El prototipo es la base de la robótica educativa.

El pasado 28 de junio realizamos en el local de Aula Aglaia un taller en el que mostramos diversos circuitos con arduino. También vimos robots, por supuesto.

En este artículo, voy a comentaros a grandes rasgos cuál es el proceso práctico de diseño de un montaje “que funcione”. Lo vamos a hacer a través de uno de los montajes que hicimos en el taller.

En entradas posteriores hablaremos en detalle de los componentes necesarios y de la programación. Desarrollaremos la programación completa de la instalación y lo haremos en forma de código y gráfica, utilizando mblock y visualino.

El problema

Tenemos un aparato de aire acondicionado que está generando agua que debemos recoger en un pequeño recipiente o botella. Si estamos muy concentrados en nuestro trabajo, nos podemos despistar y el agua comenzará a rebosar.

Vamos a hacer un montaje que nos permita retirar el agua de ese recipiente hacia un depósito mayor. Esto nos permitirá alargar el tiempo medio de retirada de agua. Además, en el segundo depósito colocaremos una alarma de llenado. Cuando el agua alcance un nivel determinado, oiremos un pitido que nos obligará a vaciar el depósito.

Nunca más se volverá a derramar el agua.

El prototipo

Antes de montar un proyecto, tendremos que elaborar un prototipo. Pensamos el problema, definimos las entradas y salidas y elaboramos un circuito en placas de prueba para comprobar que funciona.

En nuestro montaje final hay que arrancar (parar) una bomba por lo que en nuestro prototipo usaremos un LED para simular el encendido de la bomba. No será necesario que montemos la bomba. Si debe pitar un zumbador, podemos también usar un LED.

Un zumbador y un LED vistos desde una placa de arduino son la misma cosa: una salida digital.

Observamos en este vídeo el prototipo del montaje inicial. Utilicé un LED para simular el funcionamiento de la bomba. Cuando ponía la mano a 5 cm del sensor de ultrasonidos, el LED se encendía. Se apagaba a partir de 15 cm.

Igualmente con el sensor de nivel: lo metía en agua, y verificaba que se activaba encendiendo un LED. Al activarse a partir de cierto valor en el montaje final, parará la bomba y hará sonar un zumbador. Aparentemente todo funcionaba perfecto.

Sin embargo, al pasar a montaje algo fallaba.

El montaje

En el montaje utilizamos todos los elementos necesarios para que funcione, teniendo ya el programa realizado.

Es muy importante tener en cuenta la relación que hay entre los componentes reales y el programa. Aunque pensemos que nuestro programa es impecable, hay que dar el paso a la realidad y puede haber distorsiones. Los componentes miden en el mundo real y nuestras comparaciones dentro del código provienen del mundo perfecto de las matemáticas.

El prototipado parte de unos componentes que miden pero que no son perfectos. Pueden producirse rebotes, oscilaciones en la medida, etcétera.

Ahora vemos el vídeo del montaje con su funcionamiento perfecto (a partir de 3:50′). La programación es muy sencilla, pero, como indiqué antes, hay que tener en cuenta un pequeño problema en la medida.

En la próxima entrega vamos a desarrollar el problema, junto con el código. Podréis ver lo sencillo que es hacerlo. Y veremos también por qué fallaba nuestro programa “perfecto”, relacionado con la variación de las medidas del sensor de ultrasonidos.

En una instalación real toda la circuitería debe hacerse de forma compacta. Debe también utilizarse los componentes más pequeños posibles. No usaríamos una placa de arduino UNO, que es de prototipado (es decir, para pruebas), sino otras equivalentes pero más pequeñas (por ejemplo, arduino nano).

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Desarrollamos un ejemplo de aplicación de la robótica educativa a la física, y adjuntamos también el programa

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