Robótica educativa #6 Robots basados en Arduino

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Juegos Robótica episodio 6. Plataformas basadas en Arduino.

Bienvenidos a Juegos Robótica, el podcast en el que hablamos de robótica educativa, iniciación a la programación, aplicaciones para docentes, entornos de programación para niños y en general todo lo que tiene que ver con despertar la curiosidad de los más jóvenes por la programación y la tecnología para que se conviertan en creadores y no en meros consumidores.

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En el episodio de la semana pasada estuvimos dando un repaso a la plataforma de Arduino, y vimos que una de las características más destacables es que es de concepto abierto, y que permite aprovechar el diseño de sus placas o su entorno de programación para ser modificados o utilizados por otras plataformas.

Hoy quiero dedicar el podcast a algunas de las plataformas de robótica educativa y programación más conocidas que han surgido aprovechando la tecnología y facilidad de uso de Arduino.

Normalmente a estas plataformas las encontraremos etiquetadas como “compatible con Arduino” que quiere decir que el diseño de su placa está basada en el diseño de alguna placa de Arduino y por lo tanto utiliza el sistema de programación Arduino.

Pueden ser programadas con el IDE o entorno de programación de Arduino aunque normalmente cada plataforma proporciona su propio entorno de programación, que en la mayoría de casos es a través de bloques para facilitar el acceso a los principiantes.

Un ejemplo muy claro lo tenemos con la empresa española BQ que hace años desarrolla una línea de productos educativos basados en Arduino.

Por un lado tenemos kits de electrónica que incluye una placa BQZum, que no deja de ser una placa Arduino UNO con muy ligeras pero interesantes modificaciones.

Recuerda que una placa Arduino facilita el acceso a las entradas y salidas del microcontrolador, es decir que cada patilla del microcontrolador es accesible a través de un terminal hembra.

Pues bien imagina que podemos tener esos terminales accesibles para varias entradas y salidas pero sólo algunos terminales de alimentación y masa para cada sensor o actuador por lo que se deberá compartir entre ellos a través de un circuito.

Una ventaja que aporta la placa BQZum, y que es común con otras placas, es que añade un pin adicional por cada entrada o salida. Es decir en además de tener un terminal hembra habitual en Arduino proporciona en paralelo una nueva posibilidad a través de un pin macho, y además al lado de cada pin de entrada salida hay un pin de alimentación y otro de masa.

De esta manera, con esos tres pines por cada entrada salida, el propio pin de la entrada salida, el de alimentación y el de masa, podemos conectar directamente un sensor sin necesidad de compartir alimentación a través de un circuito.

Además el sistema BQZum nos proporciona sensores adaptados, con su electrónica integrada para que no necesiten circuitería adicional, con un conector hembra de tres polos para conectar con los tres pines que nos proporciona la placa del microcontrolador.

Esta misma filosofía de proporcionar tres pines de alimentación, masa y señal es compartida por otras placas que son modificaciones de Arduino como por ejemplo la Freaduino UNO de Elecfreaks, cuyo kit incluye además una buena colección de prácticas para ir aprendiendo poco a poco.

Y para darnos cuenta de que esas placas son clones de Arduino, todas se pueden programar con los mismos entornos de programación o podemos usar sensores genéricos con algo de electrónica en una BQZum, o utilizar sensores adaptados de BQ en la placa de Elecfreaks o los sensores de Elecfreaks en una BQZum o en una Arduino UNO.

Es decir, gracias a que los diseños de Arduino son de libre distribución y abiertos, cualquier empresa los puede replicar o modificar pero manteniendo gran parte del sistema de manera que se mantiene la compatibilidad a todos los niveles.

Incluso LittleBits, que es un sistema con un diseño propio para niños más pequeños y que permite la conexión de sus sensores y actuadores a la placa controladora mediante imanes, tiene una placa controladora compatible con Arduino que puede ser programada mediante el entorno de programación de Arduino o cualquier entorno adaptado a Arduino para programarlo por bloques.

Pero no sólo tenemos copias o modificaciones de las placas de Arduino para utilizar más o menos igual que haríamos con las originales. Lo interesante es que a la sombra de Arduino han proliferado muchos kits de robótica educativa de relativo bajo coste en comparación a lo que estábamos acostumbrados. Pensemos que un kit de LEGO Mindstorms hoy en día cuesta entre 350€ y 500€.

Pues bien, de nuevo el concepto abierto permite adaptar el diseño de las placas Arduino para conformar sistemas completos de robótica educativa, algunos de los cuales han tenido muchísimo éxito y están siendo utilizado más que el propio sistema Arduino.

La propia Arduino sacó al mercado en 2013 un kit más orientado a la robótica móvil con motores, pulsadores y diversos sensores, pero ya no se comercializa por lo que supongo que no fue un éxito de ventas precisamente.

Los kits de robótica educativa que sí están teniendo un tremendo éxito comercial a nivel mundial son los diseñados por Makeblock.

Makeblock tuvo la brillante idea de juntar lo mejor de dos mundos que en principio eran antagónicos, Arduino y LEGO Mindstorms.

Por un lado basándose en los diseños de las placas de Arduino creó sus propios clones de manera que conseguía tener placas controladoras de muy bajo coste con todo el entorno de programación creado.

Por otro lado diseñó una variedad de piezas para crear estructuras en aluminio de manera que se pueden hacer prototipos sólidos y además hay robots muy definidos que incluso tienen un chasis principal al que luego se le pueden unir otras piezas.

Además aprovecharon la idea de LEGO de utilizar cables con conectores fáciles de quitar y poner que además no se pueden conectar de manera errónea, y para ello utilizaron un conector estándar en redes de datos o telefonía como es el RJ-25.

Incluyeron la electrónica necesaria a los sensores generalistas de la misma manera que hemos visto con el sistema BQZum o Elecfreaks y otros, consiguiendo sensores muy económicos pero además les incluyeron el conector RJ-25.

Y la guinda del pastel es que hicieron un entorno de programación basado en Scratch, que también es abierto y de libre distribución, de manera que sus robots se pueden programar mediante bloques e interactuar con juegos hechos en Scratch y permite incluso programar placas originales de Arduino por bloques.

Como no podía ser de otra manera todo el material, hardware y software, de Makeblock también es abierto por lo que facilita la adaptación a otros sistemas.

El resultado son kits como por ejemplo mBot a un precio muy económico para las opciones que da, con la ventaja de tener fácil conexión entre sensores y placa, y que se pueden programar por bloques. El concepto tiene parte del éxito, pero no hay que olvidar que sin Arduino jamás hubiera aparecido Makeblock, una empresa surgida en 2013 que ya cuenta con 600000 usuarios de sus kits de robótica y una valoración de 400 millones de dólares. Parece que el producto está suficientemente validado.

El éxito de Makeblock es a nivel mundial, pero en España tenemos un ejemplo muy similar aunque con diferente concepto con BQ.

Si antes hablábamos de BQZum, la placa de Arduino modificada por BQ y su ecosistema de sensores adaptados, BQ también comercializa robots que tienen como base un sistema que parte de Arduino.

Por un lado están los printbots, que como su propio nombre indica son robots imprimibles que puedes comprar o te puedes imprimir en 3D. Permiten la conexión de los sensores del entorno BQZum o como ya hemos hablado, y esto es común a todos los kits que nombremos hoy, puedes conectar cualquier sensor genérico para Arduino o de cualquier sistema compatible con Arduino.

Por otro lado esta Zowi que es un robot bípedo bastante conocido por una fuerte campaña en un canal infantil de televisión y que es fácil de encontrar en centros comerciales. Este robot está más limitado en cuanto a conectividad de sensores pero por una cuestión física, no de compatibilidad, y es que Zowi no es modular como los robots de Makeblock o los printbots del propio BQ.

De nuevo como véis BQ tiene mucho que agradecer a las licencias libres de Arduino, ya que la práctica totalidad del material que comercializa en cuanto a robótica educativa parte de ahí.

Cubetto es un pequeño robot en forma de cubo de madera que enseña a programar a niños. Los niños colocan unas secuencia de fichas de colores que indican una serie de comandos que es leída por Cubetto para ejecutar las órdenes programadas por el niño en el orden que haya indicado en la secuencia.

Cubetto recaudó el récord de financiación por micromecenazgo de un proyecto educativo según sus creadores con la increíble cifra de 1,6 millones de dólares recaudados. Pues bien, Cubetto también se basa en Arduino y para más señas Massimo banzi, uno de los creadores de Arduino, financia y colabora con el proyecto.

También hay diseños de robots educativos sin una fuerte empresa detrás basados en Arduino como puede ser Otto, un robot bípedo inspirado por Zowi de BQ, que te puedes imprimir en 3D y programar o Escornabot que es un robot móvil que permite la programación final por niños a través de una secuencia de movimientos ortogonales.

Como puedes imaginar hay muchísimos diseños de robots publicados por la comunidad que se basan en Arduino y que llegan a tener más o menos visibilidad.

Tenemos el ejemplo con TheIfs que inició campaña de crowdfunding en la página goteo.org ayer mismo y que son unos robots enfocados a niños de infantil que mediante el juego y programación por bloques, pero bloques físicos sin ordenador, mediante piezas sería mejor decir… que mediante el juego, decía, les enseña la sentencia condicional IF… THEN de manera muy visual viendo cómo interactúan los robots. Pues también los diseñadores de estos simpáticos robots para niños se han basado en Arduino para crear su propia placa.

Otro ejemplo es la plataforma de robótica de MarkRobots desde Uruguay que ahora mismo está en fase de beta y que aspira a ser otro gran referente similar a Makeblock pero sustituyendo las piezas de aluminio por piezas impresas en 3D que cada uno podría imprimirse pero con el mismo concepto de sensores con electrónica adaptada y conectados por conectores sencillos y con grandes posibilidades modulares además de dirigirse tanto a la programación por bloques como a través de código.

El robot de MarkRobots también tiene en su diseño principal a Arduino como modelo y podría llegar a obtener el sello Arduino at heart.

Arduino certifica a través de su sello Arduino at heart los robots o kits que tienen una placa principal basada claramente en Arduino.

Con el sello Arduino at heart tenemos Emoro que es otro robot móvil que se comercializa en Estados Unidos, el módulo de Arduino de LittleBits y por supuesto Makeblock, que como decía está creciendo de manera exponencial en los últimos años.

Aunque existen muchos otros ejemplos de robots basados en Arduino le he querido dar un repaso a los más conocidos para que veáis la importancia que ha tenido Arduino respecto a la robótica educativa gracias a su concepto abierto, y no hemos hablado de lo que supuso para la impresión 3D a lo que podremos dedicar otro episodio del podcast.

Juegos Robótica también es compatible con Arduino así que no dejes de visitar la web donde encontrarás tutoriales, retos y ejemplos sobre programación y robótica educativa utilizando robots de Makeblock, LEGO Mindstorms y como no, Arduino. Y si quieres llegar un poco más allá y formarte activamente tienes disponible la plataforma de cursos de robótica educativa en juegosrobotica.es. Dale un vistazo que seguro que te puede interesar.

Nos escuchamos en un próximo episodio analizando quizá otros robots que tengan que ver con Arduino, otros kits de robótica educativa o cualquier otra herramienta que nos ayude en el aprendizaje de la programación y la robótica.

Hasta entonces que tengas una feliz semana, nos vemos en siete días… adiós!