Dt 04 revisión técnica lego® mindstorms® education ev3 by Víctor Alejandro Cueva Velásquez

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LEGO® MINDSTORMS® EDUCATION EV3, Revisión técnica: Guía de uso y programación Research · March 2016 DOI: 10.13140/RG.2.1.1823.4009

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Revisión técnica: Guía de uso y programación

LEGO MINDSTORMS EDUCATION EV3® Revisión técnica: Guía de uso y programación

Elaborado por: Jonathan Romero Ríos. Editado por Yuliana Andrea Areiza Rico Yeferson Garzón Castro Grupo de Investigación MATERMOB Centro Tecnológico del Mobiliario SENA 2015

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En mi aprendizaje en el SENA nunca había conocido sobre la robótica y empecé siendo un tecnólogo en desarrollado de sistemas de información al ver que tenía la capacidad de aprender más sobre las tecnologías se me ofreció la oportunidad de entrar en el grupo de investigación del centro tecnológico del mobiliario, donde allí pude poner a prueba todos mis conocimientos. Pude también asistir a charlas importantes en otros municipios de Medellín e Itagüí y así poder alimentar más la experiencia en la construcción de nuevas herramientas para facilitar la vida y el aprendizaje de cómo desarrollar proyectos educativos en base a la robótica. También así gracias a esta experiencia conocer más sobre las nuevas tecnologías que hay en el mercado lo importante es que nosotros los aprendices tengamos conocimientos nuevos y no siempre quedarnos en un mismo lugar y no darnos la oportunidad de estudiar e investigar mejores posibilidades para mi ámbito laboral .

Jonathan Romero R. Aprendiz ADSI 2014 CTM

Grupo de Investigación Materiales para el Mobiliario - MATERMOB Centro tecnológico del Mobiliario, Servicio Nacional de Aprendizaje - SENA Regional Antioquia. Tel: (57 4) 5129290 IP 43290 Calle 63 No. 58B-03, Itagüí-Antioquia http://centrotecnologicodelmobiliariosena.blogspot.com/p/matermob.html

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CONTENIDO

INTRODUCCIÓN ................................................................................................ 8 RECOMENDACIONES BÁSICAS Y CONOCIMIENTOS PREVIOS PARA EL TRABAJO CON EL KIT. ...................................................................................... 9 DEFINICIONES Y PALABRAS CLAVES .......................................................... 10 CAPÍTULO I: GENERALIDADES ...................................................................... 11 CAPITULO II PIEZAS PRINCIPALES DE TRABAJO. ...................................... 12 BLOQUE EV3 ................................................................................................ 12 Puertos de entrada: .................................................................................... 13 Puertos de Salida: ...................................................................................... 13 Operaciones con los botones de navegación: ............................................ 13 Operaciones con panel LED: ...................................................................... 13 Operaciones en la pantalla principal: .......................................................... 14 SENSORES ................................................................................................... 15 Sensor de tacto .......................................................................................... 15 Sensor de sonido ........................................................................................ 15 Sensor ultrasonido ...................................................................................... 16 Sensor de color .......................................................................................... 16 Sensor de giro ............................................................................................ 16 Motor con sensor de rotación ..................................................................... 16 Motor Medio................................................................................................ 17 PIEZAS ESTRUCTURALES: ......................................................................... 17 PIEZAS DE UNIÓN Y TRANSMISIÓN DE POTENCIA ................................. 19 CAPÍTULO III ENSAMBLE. ............................................................................... 21 CAPÍTULO IV: PROGRAMACIÓN EN BLOQUE EV3 ...................................... 23 Grupo de Investigación Materiales para el Mobiliario - MATERMOB Centro tecnológico del Mobiliario, Servicio Nacional de Aprendizaje - SENA Regional Antioquia. Tel: (57 4) 5129290 IP 43290 Calle 63 No. 58B-03, Itagüí-Antioquia http://centrotecnologicodelmobiliariosena.blogspot.com/p/matermob.html

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CAPÍTULO V: PROGRAMACIÓN Y CONTROL POR SOFTWARE ................. 25 IDENTIFICACIÓN SOFTWARE: .................................................................... 25 IDENTIFICACIÓN BLOQUES Y ACCIONES: ................................................ 26 CONEXIÓN PC-ROBOT ................................................................................ 29 PARÁMETROS DE CONFIGURACIÓN ........................................................ 30 Entrada ....................................................................................................... 30 Dirección..................................................................................................... 30 Manejo ........................................................................................................ 30 Potencia...................................................................................................... 30 Duración ..................................................................................................... 30 Acción siguiente ......................................................................................... 30 ACCIONES IMPORTANTES. ........................................................................ 31 CONTROL A TRAVÉS DE APLICACIONES MÓVILES ................................ 31 CAPÍTULO VI: PROGRAMACIÓN DE SENSORES ......................................... 32 SENSOR DE TACTO..................................................................................... 32 Avanzar hasta chocar ................................................................................. 32 SENSOR DE LUZ .......................................................................................... 33 Calibración del sensor ................................................................................ 35 SENSOR DE SONIDO................................................................................... 36 SENSOR DE ULTRASONIDO ....................................................................... 37 CAPÍTULO VII: CONDICIONALES, INTRODUCCIÓN Y USO. ........................ 39 CAPÍTULO VII: EFECTOS. ............................................................................... 40 VISUALIZACIÓN............................................................................................ 40 SONIDO......................................................................................................... 41 CAPÍTULO IX: COMUNICACIONES................................................................. 43 BLUETOOTH ................................................................................................. 43 CAPITULO X BLOQUES AVANZADOS ........................................................... 45 CAPITULO X APLICACIONES ......................................................................... 49 Grupo de Investigación Materiales para el Mobiliario - MATERMOB Centro tecnológico del Mobiliario, Servicio Nacional de Aprendizaje - SENA Regional Antioquia. Tel: (57 4) 5129290 IP 43290 Calle 63 No. 58B-03, Itagüí-Antioquia http://centrotecnologicodelmobiliariosena.blogspot.com/p/matermob.html

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ROBOT SEGUIDOR DE LÍNEA: .................................................................... 49 ROBOT CON ROTACIÓN: ............................................................................ 49 ROBOT CON GIRO: ...................................................................................... 50 ROBOT CON AVANCE: ................................................................................ 51 DESPLAZAMIENTO DEL ROBOT 4 PASOS HACIA ADELANTE:................ 52 CONCLUSIÓN .................................................................................................. 53 AGRADECIMIENTOS ....................................................................................... 54 REFERENCIAS................................................................................................. 55

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LISTA DE FIGURAS

Figura 1. Ensamble de base del LEGO MINDSTORMS EDUCATION EV3® (Digital Media Academy 2013) .......................................................................... 11 Figura 2 Piezas principales de trabajo (Lego Group 2013) ............................... 12 Figura 3 Sensor de tacto ................................................................................... 15 Figura 4 Sensor de sonido ................................................................................ 15 Figura 5 Sensor de luz ...................................................................................... 15 Figura 6 Sensor de ultrasonido ......................................................................... 16 Figura 7 Sensor de color ................................................................................... 16 Figura 8 Sensor de inclinación y aceleración .................................................... 16 Figura 9 Motor con sensor de rotación.............................................................. 16 Figura 10 Motor medio ...................................................................................... 17 Figura 11 Configuración básica......................................................................... 21 Figura 12 Representación de las piezas necesarias para ensamblar una configuración ..................................................................................................... 21 Figura 13 Configuraciones adicionales ensambladas a partir de las instrucciones encontradas en el software (RO-BOTÍCA 2013) ........................ 22 Figura 14 Eliminar Bloques ............................................................................... 24 Figura 15 Ejecutar Programa ............................................................................ 24 Figura 16 Abrir programa .................................................................................. 24 Figura 17 Identificación del Software ................................................................ 25 Figura 18 Bloques de acción ............................................................................. 26 Figura 19 Bloques de avance............................................................................ 27 Figura 20 Bloques de sensores......................................................................... 27 Figura 21 Bloques de datos .............................................................................. 28 Figura 22.Bloques avanzados ........................................................................... 28 Figura 23 Icono de Proceso de movimiento ...................................................... 29 Figura 24 Estados del EV3 .............................................................................. 29 Figura 25.Panel de acciones ............................................................................. 31 Figura 26 Aplicación de control desde dispositivos móviles (LEGO® 2013) ..... 31 Figura 27 Secuencia de acción ......................................................................... 32 Figura 28 Secuencia de tacto............................................................................ 33 Grupo de Investigación Materiales para el Mobiliario - MATERMOB Centro tecnológico del Mobiliario, Servicio Nacional de Aprendizaje - SENA Regional Antioquia. Tel: (57 4) 5129290 IP 43290 Calle 63 No. 58B-03, Itagüí-Antioquia http://centrotecnologicodelmobiliariosena.blogspot.com/p/matermob.html

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Figura 29 Secuencia de luz ............................................................................... 34 Figura 30 Secuencia de colores. ....................................................................... 35 Figura 31 Secuencia de Loop. .......................................................................... 36 Figura 32 Secuencia de voz .............................................................................. 37 Figura 33 secuencia de ultrasonido .................................................................. 38 Figura 34 Configuración sonido ........................................................................ 38 Figura 35 Configuración de visualización .......................................................... 40 Figura 36 Configuración de sonido ................................................................... 41 Figura 37 Bloques Avanzados EV3................................................................... 45 Figura 38 Acceso Al Archivo EV3 ..................................................................... 45 Figura 39 Registro de datos EV3 ...................................................................... 46 Figura 40 Bloque Mensajes EV3 ....................................................................... 46 Figura 41 Conexion Bluetooth EV3 ................................................................... 46 Figura 42 Mantener Activo EV3 ........................................................................ 47 Figura 43 Valor sensor sin procesar EV3 .......................................................... 47 Figura 44 Motor sin regular EV3 ....................................................................... 47 Figura 45 Invertir el motor EV3 ......................................................................... 48 Figura 46 Detener el programa ......................................................................... 48 Figura 47 Seguidor de línea (Guille NXT electro identidad 2012) ..................... 49 Figura 48 Rotación en eje interno (Centro educacional y tecnología, 2012) ..... 50 Figura 49 Rotación en eje externo (Centro educacional y tecnología, 2012) .... 51 Figura 50 Avance con giro (Centro educacional y tecnología, 2012) ................ 51 Figura 51 Entorno de programación.................................................................. 52 Figura 52 Bloque de movimeinto....................................................................... 52 Figura 53 MOVE, entorno de configuración de movimiento .............................. 52

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INTRODUCCIÓN

Los proyectos de robótica otorga al aprendiz la capacidad de aprender conocimientos didácticamente donde puede realizar la construcción, programación y prueba de los robots. El objetivo de esta iniciativa es que los aprendices de ADSI se enfrenten a nuevos entornos de programación adquiriendo competencias diferenciadoras basadas en lógica, control, análisis y redacción técnica. Capacidades que desde el Grupo de investigación MATERMOB se vienen potencializando en los aprendices del Centro Tecnológico del Mobiliario como complemento a la formación de personal calificado en áreas técnicas y transversales con pensamientos críticos del entorno que los rodea para la solución de problemas de forma metódica y abordable fortaleciendo el reconocimiento en su etapa laboral del futuro egresado SENA.

La presente guía de uso y programación de los kits de robótica LEGO Mindstorm education EV3® corresponde a una recopilación técnica realizada por el aprendiz Jonathan Romero Ríos en su proceso de etapa productiva en modalidad de proyecto de investigación, a cargo de la investigadora Yuliana Andrea Areiza Rico y del Instructor Byron Suarez Agudelo, para obtener el título de Tecnólogo en Análisis y Desarrollo de Sistemas de Información ADSI. En esta guía el lector encontrará conceptos claves que relacionan las tecnologías y las matemáticas aplicadas al uso de los kits EV3 como herramientas didácticas de aprendizaje y desarrollo. Además encontrara de una corta introducción de sus partes principales, recomendaciones para la manipulación y uso de sus sensores y una muestra de las múltiples aplicaciones prácticas que se pueden lograr con el uso de los kits LEGO MINDSTORMS EDUCATION EV3®

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RECOMENDACIONES BÁSICAS Y CONOCIMIENTOS PREVIOS PARA EL TRABAJO CON EL KIT.

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14.

Tiempo y ganas de aprender. Leer la guía completamente. Identificar las piezas del kit. y sus usos Verificar y/o Cargar las baterías. Conocimientos básicos sobre variables. Conocimientos en lógica de programación. Conocimiento de lenguajes de programación declarativos Conocimiento de lenguaje programación en C, para el caso de programación desde Software. Seguir las instrucciones tanto de la guía como del líder en caso de tenerlo. Saber escuchar. No forzar las piezas del kit Solicitar ayuda si es necesaria. No dejar extraviar las piezas. Mantener todas las piezas del kit juntas y en el ambiente de trabajo.

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DEFINICIONES Y PALABRAS CLAVES

Bloque EV3: Unidad de procesamiento y programación del dispositivo. EV3: versión de robot LEGO® del año 2013 donde fue su último lanzamiento con actualizaciones en su entorno de desarrollo interno. Kits LEGO: Conjunto de piezas para el desarrollo de actividades con dispositivo incluido. Mindstorms: Software de programación creado y desarrollado por LEGO® para el uso empresarial o personal en productos de robótica. Robot Commander: Aplicación para dispositivos portátiles (ANDROID,APPLE) donde se puede ejecutar desarrollo y programación para los dispositivos MINDSTORMS® Rotación: Movimiento y cambio de orientación de un cuerpo y un sistema de referencia y vuelve a un punto donde permanece fijo. Sensor: Dispositivo capaz de detectar magnitudes físicas mediante variables eléctricas.

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CAPÍTULO I: GENERALIDADES

El LEGO MINDSTORMS EDUCATION EV3® es un kit robótico de aprendizaje de uso didáctico mediante el uso de piezas ensamblables y sensores acoplables con un dispositivo programable llamado bloque EV3, con el cual el aprendiz podrá programar diversas acciones y configuraciones con el constante estimulo de nuevos aprendizajes mediante una fácil programación en su bloque EV3 y/o software. En su bloque EV3 podrá visualizar figuras escuchar sonidos conectarse con otros dispositivos y mediante las piezas incluidas podrá armar fácilmente cualquier figura que esté a su imaginación y crea conveniente diseñar como también se puede guiar por la guía de ensamblado incluida en el kit.

Figura 1. Ensamble de base del LEGO MINDSTORMS EDUCATION EV3® (Digital Media Academy 2013) Grupo de Investigación Materiales para el Mobiliario - MATERMOB Centro tecnológico del Mobiliario, Servicio Nacional de Aprendizaje - SENA Regional Antioquia. Tel: (57 4) 5129290 IP 43290 Calle 63 No. 58B-03, Itagüí-Antioquia http://centrotecnologicodelmobiliariosena.blogspot.com/p/matermob.html

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CAPITULO II PIEZAS PRINCIPALES DE TRABAJO.

Botones de navegación

Figura 2 Piezas principales de trabajo (Lego Group 2013)

BLOQUE EV3 Cerebro del robot, Sistema de adquisición de datos y módulo de programación principal con cuatro puertos de entradas señalados como 1, 2, 3,4, tres puertos principales de salida señalados como A, B, y C, un puerto de comunicación USB, pantalla de cristal líquido, mini parlante, un botón de encendido, apagado y navegación y una memoria de almacenamiento. Básicamente es un microprocesador programable directamente en su hardware o por Software en un computador vía USB o Bluetooth, cuenta también con un panel led que le Grupo de Investigación Materiales para el Mobiliario - MATERMOB Centro tecnológico del Mobiliario, Servicio Nacional de Aprendizaje - SENA Regional Antioquia. Tel: (57 4) 5129290 IP 43290 Calle 63 No. 58B-03, Itagüí-Antioquia http://centrotecnologicodelmobiliariosena.blogspot.com/p/matermob.html

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informa el estado de su dispositivo y otras alertas, en este pequeño dispositivo también se podrá encontrar programaciones básicas ya realizadas para el ensayo de funcionamiento con el que también se podrá guiar para la programación. (Lego Group 2013)

Puertos de entrada: 1. 2. 3. 4.

Sensor de tacto. Sensor de sonido. Sensor de luz. Sensor de ultrasonido.

Puertos de Salida: A. Motor izquierdo para función extra. B. Motor izquierdo. C. Motor derecho.

Operaciones con los botones de navegación: -

Encendido: Realiza también la función de abortar operaciones ir atrás al menú principal y apagar el bloque EV3 luego de dejar este botón presionado. Botón Dirección izquierda. Botón navegación abajo. Botón navegación Arriba. Botón aceptar cambios.

Operaciones con panel LED: -

Rojo: Iniciando, actualizando, apagando. Rojo pulsante: ocupado. Naranja: Alerta, Listo. Naranja pulsante: Alerta, Iniciando. Grupo de Investigación Materiales para el Mobiliario - MATERMOB Centro tecnológico del Mobiliario, Servicio Nacional de Aprendizaje - SENA Regional Antioquia. Tel: (57 4) 5129290 IP 43290 Calle 63 No. 58B-03, Itagüí-Antioquia http://centrotecnologicodelmobiliariosena.blogspot.com/p/matermob.html

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Verde: Listo. Verde pulsante: Corriendo programa

Operaciones en la pantalla principal: Menú principal

My files  Software files  Programas que usted baja desde el computador. My files EV3 files  Programas que usted ha hecho directamente en el EV3 My files  Sound files  Archivos de sonido. EV3 programs Es el submenú donde puede programar usted directamente en el EV3. TRY ME  Programas precargados para probar motores y sensores en tiempo real. View  Le permite visualizar el estado de los motores y sensores en tiempo real. Setting  Puede ajustar el volumen del sonido EV3, ajustar el modo “sleep” para apagar automáticamente el EV3 y también puede borrar programas. Bluetooth  Le permite ajustar los distintos parámetros de la comunicación inalámbrica.

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SENSORES

Sensor de tacto

Le proporciona al dispositivo una función de contacto tanto al presionarse como al soltar botón. Figura 3 Sensor de tacto

Sensor de sonido

Este permite al dispositivo escuchar sonidos de hasta 90 decibeles. El sensor puede medir la lectura de acuerdo a los siguientes porcentajes: Figura 4 Sensor de sonido

4%- 5% Habitación en silencio. 5%-10% Personas hablando lejos. 10%-30% Conversación normal. 30%-100% Personas gritando música alto volumen.

Sensor de luz Se denomina como sensor monocromático y puede distinguir entre blanco y el negro pasando por una gama de grises y la lectura entrega el porcentaje.

Figura 5 Sensor de luz

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Sensor ultrasonido Este sensor emite un sonido y mide el tiempo que la señal tarda en regresar para luego calcular la distancia este sonar tiene un rango de 0 a 255 cm con una precisión de +/- 3cm. Figura 6 Sensor de ultrasonido

Sensor de color Le permite al robot “ver” no solo los principales colores primarios si no distinguir entre los colores R, G, B.

Figura 7 Sensor de color

Sensor de giro Le permite al robot saber que inclinacion tiene dispone de un acelerometro que distingue entre los ejes (X,Y,Z) . Figura 8 Sensor de inclinación y aceleración

Motor con sensor de rotación Los motores incluyen un sensor de rotación con una precisión de +/- 1 grado también podemos montar el motor en un eje utilizarlo como sensor de rotación. Figura 9 Motor con sensor de rotación

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Motor Medio El motor medio también incluye un sensor de rotación y puede ser utilizado para el levantamiento de pequeñas cosas y es más ligero que el motor de rotación principal. Figura 10 Motor medio

PIEZAS ESTRUCTURALES:

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PIEZAS DE UNIÓN Y TRANSMISIÓN DE POTENCIA

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CAPÍTULO III ENSAMBLE.

El kit Lego® mindstorms® education EV3 consta de piezas ensamblables para conformar un ensamble robótico con la unión de piezas específicas designadas en el set principal, donde se adjunta una guía para el ensamble básico de la Figura 11.

Figura 11 Configuración básica

En cada instrucción de ensamble encontrará un recuadro donde se especifican las piezas necesarias para la configuración, como el de la Figura 12.

Figura 12 Representación de las piezas necesarias para ensamblar una configuración

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Las instrucciones de ensamble de las demás configuraciones posibles con el set principal mostradas en la Figura 13 se encuentran en el software de programación en robot configuration.

A Robot Gyro

C. Robot brazo

B. Robot perro

D. Robot clasificador

Figura 13 Configuraciones adicionales ensambladas a partir de las instrucciones encontradas en el software (RO-BOTÍCA 2013) Grupo de Investigación Materiales para el Mobiliario - MATERMOB Centro tecnológico del Mobiliario, Servicio Nacional de Aprendizaje - SENA Regional Antioquia. Tel: (57 4) 5129290 IP 43290 Calle 63 No. 58B-03, Itagüí-Antioquia http://centrotecnologicodelmobiliariosena.blogspot.com/p/matermob.html

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CAPÍTULO IV: PROGRAMACIÓN EN BLOQUE EV3

Se recomienda antes de leer el presente capítulo, tener un proyecto armado según el capítulo anterior o la guía de ensamble incluida en el kit

¿Cómo crear un programa en el ladrillo? Encienda el bloque EV3 y en la pantalla de inicio nos dirigiremos al panel de creación de un nuevo documento y a continuación visualizara un bloque de inicio y un bucle de ciclo y una conexión en medio unida por una línea vertical, al presionar el botón de arriba se abrirá la paleta de bloques, para desplazarse a través de esta paleta presione los botones izquierda-derecha /arriba-abajo. Hay 2 tipos de bloques el primero de acción y el segundo de esperar el indicativo con el que podrá diferenciar el de acción es una pequeña flecha en la parte superior derecha y el indicativo de esperar es un reloj de arena pequeño en total se encuentran 6 bloques de acción diferentes y 11 de espera. Después de encontrar el bloque que desea, posiciónese sobre él y presione el botón del centro del EV3, al presionarlo este lo dirigirá a su programa y le mostrara en la secuencia el bloque elegido. Para desplazarse por los bloques utilice los botones del EV3 izquierda-Derecha y para cambiar los ajustes de un bloque en específico presione los botones Arriba-Abajo, puede así también en estas configuraciones cambiar en el estado de espera tiempos y en el estado de acción cambiar la dirección del recorrido del EV3. Grupo de Investigación Materiales para el Mobiliario - MATERMOB Centro tecnológico del Mobiliario, Servicio Nacional de Aprendizaje - SENA Regional Antioquia. Tel: (57 4) 5129290 IP 43290 Calle 63 No. 58B-03, Itagüí-Antioquia http://centrotecnologicodelmobiliariosena.blogspot.com/p/matermob.html

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¿Cómo eliminar bloques? Para poder eliminar un bloque resalte el bloque posicionándose sobre él y presione el botón de arriba de su EV3 y a continuación busque en el menú el bloque de papelera que se encuentra en la esquina izquierda y presione el botón del centro esto habrá eliminado su bloque. Figura 14 Eliminar Bloques

¿Cómo Ejecutar un programa? Utilice el botón de izquierda y desplácese al bloque de inicio al comienzo del programa y presione el botón del medio y esto ejecutara la programación realizada.

Figura 15 Ejecutar Programa

¿Cómo guardar y abrir un programa? Para guardar un programa desplácese al icono de guardar en el lado izquierdo de la pantalla al lado del bloque de inicio y a continuación se le solicitara que ingrese un nombre manualmente y presione el bloque Cuando haya finalizado para consultar lo que ha sido guardado diríjase a la carpeta “BrkProg_SAVE” desde la pantalla de archivos. Figura 16 Abrir programa

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CAPÍTULO V: PROGRAMACIÓN Y CONTROL POR SOFTWARE

Para la programación del robot ensamblado, utilizaremos el programa EV3 lenguaje grafico basado en LABVIEW® de National Instrument®. Además es necesario distinguir entre los programas que van a permitir que el robot opere de forma autónoma y de forma remota como lenguajes opcionales se encuentran: Robotics Studio, C#, Perl, JAVA, Ruby,

IDENTIFICACIÓN SOFTWARE:

Área de programación

Editor de acciones

Área de programación e interacción del usuario

Bloques interactivos de programación

Figura 17 Identificación del Software

Información de dispositivos conectados y versión de Software

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El software de programación delos kits consta de un entorno gráfico con cinco secciones principales como lo muestra la Figura 17: 1. Área de programación e interacción del usuario. 2. Bloques de programación: Similares al software anterior estos son los bloques interactivos. 3. Área de dispositivos conectados, versión de software e información sobre el hardware. 4. Editor de acciones donde podrá encontrar la interacción que tiene con el bloque de la acción seleccionada. 5. Área de programación aquí se encuentra los selectores el menú de guardado de trabajo de zoom entre otras ayudas.

IDENTIFICACIÓN BLOQUES Y ACCIONES: En el bloque de programación encontrara distintas acciones y estas se encuentran divididas dependiendo del uso que necesite y el bloque con el que va a realizarse la acción a continuación encontrara las acciones interpretadas de izquierda a derecha.

Figura 18 Bloques de acción

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

Motor medio. Motor largo. Movimiento directo. Mover tanque. Acciones en el display. Sonidos. Status del panel LED del display. Grupo de Investigación Materiales para el Mobiliario - MATERMOB Centro tecnológico del Mobiliario, Servicio Nacional de Aprendizaje - SENA Regional Antioquia. Tel: (57 4) 5129290 IP 43290 Calle 63 No. 58B-03, Itagüí-Antioquia http://centrotecnologicodelmobiliariosena.blogspot.com/p/matermob.html

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Figura 19 Bloques de avance

1. 2. 3. 4. 5.

Inicio. Esperar. Loops. Switch. Loop activado o desactivado.

Figura 20 Bloques de sensores

1. Botones del bloque EV3. 2. Sensor de color. 3. Sensor de giro. 4. Sensor infrarrojo. 5. Motor de rotación. 6. Sensor de temperatura (no incluido en todos los modelos EV3). 7. Tiempo de la acción. 8. Sensor de tacto. 9. Sensor ultrasonido. 10. Medidor de sonido. 11. Sensor de sonido.

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Figura 21 Bloques de datos

1. Variable. 2. Constante. 3. Operaciones array. 4. Operaciones lógicas. 5. Matemáticas. 6. Rondas. 7. Comparaciones. 8. Rangos. 9. Textos. 10. Limites

Figura 22.Bloques avanzados

1. Acceso a archivos. 2. Ingreso de datos. 3. Mensajes. 4. Mantener despierto. 5. Conexión bluetooth. 6. Detener. 7. Rango de sensores. 8. Regular motores. 9. Invertir motor. 10. Detener programa Grupo de Investigación Materiales para el Mobiliario - MATERMOB Centro tecnológico del Mobiliario, Servicio Nacional de Aprendizaje - SENA Regional Antioquia. Tel: (57 4) 5129290 IP 43290 Calle 63 No. 58B-03, Itagüí-Antioquia http://centrotecnologicodelmobiliariosena.blogspot.com/p/matermob.html

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CONEXIÓN PC-ROBOT

Después de que la programación haya quedado como en la siguiente figura:

Figura 23 Icono de Proceso de movimiento

Después de haber conectado vía USB nuestro robot buscaremos en el panel de configuración el botón “EV3 WINDOW” Y nos mostrara el recuadro de la Figura 24 y con sus respectivas opciones de configuración

Figura 24 Estados del EV3

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PARÁMETROS DE CONFIGURACIÓN

Entrada Detalles de los motores conectados, en este ejemplo el robot está conectado a los puertos B y C.

Dirección Sentido de avance del robot hacia adelante, hacia atrás o detenerse.

Manejo Configuración del volante, que rueda se va a mover, en este ejemplo las 2 (C y B) van a avanzar al mismo tiempo)

Potencia Potencia del robot, en este ejemplo avanzara 75%

Duración Duración de la rotación del robot (pasos) en este ejemplo 1 rotación, avance del robot de 1 paso.

Acción siguiente Detalles de la acción a realizar al final del ciclo: detenerse o rodar libremente

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ACCIONES IMPORTANTES.

Estas acciones permiten al software realizar importantes acciones tanto así que permite al usuario tener la posibilidad de la interacción con nuestro EV3. 1. Descargar nuestras programaciones al dispositivo 2. Descargar y correr la programación en el bloque EV3. 3. Descargar y correr la acción seleccionada. 4. Cargar al software los desarrollos en nuestro sistema Figura 25.Panel de acciones

CONTROL A TRAVÉS DE APLICACIONES MÓVILES Robot Commander es la app de control oficial de LEGO® MINDSTORMS®. Se puede descargar GRATIS en la mayoría de los dispositivos inteligentes; Robot Commander se conecta por Bluetooth al brick inteligente EV3. Esta app fácil de usar te permite interactuar con tus robots EV3 sin siquiera conectarlos a un computador

Figura 26 Aplicación de control desde dispositivos móviles (LEGO® 2013) Grupo de Investigación Materiales para el Mobiliario - MATERMOB Centro tecnológico del Mobiliario, Servicio Nacional de Aprendizaje - SENA Regional Antioquia. Tel: (57 4) 5129290 IP 43290 Calle 63 No. 58B-03, Itagüí-Antioquia http://centrotecnologicodelmobiliariosena.blogspot.com/p/matermob.html

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CAPÍTULO VI: PROGRAMACIÓN DE SENSORES

SENSOR DE TACTO

A partir de las instrucciones de la página 40 paso 26 hasta la página 43 del manual de usuario, acople el sensor de tacto al ensamble deseado. Recuerde instalarlo en la parte frontal y conectar cable en el puerto número 1. Puert o1

Edubrick We Do™ Guía Robótica LEGO® MINDSTORMS®

Avanzar hasta chocar Como referencia tomaremos la misma acción anterior con la opción MOVE BLOCK pero con la diferencia que en la duración seleccionaremos “UNLIMITED” dando como resultado el siguiente diagrama:

Figura 27 Secuencia de acción Grupo de Investigación Materiales para el Mobiliario - MATERMOB Centro tecnológico del Mobiliario, Servicio Nacional de Aprendizaje - SENA Regional Antioquia. Tel: (57 4) 5129290 IP 43290 Calle 63 No. 58B-03, Itagüí-Antioquia http://centrotecnologicodelmobiliariosena.blogspot.com/p/matermob.html

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Después de haber configurado esta pieza se procede a adjuntar el símbolo del sensor de tacto a la secuencia de la Figura 23 y se procede a configurar los parámetros respectivos

Figura 28 Secuencia de tacto

Finalmente, se configuran los parámetros y el programa queda listo para descargar al robot y ejecutarse hasta chocar:

Control  Sensor. Sensor  Touch. Port  1. Puerto de conexión del sensor. Action  Pressed, actúa al presionar el sensor.

SENSOR DE LUZ

Al igual que el sensor de tacto, este sensor permite detener el robot una vez encuentre un obstáculo al momento de avanzar. Robot

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Construya el soporte del sensor a partir de las instrucciones de la página 32 pasos 22 y 23 del manual de usuario,

Guía básica de ensamblado LEGO®EV3

A continuación, se elige el icono de “Sensor de Luz del panel de acciones” y se añade a la secuencia de acción de la Figura 23 luego de haber creado otra acción de movimiento infinito que se detendrá al detectar un obstáculo.

Figura 29 Secuencia de luz

Finalmente, se configuran los parámetros y el programa queda listo para descargar al robot y ejecutarse hasta encontrar el obstáculo

Control.

 Sensor.

Sensor.

 Light Sensor (Sensor de luz).

Port.

 3, la entrada a la cual conectamos el sensor. Grupo de Investigación Materiales para el Mobiliario - MATERMOB Centro tecnológico del Mobiliario, Servicio Nacional de Aprendizaje - SENA Regional Antioquia. Tel: (57 4) 5129290 IP 43290 Calle 63 No. 58B-03, Itagüí-Antioquia http://centrotecnologicodelmobiliariosena.blogspot.com/p/matermob.html

LEGO MINDSTORMS EDUCATION EV3® Revisión técnica Guía de uso y programación Until.

 <50, luz menor que 50.

Function.

 Generate Light (Luz Reflejada).

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Calibración del sensor

Para calibrar el sensor en la función “view” directamente en el Software: menú principal ViewReflect light Port 3

Se debe de medir la luz en una superficie clara y también en una oscura en busca de un punto intermedio entre las dos, es decir, Si la medición sobre el color claro es 60 y sobre la línea negra es 40, entonces se elige 50 que sería el punto medio entre las 2

Para finalizar la configuración es necesario un último bloque de movimiento para indicar se detiene al detectar claro u obscuro. En el ejemplo de la , detenerse al encontrar el color oscuro.

Figura 30 Secuencia de colores.

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SENSOR DE SONIDO:

Construya el soporte del sensor a partir de las instrucciones de la página 24 paso 18 del manual de usuario

Guía básica de ensamblado LEGO®E

En el panel de configuración de los bloques de “LOOP” elegiremos el parámetro de sensor de sonido el cual se debe de ajustar la sensibilidad para que opere cuando se realice una acción en voz alta ejecutando el siguiente LOOP.

Figura 31 Secuencia de Loop.

En el panel de configuración del loop de esta acción pondremos los siguientes parámetros: Grupo de Investigación Materiales para el Mobiliario - MATERMOB Centro tecnológico del Mobiliario, Servicio Nacional de Aprendizaje - SENA Regional Antioquia. Tel: (57 4) 5129290 IP 43290 Calle 63 No. 58B-03, Itagüí-Antioquia http://centrotecnologicodelmobiliariosena.blogspot.com/p/matermob.html

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Figura 32 Secuencia de voz

Parámetros Control

 Sensor.

Sensor

Sound Sensor.

Port

2 el puerto de entrada al que se conectó.

Until

 pondremos la barra en el medio para que se ejecute cuando suene algo fuerte y que sea igual a 50.

SENSOR DE ULTRASONIDO

Instalaremos el sensor de ultra sonido con el cual tendremos la capacidad de medir la distancia entre los objetos. Se debe recordar que en telas o superficies muy rugosas no reflejan muy bien el sonido en la siguiente secuencia realizaremos que nuestro robot avance hasta encontrarse a 20cm de una pared

Robo t

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Comenzaremos tomando el bloque de movimiento esperaremos a que la distancia sea menor que 20 cm y luego nos volveremos a detener. Recordemos que el puerto de conexión será el número 4.

El sensor ultrasonido lo debemos de ubicar en la parte de adelante para que así esta secuencia sea bien reconocida luego de haberlo instalado nos dirigiremos a nuestro programa donde debemos tener una secuencia similar a esta:

Figura 33 secuencia de ultrasonido

Y en el panel de configuración debemos de tener los siguientes parámetros:

Figura 34 Configuración sonido

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CAPÍTULO VII: CONDICIONALES, INTRODUCCIÓN Y USO.

En la programación del EV3 también se utilizan los condicionales pero el problema de estos mismos es que el condicional tiene que estar sujeto a una serie de reglas que le permite realizar la acción que el usuario determine. En el caso del condicional “espere por” si la condición no se da el programa no pasa al siguiente bloque para eso se recomienda utilizar el método “IF” que en el caso del software de EV3 se llama “SWITCH”.

Ejemplo: Si programamos nuestro robot para que este pregunte si la condición del ultrasonido es menor a 20cm nos detenemos de lo contrario se seguirá avanzando

Al llegar al punto de que el robot se aleja lo podremos tomar y alejar más de 20 cm de nuevo y veremos cómo nuestro robot sigue su camino hasta de nuevo encontrarse con un obstáculo.

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CAPÍTULO VII: EFECTOS.

VISUALIZACIÓN

El bloque “Display” nos permite visualizar en la pantalla de nuestro EV3 texto, imágenes y también el poder diseñar nuestros propios diseños.

Figura 35 Configuración de visualización

En el panel de configuración se tienen los siguientes parámetros los cuales permitirán al usuario una interacción más útil al momento de usarlo los parámetros son los siguientes: Action

Texto/Imagen/Dibujo.

Display

Borrar.

File

Lo que queremos mostrar en nuestra pantalla.

Position

En qué posición.

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Ejemplo: Ojos hacia la izquierda: Se debe de realizar la siguiente ejecución:

El bloque naranjado indica que espere 1 segundo para realizar la acción en el panel de configuración la acción seria dibujo y seleccionamos la mirada a elección y finalmente lo ejecutaremos.

SONIDO En el panel de configuración se encuentra el icono de sonido el cual nos permite emitir voces y tonos creados por nosotros mismos.

Figura 36 Configuración de sonido

En el panel de configuración nos encontraremos con los siguientes parámetros:

Action

 podemos elegir entre sonido pregrabado o un tono musical.

Control

 Emite sonidos o lo terminamos de emitir.

Volumen

 Nivel de volumen del sonido.

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Función

 Podemos repetir un sonido.

File

 Elección del sonido si el seleccionado está en “action”.

Wait

 Espera que se complete el sonido y continúa con el siguiente bloque.

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CAPÍTULO IX: COMUNICACIONES.

Importante: Para continuar este paso asegúrese de que las baterías del EV3 estén completamente cargadas y tener un EV3 adicional armado para que sea efectiva esta comunicación.

BLUETOOTH Nuestro robot se puede comunicar con otro EV3 pero antes que realizar esta conexión debe cumplir los siguientes 2 requisitos: 1. Autorizados mediante el software. 2. Conectarse mediante el siguiente procedimiento. Debemos seleccionar cual será nuestro EV3 maestro y seleccionar en el menú principal del software la opción BluetoothSearch, cuando la búsqueda finalice seleccione el EV3 secundario y escoja entre la conexión 1,2 o 3. Luego debemos ingresar una clave en ambos EV3 y aprenderemos los parámetros de los iconos BLUETOOTH.

Conexión Saliente: con este método es posible enviar información y en su panel de configuración se constituyen los siguientes parámetros: Connection  Indica a quien se le envía el mensaje si es el maestro y le envía información a los esclavos estos deben ser las conexiones 1,2 o 3 y si es de algún esclavo nosotros debemos de tener la conexión 0. Message  Puede ser números, texto

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Mailbox  Hay 10 casillas disponibles y cada casilla puede almacenar hasta 5 mensajes. Conexión Entrante: este método permite recibir mensajes de otros NXT en este caso siendo el robot maestro quien nos controle los parámetros son los siguientes: Message  Puede ser numérico o disparar una alerta. Mailbox  Se puede especificar en una casilla que quiera leer.

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CAPITULO X BLOQUES AVANZADOS Los bloques que se utilizan en la programación del robot se encuentran situados en la parte inferior del Área de documento de programación. Basta con arrastrar y colocar un bloque desde esta parte inferior al área de documento de programación. Según su tipo y naturaleza estos bloques se organizan en paletas o categorías identificadas por un color característico. En la imagen se observa los bloques avanzados o Advanced Blocks

Figura 37 Bloques Avanzados EV3

Los bloques avanzados cuentan con una variedad de funciones distintas que nos permiten integrarle al programa que se descarga al robot, tales como: Acceder a un archivo, Registrar datos, Mantener activado entre otros. Acceso al archivo El bloque Acceso al archivo le permite leer y escribir datos en archivos y desde archivos en el bloque EV3

Figura 38 Acceso Al Archivo EV3

Registro de datos Grupo de Investigación Materiales para el Mobiliario - MATERMOB Centro tecnológico del Mobiliario, Servicio Nacional de Aprendizaje - SENA Regional Antioquia. Tel: (57 4) 5129290 IP 43290 Calle 63 No. 58B-03, Itagüí-Antioquia http://centrotecnologicodelmobiliariosena.blogspot.com/p/matermob.html

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El bloque registro de datos puede utilizarse para reunir y guardar los datos de los sensores.

Figura 39 Registro de datos EV3

Enviar Mensajes El bloque Enviar Mensaje se utiliza para enviar y recibir mensajes via Bluetooth entre cerebros EV3. Para enviar o recibir mensajes los cerebros deben estar conectados via Bluetooth.

Figura 40 Bloque Mensajes EV3

Conexión Bluetooth El bloque Conexión Bluetooth se utiliza para encender o apagar el Bluetooth, conectarse a otro dispositivo, o para cerrar la conexión con otro dispositivo.

Figura 41 Conexion Bluetooth EV3

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Mantener Activo El bloque Mantener activo reinicia el temporizador de suspensión del EV3. Se utiliza este bloque cuando el programa necesita esperar más tiempo que el del ajuste de suspensión del cerebro.

Figura 42 Mantener Activo EV3

Valor del sensor sin procesar El bloque valor del sensor sin procesar muestra la lectura del sensor sin procesar, que es un valor entre 0 y 1023.

Figura 43 Valor sensor sin procesar EV3

Motor sin regular El bloque Motor sin regular controla tanto los motores medianos como los grandes. Puede encender un motor y controlar su nivel de potencia

Figura 44 Motor sin regular EV3

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Invertir el motor El bloque Invertir el motor cambia la dirección de rotación de un motor. Cuando invierte la dirección de un motor, un bloque de programación que normalmente hace que el motor gire en sentido horario hará que gire en sentido anti horario.

Figura 45 Invertir el motor EV3

Detener el programa El bloque Detener el programa finaliza de inmediato cualquier secuencia de bloques de programación y termina el programa. Puede colocar un bloque Detener programa al final de cualquier secuencia en su programa, incluyendo las secuencias que aparecen dentro de un bucle.

Figura 46 Detener el programa

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CAPITULO X APLICACIONES

ROBOT SEGUIDOR DE LÍNEA: Puntos para tener en cuenta en esta programación 1. Valor del umbral del color: Según lo referenciado en la explicación sobre el bloque de sensor de color este compara automáticamente los valores promedios dando así unas lecturas ligeras. 2. Velocidad Máxima: El bloque del motor determina la velocidad si esta esta demasiada alta su duración se puede ver afectada. 3. Condiciones de giro y avance: Una energía más baja permitirá la robusteza para que pueda tomar vueltas más apretadas, mientras más arriba la energía más rápidamente se realizara la conducción. Programación:

Figura 47 Seguidor de línea (Guille NXT electro identidad 2012)

ROBOT CON ROTACIÓN: Grupo de Investigación Materiales para el Mobiliario - MATERMOB Centro tecnológico del Mobiliario, Servicio Nacional de Aprendizaje - SENA Regional Antioquia. Tel: (57 4) 5129290 IP 43290 Calle 63 No. 58B-03, Itagüí-Antioquia http://centrotecnologicodelmobiliariosena.blogspot.com/p/matermob.html

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Puntos para tener en cuenta en esta programación: 1. El motor A tiene como valor de potencia el número 75 y el motor D tiene como valor el número de potencia -75 lo cual permite que un motor vaya hacia el frente y otro en reversa .Este tipo de conducción técnicamente se llama “conducción de tanque”. 2. Se finaliza con un segundo de espera y se frenan los motores. 3. Debe revisar que las conexiones entre el ladrillo y el robot se encuentren bien ya que si no es así ocasionara un cruce en las conexiones y las acciones del robot. Programación:

Figura 48 Rotación en eje interno (Centro educacional y tecnología, 2012)

ROBOT CON GIRO: Puntos para tener en cuenta en esta programación: 1. El motor A este iniciado en un valor de potencia igual a 75 y el motor D está iniciando con el valor 0. Esto sucederá por 3 rotaciones por rueda 2. Nuevamente hay una espera de un segundo para proceder a detener los motores.

Programación: Grupo de Investigación Materiales para el Mobiliario - MATERMOB Centro tecnológico del Mobiliario, Servicio Nacional de Aprendizaje - SENA Regional Antioquia. Tel: (57 4) 5129290 IP 43290 Calle 63 No. 58B-03, Itagüí-Antioquia http://centrotecnologicodelmobiliariosena.blogspot.com/p/matermob.html

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Figura 49 Rotación en eje externo (Centro educacional y tecnología, 2012)

ROBOT CON AVANCE: Puntos para tener en cuenta en esta programación: 1. En el primer bloque usar la potencia 75 para ambos motores utilizando el contador de unidades con el valor 3 y usar luego el freno. 2. El tercer bloque genera la misma dirección que el primero pero en dirección opuesta lo que hará al robot retroceder. 3. El segundo bloque es para esperar por 3 segundos. 4. Los bloques 4 y 5 son para esperar por un segundo y detener los motores inmediatamente.

Programación:

Figura 50 Avance con giro (Centro educacional y tecnología, 2012)

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DESPLAZAMIENTO DEL ROBOT 4 PASOS HACIA ADELANTE:

Iniciamos nuestro programa EV3 y a continuación nos desplazaremos hasta el menú izquierdo donde encontraremos la figura que tiene los engranajes (Move Block) y lo desplazaremos al área de trabajo en la posición de inicio (Start) quedando de la siguiente manera:

Figura 51 Entorno de programación

Figura 52 Bloque de movimeinto

Al hacer click en los Move Block se desplegará un menú en la parte inferior que se denomina MOVE, el cual está configurado en los puertos de entrada B y C (motores) con avance frontal al 75% de potencia, activados a una duración de 4 rotaciones del motor (4 pasos) y después frenar

Figura 53 MOVE, entorno de configuración de movimiento

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CONCLUSIÓN

Los resultados obtenidos mediante la investigación y la práctica de estas metodologías en los aprendices dan a corroborar la utilidad de la forma de trabajo introductoria donde se evidencia la utilización de forma intensiva y valoraciones positivas donde los conceptos teóricos aprendidos se ven reforzados en los aprendices ya que se puede observar el resultado de un arduo camino de aprendizaje en un dispositivo físico y se puede realizar interacción mediante mundo real-maquina. También con ello se afianza al estudiante una visión más aplicada en la programación con un mejor enfoque práctico que podrá ayudarle en su futuro profesional como ingeniero.

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AGRADECIMIENTOS

Servicio Nacional de aprendizaje SENA. Centro Tecnológico del Mobiliario Yuliana Andrea Areiza (Grupo investigación MATERMOB) Byron Suarez (Instructor de mecanismos automatizados) Juan David Quiros Restrepo (Aprendiz ADSI). Oliver Fernando Charry (Aprendiz ADSI). Florida International University Library Juan Diego Gaviria (Gestor Tecnoparque Nodo Rionegro). Jorge Enrique Gomez (Instructor LEGO ) Línea de Electrónica y Telecomunicaciones del Tecnoparque Nodo Medellín. Línea de Electrónica y Telecomunicaciones del Tecnoparque Nodo Rionegro

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REFERENCIAS

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