1.
2.
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3.
Un robot no puede hacer daño a un ser
humano, o, por medio de la inacción, permitir
que un ser humano sea lesionado.
Un robot debe obedecer las órdenes recibidas
por los seres humanos, excepto si estas órdenes
entrasen en conflicto con la Primera Ley.
Un robot debe proteger su propia existencia en
la medida en que esta protección no sea
incompatible con la Primera o la Segunda Ley.
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 Historia la Robótica
Algunas de sus obras inspiraron (e inspirarán)
películas memorables, como la de “Yo, Robot”,
basado en su libro homónimo.
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 Historia la Robótica
La Robótica viene precedida por la Ciencia Ficción
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 Historia la Robótica
Autómata- Leonardo da Vinci
Gallo de Estrasburgo
Pato Animado
León Animado - Leonardo da Vinci
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 Cronología de la Robótica
Fecha
Importancia
Nombre
Siglo I A.C.
Descripción de mas de 100 maquinas
autónomas
Autónoma
Ctesibius de Alejandria,
Filon
de
Bizanciom
Heron de Axandria
1206
Primer robot humanoide programable
Barco
con
cuatro
músicos robotizados
Al-Jazari
1495
Diseno de un robot humanoide
Caballero mecánico
Leonardo da Vinci
1738
Pato mecanico capaz de comer, agitar
las alas y excretar
Digesting Duck
Jacques de Vaucason
1800s
Juguetes mecánicos japoneses
sirven té, disparan flechas y pintan.
Juguetes Karakuri
Hisashige Tanaka
1921
Aparece el primer autómata de ficción
llamado "robot", aparece en R.U.R.
Rossum's
Robots
Karel Čapek
1930s
Se exhibe un robot humanoide en la
World's Fairs entre los años 1939 y 1940
Elecktro
Westinghouse
Corporation
1948
Exhibición
de
un
robot
comportamiento biológico simple
Elsie y Elmer
William Grey Walter
que
con
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Universal
Inventor
Electric
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 Cronología de la Robótica
Fecha
Importancia
Nombre
Inventor
1956
Primer robot comercial, de la compañía
Unimation fundada por George Devol y
Joseph Engelberger, basada en una
patente de Devol
Unimate
George Devol
1961
Se instala el primer robot industrial
Unimate
George Devol
1963
Primer robot "palletizing"
Palletizer
Fuji Yusoki Kogyo
1973
Primer
robot
electromecánicos
Famulus
KUKA Robot Group
1975
Brazo
manipulador
programable
universal, un producto de Unimation
PUMA
Victor Scheinman
2000
Robot Humanoide capaz de desplazarse
de forma bípeda e interactuar con las
personas
ASIMO
Honda Motor Co. Ltd
2010
Robot que baila y canta
HRP-4C
Instituto Japonés de
Ciencia y Tecnología
Industrial Avanzada
con
seis
ejes
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 Cronología de la Robótica
Digesting Duck 1738
Karakuri 1800
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Elektro 1939
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 Cronología de la Robótica
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Famulus 1973
ASIMO 2000
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HRP-4C - 2010
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 ¿Qué es un Robot?
Un robot es una entidad virtual o mecánica artificial.
Es una máquina usada para realizar un trabajo
automáticamente, ya sea de acuerdo a supervisión
humana directa, a través de un programa
predefinido o siguiendo un conjunto de reglas
generales, utilizando técnicas de inteligencia artificial.
Si bien la palabra robot puede utilizarse para agentes
físicos y agentes virtuales de software, estos últimos
son llamados "bots" para diferenciarlos de los otros.
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En general, un robot, para ser considerado como tal,
debería presentar algunas de estas propiedades:
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 ¿Qué es un Robot?
No es natural, sino que ha sido creado
artificialmente.
2. Puede sentir su entorno.
3. Puede manipular cosas de su entorno.
4. Tiene cierta inteligencia o habilidad para
tomar decisiones basadas en el ambiente o en
una secuencia pre-programada automática.
5. Es programable.
6. Puede moverse en uno o más ejes de rotación
o traslación.
7. Puede realizar movimientos coordinados.
1.
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 ¿Qué es un Robot?
De todas maneras, no hay acuerdos, ni una definición
precisa de qué se considera robot. Joseph
Engelberger, un pionero en la industria robótica,
expresó claramente esta idea con su frase: "No
puedo definir un robot, pero reconozco uno cuando
lo veo".
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 Clasificación de los Robots
Según su cronología:
1era Generación: Manipuladores
2da Generación: Robots de aprendizaje
3era Generación: Robots con control sensorizado
4ta Generación: Robots Inteligentes
Según su arquitectura:
Poliarticulados: Partes móviles y poco grado de
libertad
Móviles: Se desplazan mediante ruedas
Androides: Imitan la forma humana
Zoomorfidos: Con forma de animales
Híbridos: Son una combinación de otros robots
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 Clasificación de los Robots
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 Conociendo el Robot LEGO Mindstorms
Education NXT Base Set
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 Conociendo el Robot LEGO Mindstorms
Education NXT Base Set
El Robot de la versión educativa NXT consta de 437
elementos o piezas. Los componentes son los siguientes:
o 1 x Brick NXT (Bloque programable)
o 3 x Servomotores
o 1 x sensor ultrasónico
o 1 x sensor de luz/infrarojos
o 1 x sensor de sonido
o 2 x sensor de tacto
o 437 x piezas Lego Technic (6 elementos adicionales)
o Caja de plástico con bandejas compartimentadas
o Nueva batería recargable DC 2100 mAh
o 3 lámparas
o 3 cables convertidores NXT a RCX
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 Conociendo el Robot LEGO Mindstorms
Education NXT Base Set
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 Conociendo el Robot LEGO Mindstorms
Education NXT Base Set
LEGO Mindstorms es un juego de robótica para niños
fabricado por la empresa Lego que fue comercializado
por primera vez en 1998. Posee características básicas de
las teorías robóticas, como la unión de piezas y la
programación de acciones, en forma interactiva.
Comercialmente se publicita como la versión educativa,
se llama LEGO Mindstorms Education NXT Base Set y viene
con un software de programación basado en la GUI de
Robolab. El costo es aproximadamente $280.
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 Conociendo el Robot LEGO Mindstorms
Education NXT Base Set
Prácticamente todo puede
ser
representado.
La
construcción de robot se
basa en la unión de
bloques
de
plástico,
característicos de LEGO,
junto con piezas plegables
y algunas piezas que
permiten la rotación. El
modelo se debe centrar en
el bloque programable, ya
que este bloque provee la
energía necesaria para el
movimiento del robot.
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 Conociendo el Robot LEGO Mindstorms
Education NXT Base Set
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 Conociendo el Robot LEGO Mindstorms
Education NXT Base Set
El Brick NXT [1] contiene:
o 4 entradas (digital y analógica)
o 3 salidas (soporte para los motores)
o Pantalla LCD Monocromática de
píxeles.
o 4 Botones de control
o Sonido
o Interfaces USB y Bluetooth
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 Conociendo el Robot LEGO Mindstorms
Education NXT Base Set
Sensor de Tacto [2]: Permite al robot sentir una
reacción del entorno
Sensor de Sonido [3]: Permite al robot oír y
reaccionar al sonido.
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 Conociendo el Robot LEGO Mindstorms
Education NXT Base Set
Sensor de Luz [4]: Permite al robot detectar luz y
color.
Sensor Ultrasónico [5]: Permite al robot ver, medir
distancia a un objeto y reaccionar al
movimiento.
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 Conociendo el Robot LEGO Mindstorms
Education NXT Base Set
Servo Motores [6]: Asegura que el robot se
mueva con precisión.
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 Conociendo el Robot LEGO Mindstorms
Education NXT Base Set
Características de los Servo Motores:
o Contador de rotaciones.
o Rotación de 360 grados.
o Las posiciones son relativas.
o La velocidad máxima es de 200 RPM.
o Utiliza 6 baterías AA.
o Utiliza cables RJ-12 parecidos a los telefónicos
(aplanados).
o Algunos fabricantes realizan otros tipos de
piezas y sensores.
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 Referencias
1. NXT programs.com: a free web resource for
building and programming
http://www.nxtprograms.com/
2. The NXT STEP - Lego Mindstorms NXT Blog
http://www.thenxtstep.blogspot.com/
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MAE 241 –Statics Fall 2006 Jacky C. Prucz