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Construcción y Programación de Robot Minisumo

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Este tutorial de construcción y programación de un robot minisumo para competiciones de minisumo está motivado por el Taller de construcción de Robot Minisumo celebrado el 15 de marzo del 2019 en el CEIP Obispo Blanco dentro del Arduino Day 2019 de Logroño https://www.aprendiendoarduino.com/talleres-arduino/arduino-day-logrono-2019/ y el posterior taller de perfecionamiento celebrado el 9 de mayo en el Área UR-Maker de la Universidad de La Rioja

Con el objetivo de acercar la robótica y la programación a los niños, proponemos un taller donde fabricar y programar un robot de sumo autónomo. El hardware y el software para fabricarlo y programarlo es libre y abierto. Los robots de sumo competirán por pares en un dohyo (tablero circular). El robot ganador será el que logre sacar a su contrincante fuera del dohyo.

También aprovechamos este taller para preparar los robots de minisumo para la competición en el 1er encuentro maker en tierra de Estella: https://encuentromaker.dictelweb.org/

Repositorio github de este tutorial: https://github.com/jecrespo/Robot-MiniSumo

Chasis impreso en 3D: https://www.thingiverse.com/thing:3525719

Robots Minisumo

Este robot minisumo ha sido diseñado desde cero nos hemos basado en este robot: https://www.instructables.com/id/SimpleSumo-Educational-Fighting-Robots/

Se ha simplificado al no tener brazos ni botones de sensores de pulsación. El diseño 3D se ha rehecho desde el principio. Se trata de un fork del SimpleSumo robot kit https://www.instructables.com/id/SimpleSumo-Educational-Fighting-Robots/

Existen muchos tutoriales de robots minisumo como:

Reglas Competiciones Minisumo

Para un conjunto de reglas serias ver: Unified Sumo Robot Rules

Para un conjunto de reglas divertidas de leer ver: fully illustrated guide to robot sumo rules

Más enlaces con reglas de competiciones de robots sumo en español:

Lista de Materiales

Los materiales deben ser iguales o similares en dimensiones para encajar en el diseño del chasis:

Coste Aproximado Materiales Robot Minisumo: 20€

Construcción Robot

El chasis impreso en 3D consiste en dos piezas, en la pieza inferior se coloca el portapilas y los tres sensores IR TCRT5000 sujetos con tornillos. Luego se colocan los dos servos con las ruedas y el sensor de distancia ultrasónico HC-SR04 en los huecos a tal efecto.

Chasis impreso en 3D: https://www.thingiverse.com/thing:3525719

Sobre la pieza superior se coloca la placa de expansión de Arduino nano y el Arduino ya instalado.

Una vez todo colocado, se conectarán los cables usando los jumpers dupont.

La parte principal para las conexiones es la Arduino Nano Expansion Board. Esta placa dispone de una expansión de los puertos del Arduino Nano junto con un pin de VCC y otro de GND para cada pin del Arduino.

Buena explicación de la expansion board: http://dyor.roboticafacil.es/en/arduino-intro/

Datasheet: https://roboticafacil.es/datasheets/nano_io_shield.pdf

Arduino nano data sheet:

Otro modelo de placa:

Conexionado de Placa y Dispositivos

Conexiones:

DispositivoPin Arduino
Sensor Suelo IR Izquierdo2
Sensor Suelo IR Derecho3
Sensor Suelo IR Trasero4
Sensor Ultrasónico Distancia5 (Trigger), 6 (Echo)
Servo Rueda Derecha9
Servo Rueda Izquierda10
Buzzer12

Esquema Fritzing:

Imagen en Github: https://github.com/jecrespo/Robot-MiniSumo/blob/master/Robot%20Minisumo%20Sketch_bb.jpg

Esquema en Github: https://github.com/jecrespo/Robot-MiniSumo

Ejemplo parecido donde obtener algunas partes de Fritzing: http://fritzing.org/projects/bender-dyor

Programación por Bloques

Para programar el robot minisumo usaremos mBlock: http://www.mblock.cc/mblock-software/

Existen varias opciones:

Para la programación se ha usado la versión 3.4.12 de mBlock y no ha sido necesario instalar ninguna extensión.

Para programar es necesario usar el modo Arduino, que se selecciona desde edit – Arduino Mode. Si se usa un Arduino Nano, en boards poner Arduino UNO, si se selecciona Nano (mega328) no funciona.

En caso que no cargue, comprobar si el Arduino Nano tiene el bootloader viejo, en ese caso habrá que actualizar el bootloader o sino usar el IDE de Arduino y usar el bootloader antiguo como se explica en el siguiente punto.

Los códigos en mBlock usados se pueden encontrar en: https://github.com/jecrespo/Robot-MiniSumo/tree/master/Firmware%20mBlock

La primera parte de la programación es hacer las funciones básicas y ponerlas todas en un código de test que compruebe que funcionen los motores y todos los sensores y buzzer.

Funciones básicas a programar:

  • Marcha adelante
  • Marcha Atrás
  • Gira derecha
  • Gira Izquierda
  • Para
  • Pita (se pueden hacer diferentes tonos para identificar qué hace, por ejemplo inicio, detecta linea, detecta oponente, etc…)
  • Detecta distancia
  • Detecta linea (diferencia entre derecha, izquierda y trasero)

Los bloques de funciones básicas quedan así:

En mi caso en lugar de poner 0 y 180 para máxima velocidad de los servos (giro izda. y dcha.) he puesto 15 y 165 que funciona mejor.

El código de prueba es:

Este código comprueba el correcto funcionamiento de los motores y los movimientos, así como el buzzer y los sensores IR de suelo y el sensor de distancia ultrasónico.

Fotos

Frontal:

Lateral

Trasera

Bajo

Hardware para Robótica Educativa

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No hay duda de que actualmente la programación y la robótica están cada vez más presente en nuestro sistema educativo en todos sus niveles, desde la Educación Infantil hasta la Enseñanza Universitaria.

Lo que se conoce como Robótica Educativa es un método de aprendizaje basado en la corriente pedagógica del constructivismo que tiene como objetivo el diseño, ensamble y puesta en funcionamiento de creaciones propias.

Permite desarrollar conocimientos tanto científicos como tecnológicos, así como de  otras disciplinas con las que se encuentra estrechamente relacionada. En particular se emplea la Educación STEM,  acrónimo en inglés de Science, Technology, Engineering and Mathematics, en la que se tratan estas cuatro grandes áreas de conocimiento de manera integrada en lugar de como áreas de conocimiento independientes.

Como recurso educativo, la programación de robots, permite trabajar en el aula  aspectos como la creatividad, el pensamiento lógico, capacidades organizativas, desarrollo de la psicomotricidad fina, aprendizaje basado en proyectos, resolución de problemas o el fomento del trabajo colaborativo.

Muchos de los kits para iniciarse en la electrónica y programación de robots destinados a la educación están basados en Arduino. De este modo,  los estudiantes pueden adentrarse en la robótica gracias a este software y hardware de desarrollo libre.

Arduino es un conjunto de herramientas de software y plataformas de hardware de código abierto, basadas en una placa que incluye circuitos electrónicos con entradas y salidas, analógicas y digitales, que conectan el mundo físico con el mundo virtual para crear desde procesos simples hasta «cosas» inteligentes, conectadas e interactivas como robots. Con estas placas es posible enviar o recibir información de cualquier sistema electrónico conectado a él. Son capaces de leer entradas (luz en un sensor o un dedo en un botón) y convertirlo en una salida (activar un motor o encender una luz).

Kits para robótica educativa: https://www.ro-botica.com/tienda/robotica-educativa

Productos de Robótica Educativa: https://www.ro-botica.com/educacion-productos/

Niveles por Edades:

Y mucho más en http://ro-botica.com/

Escornabot

Escornabot es un proyecto de código/hardware abierto cuyo objetivo es acercar la robótica y la programación a los niños y niñas.

El Escornabot básico puede programarse con los botones para ejecutar secuencias de movimientos. A partir de aquí, la imaginación es el único límite en las posibilidades.

Principales características:

  • Lo haces tú. Y tus alumnos, hijos, primos pequeños… Cualquiera puede ayudar participando en el proceso desde el principio. El placer de fabricar tu propio escornabot hace que sea una experiencia estupenda, sobre todo si hay niños participando.
  • Es un proyecto de hardware abierto (OSHW) y software libre (FOSS) y puedes adaptar sus características a tus necesidades: ponerle sensores, leds, cambiar la apertura del ángulo de giro, la distancia que avanza… cualquier cosa que se te ocurra.
  • Es (por precio) más asequible que otros robots educativos comerciales. Montar un escornabot puede costar menos de 20€ si sabes donde comprar los componentes (por internet). Este precio no es su valor porque lleva tiempo de trabajo y otros costes indirectos (especialmente la impresión 3D de las piezas).

Más información:

MakeBlock

MakeBlock es la marca del hardware para el que está desarrollado mBlock, pero que también podemos usar con Arduino, puesto que sus robots educativos están basados en Arduino.

Makeblock Co., Ltd es un proveedor líder de soluciones de educación STEAM. Dirigida a los mercados educativos y de entretenimiento de STEAM para escuelas, instituciones educativas y familias, Makeblock ofrece el hardware, software, soluciones de contenido y competencias de robótica de primer nivel más completos.

Makeblock Education: http://education.makeblock.com/

Enlaces:

Learn de makeblock: http://learn.makeblock.com/en/

Catálogos:

Imprimir en 3D las piezas de MakeBlock (ver estructural parts): https://grabcad.com/library/data-of-makeblock-parts-1

Makeblock dispones de distintos tipos de kits:

Placas MakeBlock

Placa basadas en Arduino

Shield para convertir un Arduino en un makeblock Me UNO Shield:

Makeblock mBot

mBot es un Kit de robot educativo de nivel básico. Fácil de construir con la guía de montaje incluida,  3 modos de control preestablecidos y programación basada en bloques

Enlaces

Robot Educativo mBot:

Makeblock Ranger

El mBot Ranger es un kit que te permite construir 3 robots diferentes

  • Robot todo-terreno con ruedas tipo oruga
  • Robot de 2 ruedas capaz de mantenerse estable gracias a su giróscopo
  • Robot de 3 ruedas para realizar maniobras complicadas

Enlaces:

Libro: https://www.zambeca.cl/tiendaOficial/documentos/MakeBlock/Divirtiendome_con_mBot_Ranger.pdf

Edison

Edison es un robot programable diseñado para ser un recurso de enseñanza STEM completo para la educación sobre codificación y robótica para estudiantes de 4 a 16 años de edad.

Más información:

mOway

El objetivo de mOway es hacer la robótica accesible a todo el mundo que quiera desarrollar aplicaciones de robótica, despertar el interés en la programación e introducirla en toda la sociedad.

Queremos crear un producto para todas las edades. La misma herramienta para diferentes lenguajes de programación y para diferentes niveles, la cual está lista para trabajar y obtener resultados desde el principio. Un robot con el que el único límite es tu imaginación.

Web: http://moway-robot.com/es/inicio/

Kits mOway: http://www.ro-botica.com/tienda/mOway/

Moway: http://www.ro-botica.com/tienda/mOway/

mOwayduino: https://www.ro-botica.com/Producto/robot-mOwayduino-basado-en-ARDUINO/

Otros Kits de Robotica Educatica

Littlebots: https://www.littlearmrobot.com/

Fischertechnik:

Lego® Education

Kits para montar: