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Programación Básica Node-RED

Node-RED es un motor de flujos con enfoque IoT, que permite definir gráficamente flujos de servicios, a través de protocolos estándares como REST, MQTT, Websocket, AMQP… ademas de ofrecer integración con apis de terceros, tales como Twitter, Facebook, Yahoo!…

Más información: https://about.sofia2.com/2016/11/16/que-es-nodered/

Historia de Node-RED: https://nodered.org/about/#history

Conceptos básicos de nodered: https://nodered.org/docs/user-guide/concepts

  • Nodo: Un nodo es el bloque de construcción básico de un flujo. Los nodos se activan al recibir un mensaje del nodo anterior en un flujo o al esperar algún evento externo, como una solicitud HTTP entrante, un temporizador o un cambio de hardware GPIO. Procesan ese mensaje o evento y luego pueden enviar un mensaje a los siguientes nodos del flujo.
  • Nodo de Configuración: Un nodo de configuración (config) es un tipo especial de nodo que contiene una configuración reutilizable que los nodos regulares pueden compartir en un flujo.
  • Flow (Flujo) Un flujo se representa como una pestaña dentro del espacio de trabajo del editor y es la forma principal de organizar los nodos. El término “flujo” también se utiliza para describir informalmente un conjunto único de nodos conectados. Por lo tanto, un flujo (pestaña) puede contener múltiples flujos (conjuntos de nodos conectados).
  • Contexto: El contexto es una forma de almacenar información que se puede compartir entre nodos sin usar los mensajes que pasan a través de un flujo. Hay tres tipos de contexto:
    • Nodo: solo visible para el nodo que establece el valor
    • Flujo: visible para todos los nodos en el mismo flujo (o pestaña en el editor)
    • Global: visible para todos los nodos
  • Mensaje: Los mensajes son los que pasan entre los nodos en un flujo. Son objetos simples de JavaScript que pueden tener cualquier conjunto de propiedades. A menudo se les conoce como msg dentro del editor. Por convención, tienen una propiedad llamada “payload” que contiene la información más útil.
  • Subflow: Un subflujo es una colección de nodos que se contraen en un solo nodo en el espacio de trabajo. Se pueden usar para reducir la complejidad visual de un flujo o para agrupar un grupo de nodos como un componente reutilizable que se usa en varios lugares.
  • Wire: Los cables conectan los nodos y representan cómo pasan los mensajes a través del flujo.
  • Palette (Paleta): La paleta está a la izquierda del editor y enumera los nodos que están disponibles para usar en los flujos. Se pueden instalar nodos adicionales en la paleta utilizando la línea de comandos o el Administrador de paletas.
  • Workspace: El área de trabajo es el área principal donde se desarrollan los flujos arrastrando nodos de la paleta y conectándolos. El espacio de trabajo tiene una fila de pestañas en la parte superior; uno para cada flujo y cualquier subflujo que se haya abierto.
  • Barra Lateral: La barra lateral contiene paneles que proporcionan una serie de herramientas útiles dentro del editor. Estos incluyen paneles para ver más información y ayuda sobre un nodo, para ver el mensaje de depuración y para ver los nodos de configuración del flujo.

Con respecto a Node-RED, se pueden hacer muchas cosas. Desde encender un LED en remoto, crear una API Rest en 5 minutos o conectar con una base de datos InfluxDB para graficar con Grafana. Aunque es visual, se requieren unos conocimientos técnicos en programación y tecnología medios y/o avanzados.

También permite programar en JavaScript funciones que pueden hacer de todo. Node-RED da mucho juego para muchas cosas.

El editor de flujos de Node-RED consiste en una sencilla interfaz en HTML, accesible desde cualquier navegador, en la que arrastrando y conectando nodos entre sí, es posible definir un flujo que ofrezca un servicio.

Como vemos, el editor se estructura como un entorno gráfico sencillo con:

  • Paleta de Nodos: Muestra todos los nodos que tenemos disponibles en nuestra instalación. Como veremos más adelante, existe un repositorio de nodos desarrollados por otros usuarios e incluso podemos crear e instalar nuestros propios nodos.
  • Editor: Nos permite arrastrar nodos desde la paleta y conectarlos. De este modo iremos creado el flujo de operación. El lienzo de node-red no tiene límites y se puede hacer zoom.

Asimismo, seleccionando cada nodo, se muestra a la izquierda su formulario de configuración, donde es posible establecer las propiedades concretas de dicho nodo:

Usar el editor: https://nodered.org/docs/user-guide/editor/

En node-Red los nodos se comunican entre sí mediante msg, que es un objeto con propiedades y que podemos añadir propiedades. La propiedad principal es payload, pero puedo añadir las que quiera. Puedo añadir otras propiedades como temperatura.

Los nodos se unen en flujos que se ejecutan en paralelo.

En los nodos con entrada y salida, lo que entra sale y se mantiene la información salvo la que modifiques en el nodo. 

Hay tres propiedades principales y que siempre existen:

  • número de mensaje
  • topic
  • payload

Ejemplo:

  • {“_msgid”:”f5daa4f0.f34888″,”topic”:”timestamp”,”payload”:”2020-03-08T11:53:50.646Z”}

El valor de una propiedad puede ser cualquier tipo de JavaScript válido como:

  • Boolean – true, false
  • Number – eg 0, 123.4
  • String – “hello”
  • Array – [1,2,3,4]
  • Object – { “a”: 1, “b”: 2}
  • Null

Más información sobre los tipos en javascript: https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Web/JavaScript/Data_structures

Disponemos de un debug que nos muestra el objeto y la podemos sacar por pantalla.

Los nodos son la unidad mínima que podemos encontrar en Node-RED. En la parte izquierda de la interfaz podemos ver la lista de nodos que vienen instalados por defecto y organizados en categorías según su funcionalidad.

Hay nodos de entrada, salida, funciones, social, para almacenar datos, etc… Esto muestra la capacidad de Node-RED de comunicarse con otros servicios.

Se pueden clasificar en tres tipos de nodos:

  • Nodos que sólo admiten entradas: sólo admiten datos de entrada para ser enviados a algún sitio como pueda ser una base de datos o un panel de control.
  • Nodos que sólo admiten salidas: son los nodos que sólo ofrecen datos tras recibirlos a través de diferentes métodos como por ejemplo un mensaje MQTT.
  • Nodos que admiten entradas y salidas: estos nodos nos permiten la entrada de datos y luego ofrecen una o varias salidas. Por ejemplo, podemos leer una temperatura, transformarla en grados Celsius y enviarla a otro nodo.

Los nodos los arrastramos al flujo o flow, en inglés. Aquí es donde tendremos la lógica para cada dato a base de ir arrastrando nodos.

Algunos de los nodos disponibles en Node-RED, los nodes de core son: https://nodered.org/docs/user-guide/nodes 

  • Inject: para disparar un flujo manualmente. Inyecta una payload a un topic.
  • Debug: sirve para mostrar mensajes en la zona de debug de Node-RED. Puede habilitarse o deshabilitarse.
  • Function: permite programar un nodo mediante JavaScript, pero es mejor buscar nodos hechos que hagan la función deseada, por ejemplo un temporizador.
  • Change: se usa para modificar las propiedades de un mensaje sin usar funciones
  • Switch: permite que los mensajes sean enrutados a diferentes ramas de un flujo mediante un conjunto de reglas contra el mensaje.
  • Template: se usa para generar texto usando las propiedades de un mensaje.

Trabajar con mensajes en Node-RED: https://nodered.org/docs/user-guide/messages 

Escribir funciones en Node-RED: https://nodered.org/docs/writing-functions 

Existen además muchos tipos de nodos que podemos ver en https://flows.nodered.org/ que son contribuciones de terceros.

Los nodos se organizan en flujos, para organizar los nodos como queramos. Es recomendable agrupar en flujos tareas que tengan relación entre ellos, pero solo a modo organizativo.

En node-red se puede trabajar con variables:

  • Contexto – solo aplica a un nodo
  • Flujo – aplica solo al flujo
  • globales – aplica a todo.

Cookbook de nodered: https://cookbook.nodered.org/ 

Node-RED programming guide: http://noderedguide.com/ 

Administración de node red mediante comando: https://nodered.org/docs/node-red-admin

Running node-red: https://nodered.org/docs/getting-started/running 

Más información: https://programarfacil.com/blog/raspberry-pi/introduccion-node-red-raspberry-pi/ 

Por ejemplo, podemos suscribirnos a un topic de MQTT, recibir un dato de temperatura y mostrarlo en la pantalla de debug:

primer flujo node-red

Pero no sólo podemos hacer esto, también podemos conectar con servicios de terceros como IFTTT, ThingSpeak, Google Home, ThingerIO, etc…

Primeros Flujos

Ejercicios

Hacer un programa que publicando en el topic /raspberrypi/led el texto “on” se encienda y publicando off se apague. 

Hacer un flujo que cada vez que se pulse el botón publique en el topic /raspberrypi/boton el valor recibido

Hacer otro flujo para que al pulsar el botón se encienda al detectar un flanco ascendente y al volver a pulsar se apague.

Solución: https://github.com/jecrespo/Curso-Node-RED

Itinerario Digitalización Profesorado

Con este itinerario se busca que el profesorado desde primaria hasta bachillerato e incluso formación profesional básica y ciclos formativos de grado medio de formación profesional, conozca las nuevas tecnologías libres relacionadas con la programación y la computación física, para utilizarlas en el aula dentro del programa STEM o con aplicaciones específicas para el aprendizaje de otras áreas.

El objetivo es la capacitación del profesorado para la código-alfabetización y pensamiento computacional.

Se presenta el siguiente itinerario desde un nivel básico para ir paso a paso profundizando en sus contenidos:

Iniciación Arduino para Docentes (Nivel 1)20 h
Iniciación Raspberry Pi para Docentes (Nivel 1)20 h
Iniciación a Micro:bit (Nivel 1)20 h
Programación Visual para Arduino (Nivel 2)20 h
Programación Visual para Raspberry Pi (Nivel 2) – EN DESARROLLO20 h
Programación Visual Micro:bit (Nivel 2) – EN DESARROLLO20 h
Proyectos Arduino para Docentes (Nivel 3)20 h
Proyectos Raspberry Pi para Docentes (Nivel 3) – EN DESARROLLO20 h
Robótica Educativa (Nivel 3) – EN DESARROLLO20 h

Ver Anexo I con el material necesario para impartir los cursos de este itinerario.

Iniciación Arduino para Docentes (Nivel 1)

Objetivo

El objetivo de este curso es que el alumno obtenga un conocimiento inicial de la plataforma Arduino y sea capaz de realizar proyectos para aplicar en el aula con cualquiera de las diferentes placas Arduino o compatibles.

Toda la documentación del curso y el código usado es libre y accesible desde https://www.aprendiendoarduino.com/.

Al finalizar el curso el alumno será capaz de:

  • Conocer el HW Arduino
  • Manejar la plataforma Arduino
  • Saber cuándo Arduino es una buena solución a un proyecto o idea.
  • Conocer el lenguaje de programación
  • Conocer el potencial de Arduino en el aula
  • Manejar sensores y periféricos con Arduino

Requisitos Alumnos

No son necesarios requisitos previos de los alumnos para asistir a este curso

Contenido del Curso

  • Primeros Pasos con Arduino
  • IDE Arduino
  • Simuladores Arduino
  • Tipos de Placas y Shields Arduino
  • Hardware Educativo
  • Herramientas de Programación Visual
  • Programación Básica Arduino
  • Componentes Electrónicos
  • Manejo de Sensores

Iniciación Raspberry Pi para Docentes (Nivel 1)

Objetivo

El objetivo de este curso es que el alumno obtenga un conocimiento inicial de la placa de desarrollo basada en linux y sea capaz de instalar, configurar y realizar proyectos sencillos para aplicar en el aula.

Toda la documentación del curso y el código usado es libre y accesible desde https://www.aprendiendoarduino.com/.

Al finalizar el curso el alumno será capaz de:

  • Conocer el HW Raspberry Pi
  • Instalar Raspbian
  • Realizar configuraciones básicas
  • Saber cuándo Raspberry Pi es una buena solución a un proyecto educativo
  • Conocer la programación visual Scratch
  • Aprender a usar el GPIO de Raspberry Pi
  • Manejar sensores y periféricos con Raspberry Pi

Requisitos Alumnos

No son necesarios requisitos previos de los alumnos para asistir a este curso

Contenido del Curso

  • Qué es Raspberry Pi
  • HW Raspberry Pi
  • Tipos de Placas y Hats Raspberry Pi
  • GPIO
  • Instalación Raspbian
  • Programación Scratch
  • Entradas y Salidas Digitales
  • Manejo de Sensores y periféricos

Iniciación a Micro:bit (Nivel 1)

Objetivo

El objetivo de este curso es que el alumno obtenga un conocimiento inicial de la plataforma de programación Micro:bit y sea capaz de realizar proyectos para aplicar en el aula con cualquiera de las diferentes placas Arduino o compatibles.

Toda la documentación del curso y el código usado es libre y accesible desde https://www.aprendiendoarduino.com/.

Al finalizar el curso el alumno será capaz de:

  • Conocer el HW Micro:bit
  • Manejar la plataforma Micro:bit
  • Saber cuándo Micro:bit es una buena solución para un proyecto en el aula.
  • Conocer el lenguaje de programación
  • Conocer el potencial de Micro:bit en el aula
  • Manejar sensores y periféricos con Micro:bit

Requisitos Alumnos

No son necesarios requisitos previos de los alumnos para asistir a este curso

Contenido del Curso

  • Primeros Pasos con Micro:bit
  • Hardware Micro:it
  • Programación Micro:bit
  • Hardware adicional para Micro:bit
  • Componentes Electrónicos
  • Manejo de Sensores

Programación Visual para Arduino (Nivel 2)

Objetivo

El objetivo de este curso es que el alumno aprenda las opciones para programar Arduino con lenguajes visuales y utilice la opción más adecuada en cada caso. Con estos lenguajes se podrá desarrollar el pensamiento computacional en el aula e introducir los principios de la programación.

Este curso está diseñado para personas que ya conocen Arduino y el mundo de los microcontroladores.

Toda la documentación del curso y el código usado es libre y accesible desde https://www.aprendiendoarduino.com/

Al finalizar el curso el alumno será capaz de:

  • Programar Arduino usando diversos lenguajes visuales
  • Programar Arduino usando el lenguaje propio de Arduino
  • Programar Arduino usando otros lenguajes (Lua, Go, Python, etc…)
  • Manejar librerias Arduino
  • Programas placas y microcontroladores compatibles con Arduino
  • Hacer debug de programas
  • Programar comunicaciones serie.

Requisitos Alumnos

Para realizar este curso, el alumno debe haber asistido a alguno de los cursos de iniciación de Arduino o tener experiencia en la plataforma de hardware libre Arduino y tener conocimientos básicos de electrónica. 

Contenido del Curso

  • Repaso Conceptos Arduino 
  • Lenguajes de Programación Visual
  • Programación Arduino
  • Otros Lenguajes de Programación Arduino
  • Librerias Arduino
  • Comunicaciones Arduino
  • Debug Arduino

Proyectos Arduino para Docentes (Nivel 3)

Objetivo

El objetivo de este curso es el perfeccionamiento técnico para formadores enfocado a “Realización de Proyectos basados en Arduino.“

Toda la documentación del curso y el código usado es libre y accesible desde https://www.aprendiendoarduino.com/.

Al finalizar el curso el alumno será capaz de:

  • Manejar la plataforma Arduino
  • Saber cuándo Arduino es una buena solución a un proyecto o idea.
  • Conocer el lenguaje de programación
  • Programar y ejecutar programas en la plataforma Arduino y compatibles
  • Usar eficazmente el entorno de programación
  • Aprender a manejar componentes de hardware para recibir señales externas mediante sensores
  • Controlar elementos que nos rodean para interactuar con el mundo físico mediante actuadores
  • Conectar Arduino a Internet
  • Usar Arduino en un entorno de aprendizaje por proyectos
  • Planificar, diseñar e implementar proyectos basados en Arduino.
  • Documentar proyectos basados en Arduino y publicarlos en plataformas públicas.

Requisitos Alumnos

Para realizar este curso, el alumno debe haber asistido a alguno de los cursos de iniciación de Arduino o tener experiencia en la plataforma de hardware libre Arduino y tener conocimientos básicos de electrónica. 

Contenido del Curso

  • Arduino en la Educación
  • Hardware Arduino
  • Programación Arduino
  • Manejo de Arduino
  • Proyectos con Arduino
  • Ejecución de Proyectos Arduino

Programación Arduino

¿Qué es la programación/lenguaje de programación?:

El lenguaje de programación de Arduino es C++. No es un C++ puro sino que es una adaptación que proveniente de avr-libc que provee de una librería de C de alta calidad para usar con GCC (compilador de C y C++) en los microcontroladores AVR de Atmel y muchas utilidades específicas para las MCU AVR de Atmel como avrdude: https://learn.sparkfun.com/tutorials/pocket-avr-programmer-hookup-guide/using-avrdude

Las herramientas necesarias para programar los microcontroladores AVR de Atmel son avr-binutils, avr-gcc y avr-libc y ya están incluidas en el IDE de Arduino, pero cuando compilamos y cargamos un sketch estamos usando estas herramientas.

Aunque se hable de que hay un lenguaje propio de programación de Arduino, no es cierto, la programación se hace en C++ pero Arduino ofrece unas librerías o core que facilitan la programación de los pines de entrada y salida y de los puertos de comunicación, así como otras librerías para operaciones específicas. El propio IDE ya incluye estas librerías de forma automática y no es necesario declararlas expresamente. Otra diferencia frente a C++ standard es la estructuctura del programa que ya hemos visto anteriormente.

Toda la información para programar Arduino se encuentra en el reference de la web de Arduino: https://www.arduino.cc/en/Reference/HomePage. Este es el core o API de Arduino.

Lenguaje de programación C++

Es posible usar comandos estándar de C++ en la programación de Arduino siempre que estén incluidos en el avr libc:

Características de C:

  • Es el lenguaje de programación de propósito general asociado al sistema operativo UNIX.
  • Es un lenguaje de medio nivel. Trata con objetos básicos como caracteres, números, etc… también con bits y direcciones de memoria.
  • Posee una gran portabilidad
  • Se utiliza para la programación de sistemas: construcción de intérpretes, compiladores, editores de texto, etc

Un buen libro de referencia para C:

Y un libro que se puede descargar gratuitamente Essential C: http://cslibrary.stanford.edu/101/EssentialC.pdf

Por supuesto en Internet hay muchas webs de referencia donde consultar dudas a la hora de programar en C++:

C++ es un lenguaje de programación diseñado a mediados de los años 1980 por Bjarne Stroustrup. La intención de su creación fue el extender al exitoso lenguaje de programación C con mecanismos que permitan la manipulación de objetos. En ese sentido, desde el punto de vista de los lenguajes orientados a objetos, el C++ es un lenguaje híbrido.

Posteriormente se añadieron facilidades de programación genérica, que se sumó a los otros dos paradigmas que ya estaban admitidos (programación estructurada y la programación orientada a objetos). Por esto se suele decir que el C++ es un lenguaje de programación multiparadigma. Actualmente existe un estándar, denominado ISO C++.

C# es un lenguaje propietario de Microsoft que mezcla las características básicas de C++ (no las avanzadas) simplificandolas al estilo Java y ofreciendo un framework. C# forma parte de la plataforma .NET

Elementos básicos en la programación de Arduino

Un manual sencillo de entender para la programación es el “arduino programming notebook” de brian w. Evans. Puedes consultarlo o descargarlo desde:

Cuando compilamos y cargamos el programa en Arduino esto es lo que ocurre:

{} entre llaves

Las llaves sirven para definir el principio y el final de un bloque de instrucciones. Se utilizan para los bloques de programación setup(), loop(), if.., etc.

Una llave de apertura “{“ siempre debe ir seguida de una llave de cierre “}”, si no es así el compilador dará errores. El entorno de programación de Arduino incluye una herramienta de gran utilidad para comprobar el total de llaves. Sólo tienes que hacer click en el punto de inserción de una llave abierta e inmediatamente se marca el correspondiente cierre de ese bloque (llave cerrada).

Usando programación mediante bloques las llaves no son necesarias ya que todo lo que está dentro de un bloque ejecutar, es lo que va entre llaves.

; punto y coma

El punto y coma “;” se utiliza para separar instrucciones en el lenguaje de programación C. También se utiliza para separar elementos en una instrucción de tipo “bucle for”.

Nota: Si olvidáis poner fin a una línea con un punto y coma se producirá en un error de compilación.

/*… */ bloque de comentarios

Los bloques de comentarios, o comentarios multi-línea son áreas de texto ignorados por el programa que se utilizan para las descripciones del código o comentarios que ayudan a comprender el programa. Comienzan con / * y terminan con * / y pueden abarcar varias líneas.

Debido a que los comentarios son ignorados por el compilador y no ocupan espacio en la memoria de Arduino pueden ser utilizados con generosidad.

En Visualino no es posible poner comentarios.

// línea de comentarios

Una línea de comentario empieza con / / y terminan con la siguiente línea de código. Al igual que los comentarios de bloque, los de línea son ignoradas por el compilador y no ocupan espacio en la memoria. Una línea de comentario se utiliza a menudo después de una instrucción, para proporcionar más información acerca de lo que hace esta o para recordarla más adelante.

Guia de Estilo de programación

A la hora de programar Arduino, es fundamental usar la referencia que disponemos online en http://arduino.cc/en/Reference/HomePage o en la ayuda del IDE de Arduino. Cualquier duda sobre un comando, función, etc… debemos consultar en la referencia de Arduino.

Existe una guía de estilo para escribir código claro de Arduino y que sea fácil de entender. No es obligatorio, pero es una recomendación:

  • Documentar al máximo
  • Usar esquemas
  • Predominar la facilidad de lectura sobre la eficiencia del código
  • Poner el setup() y loop() al principio del programa
  • Usar variables descriptivas
  • Explicar el código al principio
  • Usar identación

Guia de estilo: http://arduino.cc/en/Reference/StyleGuide

También disponemos de varias cheat sheets o chuletas para cuando se empieza a programar:

Una buena guía de estilo de C++: http://informatica.uv.es/iiguia/AED/laboratorio/Estilocpp.pdf

Para documentar nuestros sketchs: http://busyducks.com/wp_4_1/2015/11/16/ascii-art-arduino-pinouts/

Construcción y Programación de Robot Minisumo

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

Programación en las Escuelas

Una de las grandes ventajas en llevar a cabo proyectos con Arduino, aparte de su sencillez y las enormes posibilidades de comunicar e interaccionar con los objetos, es que podemos utilizar un buen surtido de herramientas de programación gráfica con lo que nos ahorraremos bastante tiempo durante el aprendizaje y el diseño del software.

En este taller hemos optado por centrarnos: mBloq, Snap4Arduino y Visualino.

Dirigido a:

  • Profesores que tengan que abordar la programación de Arduino con sus alumnos en los niveles de ESO, Bachillerato, Formación Profesional y Universidad.
  • Alumnos que estudien la plataforma Arduino y sus aplicaciones.
  • Aficionados y entusiastas de Arduino.
  • Artistas y diseñadores que trabajen con Arduino.
  • Interesados en las aplicaciones educativas y de interacción con Scratch.

Cada vez hay más defensores de enseñar programación en la educación obligatoria por mil motivos, pero especialmente porque va a ser difícil entender el mundo digital que estamos viviendo y que viene sin conceptos de programación, y además porque este es uno de los puntos que más se atascan en algunos centros: ¿Programación, de acuerdo… pero qué?

Por debajo de los 14 -15 años, prima aprender a programar jugando y definitivamente con un sistema de bloques: Scratch, Scratch for Arduino S4A, App inventor y similares y hasta mBlock. Todos estos lenguajes están basados en una lógica de bloques de colores que encajan o no entre sí de modo que se va completando una secuencia de operaciones clara, que representa el programa que cargaremos en el sistema de ejemplo.

Sea cual sea de los diferentes lenguajes el que se elija depende mucho del gusto del profesor y de los objetivos del centro, pero la razón básica de estos lenguajes es enseñar al alumno a pensar en los conceptos de programas secuenciales. Y es eso se consigue con cualquiera de ellos.

Parece que hay un acuerdo de empezar por Scratch que puede correr en un PC cualquiera, a partir de unos 8 años (antes puede usarse sea Makey Makey) e ir poco a poco incorporando conceptos como la programación de móviles Android con App Inventor e ir después a Arduino con S4A (Scratch for Arduino) porque es una manera muy sencilla de iniciarse no solo ya con la programación, sino también con la relación de los programas y el mundo físico.

Cuando vayamos acercándonos al final de la educación básica, la robótica con mBlock se ajusta magníficamente a todos estos conceptos y nos permitirán fijar ideas básicas de múltiples conceptos de un modo natural al ver los robots moviéndose. mBlock es ideal para todos los temas de robótica y es el paso siguiente a Scratch.

Una cuestión clave en todo esto es que parece haber un consenso general por ahí de no iniciar en C++ con Arduino a los chavales antes de los 14-15 años. La programación simbólica mediante frases propia de los lenguajes de alto nivel, no parece encajar con el desarrollo promedio de las personas de esta edad.

Más información: https://www.prometec.net/formacion-en-tecnologia-y-robotica-i/