Robótica educativa #45 Entornos virtuales para programar robots emulados.

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Juegos Robótica episodio 45 Entornos virtuales para programar robots emulados.

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.

Como ya sabes este podcast es un reflejo sonoro de los contenidos y cursos que puedes encontrar en juegosrobotica.es

Y recuerda que si quieres aprender a programar a través de la robótica o quieres formarte para enseñar a programar puedes darle un vistazo a nuestra plataforma de cursos y acceder a la formación online más completa con robótica educativa aprendiendo desde la base y a tu ritmo.

Opciones virtuales con robótica educativa.

El podcast sigue condicionado por el confinamiento y sigo recogiendo vuestras propuestas de los temas que os parecen más interesantes en estos momentos.

Existen multitud de opciones que nos permiten trabajar la programación de manera virtual emulando robots, aunque hay alguna característica que las diferencia y es en lo que vamos a entrar en detalle.

Algunas funcionan online y otras requieren la instalación de una aplicación, algunas son gratis y otras son de pago, algunas permiten desarrollar nuestros propios diseños y otras no, unas permiten programación por bloques y otras no, y así multitud de diferencias.

Además la mayoría se basan en un kit de robótica comercial concreto, de manera que el usuario puede identificar la reacción del robot virtual con el modelo físico real.

Esto puede ser de utilidad si se quiere combinar el trabajo con el kit físico en un taller, por ejemplo, pero se quiere proponer actividades virtuales para hacer desde casa sin que los alumnos tengan que tener el kit.

Sin embargo creo que si nuestro objetivo es trabajar la programación en un entorno virtual debemos valorar la herramienta para ese objetivo general, y no vernos influenciados en el robot que toma de modelo para emular.

El peor entorno virtual del mejor kit de robótica físico siempre será peor opción que el mejor entorno virtual del peor kit de robótica físico.

Realmente necesitamos cubrir unos mínimos requerimientos en cuanto a opciones de programación y sensores y actuadores a nuestro alcance que estén alineados con el objetivo docente que tengamos para valorar la opción más adecuada.

Quizá la opción más completa es demasiado compleja para nuestros alumnos y podríamos trabajar mejor con una herramienta más sencilla mientras nos ofrezca lo que necesitamos.

Veamos las opciones disponibles en estos momentos de entornos virtuales para practicar la programación con robótica educativa, o al menos los que yo conozco.

EV3DEV Python Simulator.

• Sitio web: EV3DEV Python Simulator.
• Coste: Gratuito.
• Lenguaje: Python.
• Bloques: No dispone.
• Plataforma: Web.
• Dimensiones del entorno virtual: 2D.
• Modelo emulado: LEGO Mindstorms EV3.

Este entorno virtual permite programar mediante lenguaje Python una modelización de un robot EV3 de Lego.

Sería una buena opción para plantear algunos retos, sobre todo porque podemos personalizar el tapete incluyendo los de competición FFL por ejemplo. Sin embargo no permite simular la parte del ladrillo inteligente y sería muy interesante tener la opción de acceder al menos a los pulsadores.

Aunque el ladrillo inteligente no esté emulado podemos simular los pulsadores y lanzar texto a través de la consola como si fuera la pantalla del robot.

Los datos almacenados los podemos utilizar de la manera que queramos dentro del contexto de Python, por ejemplo creando gráficos.

Funciona de manera muy fluida online por lo que si es suficiente un entorno 2D y lo que necesitas es practicar con Python puede ser suficiente. El paquete de Python está basado en la distribución de Linux para EV3DEV.

Miranda.

• Sitio web: Miranda.
• Coste: Entre 20€ y 750€. Opción de prueba gratuita.
• Lenguaje: Python.
• Bloques: Tipo Scratch.
• Plataforma: Web.
• Dimensiones del entorno virtual: 3D.
• Modelo emulado: mBot, Edison, Dash&Dot, dron Tello, Codey Rocky, Lego EV3, Ozobot y Thymio.

Este potente simulador permite emular el comportamiento de los kits de robótica educativa comerciales más utilizados con un realismo increíble.

Funciona online y permite realizar backups de nuestros proyectos en la nube además de poder compartir actividades por el mismo medio.

El entorno nos propone una serie de retos en escenarios prediseñados para facilitar el planteamiento de prácticas, aunque evidentemente podemos crear los nuestros propios.

Permite la práctica de la programación tanto en lenguaje Python como a través de bloques tipo Scratch.

Una de sus características que le hacen destacar sobre el resto de alternativas es la posibilidad de incluir varios robots, incluso de diferente tipo, dentro de la misma simulación, cada uno de ellos lógicamente con su propio programa.

Esto permite organizar competiciones virtuales por ejemplo comparando la programación en vivo que hayan hecho dos alumnos.

La versatilidad y potencia de Miranda se refleja en el coste de su licencia que viene justificado por su gran calidad.

mBot robot simulator.

• Sitio web: mBot robot simulator.
• Coste: Hay que solicitar presupuesto.
• Lenguaje: Ningún lenguaje por código.
• Bloques: mBlock.
• Plataforma: Instalación en S.O. Windows.
• Dimensiones del entorno virtual: 3D.
• Modelo emulado: mBot de Makeblock.

La francesa Irai, desarrolladora también de Miranda, nos ofrece este emulador utilizando el mismo motor de realidad virtual pero con la única opción de utilizar mBot.

El entorno virtual de trabajo es la habitación de un adolescente en la que se plantearán diferentes retos o que puede ser aprovechado para realizar una programación libre de mbot de Makeblock.

La programación del robot se realiza desde mBlock, el entorno de programación por bloques basado en Scratch con el que normalmente se programa el robot físcico.

Desde el emulador podemos cargar el programa hecho en mBlock y ver cómo se comporta en el entorno virtual. Puede parecer una ventaja el hecho de poder importar programas que ya hayamos realizado anteriormente, pero tener que utilizar dos aplicaciones distintas se hace algo incómodo.

Puedes descargar el instalador para Windows y probarlo en modo evaluación así como consultar su escueto manual de instrucciones.

Codey Rocky simulator.

• Sitio web: Codey Rocky simulator.
• Coste: Hay que solicitar presupuesto.
• Lenguaje: Ningún lenguaje por código.
• Bloques: Tipo Scratch.
• Plataforma: Instalación en S.O. Windows.
• Dimensiones del entorno virtual: 3D.
• Modelo emulado: Codey Rocky de Makeblock.

La misma Irai nos ofrece un simulador exclusivamente con Codey Rocky para poder trabajar la programación por bloques a través de este kit de Makeblock.

En este caso la programación por bloques tipo Scratch se hace dentro de la propia aplicación.

El entorno virtual que nos ofrece en este caso es un aula de un colegio, y cambiará la distribución de los pupitres e irán apareciendo elementos de uso escolar para plantear retos de programación.

También puede descargarse el instalador para Windows con una versión de evaluación y consultar el manual de usuario.

Teniendo en cuenta la potente alternativa que ofrece la propia Irai con Miranda, que permite programar tanto Codey Rocky como mBot tanto por bloques como por código, no me decantaría por estos simuladores específicos más allá de la curiosidad de probar.

Open Roberta Lab.

• Sitio web: Open roberta Lab.
• Coste: Gratuito.
• Lenguaje: Python.
• Bloques: Tipo Scratch.
• Plataforma: Web.
• Dimensiones del entorno virtual: 2D.
• Modelo emulado: LEGO Mindstorms EV3.

El modelo virtual de Open Roberta puede que no sea tan fiel al modelo original EV3 como en otros simuladores, pero lo cierto es que para trabajar en un entorno 2D es más que suficiente.

Sin embargo es uno de los pocos simuladores que emula perfectamente el ladrillo inteligente de LEGO Mindstorms EV3 dándonos la opción de utilizar sus botones, el LED RGB y mostrar imágenes y texto en su pantalla.

Podremos utilizar una serie de tapetes con los que poder trabajar la programación y también podemos personalizar nuestros propios tapetes si queremos plantear algún reto específico o entrenar para alguna competición.

No solo permite la programación tanto por bloques como en Python sino que dispone de un intérprete de manera que podemos ver el código equivalente a un programa creado por bloques.

A través de cuentas de usuario podemos compartir nuestros proyectos o enviar programas base a los alumnos para que los completen por su cuenta.

Recuerda que dentro de nuestra plataforma de cursos tenemos un curso dedicado al simulador de Open Roberta.

MakeCode para Mindstorms EV3.

• Sitio web: Makecode para Mindstorms EV3.
• Coste: Gratuito.
• Lenguaje: JavaScript.
• Bloques: MakeCode (tipo Scratch).
• Plataforma: Web.
• Dimensiones del entorno virtual: 2D.
• Modelo emulado: LEGO Mindstorms EV3.

La popular plataforma MakeCode de Microsoft nos ofrece un apartado para poder programar con un modelo simulado de LEGO Mindstorms EV3.

Aunque podemos simular el comportamiento de los accionadores del robot, la verdad es que no tenemos un modelo base móvil mediante el cual podamos ver al robot en movimiento, por lo que la simulación puede quedar un poco pobre.

Al igual que en el resto de la plataforma, MakeCode dispone de un intérprete mediante el cual podemos consultar el código en JavaScript equivalente a la programación hecha a través de bloques. Lógicamente también podemos programar directamente utilizando este lenguaje.

Un punto positivo es que permite la programación de un robot físico real. Es decir, el mismo programa nos puede servir para simular el comportamiento o para cargarlo en un robot real LEGO Mindstorms EV3.

Open Roberta también tiene esta opción pero es bastante más complejo que con MakeCode para subir el programa al ladrillo inteligente EV3.

Por supuesto cuenta con gran cantidad de documentación, tutoriales, retos y un repositorio en el que poder compartir nuestros programas.

VEXcode VR.

• Sitio web: VEXcode VR.
• Coste: Gratuito.
• Lenguaje: Python.
• Bloques: Scratch.
• Plataforma: Web.
• Dimensiones del entorno virtual: 3D.
• Modelo emulado: Robot VEX VR (tipo VEX GO) y Hexbug.

VEX es una de las firmas que antes planteó herramientas virtuales por lo que ha sido muy utilizada durante el confinamiento por ser una opción que ya estaba preparada, es gratuita y cuenta con bastante documentación. En Latinoamérica, donde los robots VEX son más populares que en España, hace tiempo que se utiliza esta herramienta virtual como complemento a las competiciones presenciales.

Lo mejor de este entorno es una representación 3D, más cercana a los videojuegos actuales, que facilita el planteamiento espacial para muchos alumnos que no acaban de sentirse cómodos en entornos 2D.

La plataforma ofrece 10 escenarios virtuales distintos en los que podemos plantear diferentes retos o actividades en las que poder utilizar los elementos disponibles en el robot:

• 1 electroimán
• 2 sensores visuales (distancia y
  color)
• 2 sensores de choque (bumper) a cada lado
• Encoders incorporados en sus
  motores (sensores de giro)
• 1 giroscopio
• 1 sensor de posición (estilo GPS).
• Lápiz para realizar actividades en algunos de los escenarios.

Dejo enlazado un manual de prácticas de robótica elaborado por Javier Fernández que puede complementar la documentación y tutoriales ofrecidos por VEX

CoderZ.

• Sitio web: CoderZ.
• Coste: Hay que solicitar presupuesto.
• Lenguaje: No.
• Bloques: tipo Scratch.
• Plataforma: Web.
• Dimensiones del entorno virtual: 3D.
• Modelo emulado: LEGO Mindstorms EV3 + modelo propio.

CoderZ es toda una propuesta educativa basada en un entorno virtual utilizando LEGO Mindstorms EV3 a parte de otros modelos sin un kit real como origen.

Aunque podemos programar libremente aprovecharemos CoderZ si hacemos uso de todo su currículo ya que guía al alumno a través de diferentes niveles para que vaya progresando en la programación.

El uso de este entorno está más dirigido a centros educativos, y se pueden obtener paquetes de licencias para conformar una o varias aulas con equipos informáticos.

En el momento de publicar este artículo Amazon Future Engineer ofrece clases virtuales de programación y robótica utilizando CoderZ de manera gratuita para los alumnos y profesores afectados por COVID-19 en Estados Unidos, Canada, Argentina, Colombia y Chile.

Robot Virtual Worlds.

• Sitio web: Robot Virtual Worlds.
• Coste: Entre 49$ por una licencia y 299$ por 30 licencias al año.
• Lenguaje: RobotC.
• Bloques: No.
• Plataforma: Windows.
• Dimensiones del entorno virtual: 3D.
• Modelo emulado: LEGO Mindstorms EV3 y VEX IQ.

Este entorno virtual ha sido desarrollado por la universidad Carnegie Mellon como complemento al currículo de formación que ofrece para programar los robots LEGO Mindstorms EV3 a través de lenguaje RobotC.

Incluye la simulación del ladrillo inteligente y permite personalizar los “mundos” virtuales a través de modelos 3D en stl.

De la misma manera que con CoderZ tiene sentido optar por este simulador si vamos a aporvechar el currículo de Carnegie Mellon con RobotC.

Virtual Robotics Toolkit.

• Sitio web: Virtual Robotics Toolkit.
• Coste: 65$.
• Lenguaje: No.
• Bloques: EV3 Programming.
• Plataforma: Windows y MAC.
• Dimensiones del entorno virtual: 3D.
• Modelo emulado: LEGO Mindstorms EV3 y NXT.

Este entorno virtual es bien conocido por muchos de los equipos que compiten en diferentes competiciones con LEGO Mindstorms como por ejemplo la First Lego League.

Permite cargar un programa creado con el software de programación original de Lego Mindstorm, lo cual permite practicar la simulación del mismo programa que luego puede ser utilizado en la competición real.

Es por ello que es necesario tener instalado el entorno de programación de LEGO Mindstorms.

Además debemos contar con alguno de los diseñadores de construcciones LEGO (LDraw, LEGO Digital Designer o BrickLink Studio) para generar la construcción del modelo robótico.

Unreal Engine.

• Sitio web: Unreal Learning Kit.
• Coste: gratuito previo registro.
• Lenguaje: No.
• Bloques: Conectores evento-acción.
• Plataforma: Windows y MAC.
• Dimensiones del entorno virtual: 3D.
• Modelo emulado: diseño propio.

Recientemente Unreal anunció en esta entrada de blog la incorporación de robots virtuales en la última actualización de su kit de aprendizaje.

Además han acompañado la herramienta de una serie de lecciones con las que practicar algunos conceptos básicos desde el control de motores, evitar obstáculos, sumo o incluso fútbol con robots por control remoto.

Lo más espectacular son los escenarios 3D que se aprovecha del Unreal que ya conocemos por juegos tan conocidos como Fortnite. De hecho, se nos invita a utilizar las mismas herramientas que utilizan los desarrolladores de videojuegos que utilizan Unreal Engine, que puede ser a la vez motivador, pero también frustrante para algunos estudiantes que encontrarán complejo el sistema si vienen de otras herramientas tipo Scratch.

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Seguro que conoces más opciones para poder simular un robot educativo así que espero que puedas dejar tu comentario con las sugerencias. 

Dejo anotadas otras opciones de simuladores de robots que aún no he repasado a fondo por si te pueden ser de utilidad.

• Kibotics
• RoboSensei
• CoppeliaSim
• WeBots
• Gazebo

Nos escuchamos en un próximo episodio repasando más aplicaciones interesantes, probando un kit de robótica educativa, hablando de entornos de programación, repasando algún  accesorio o cualquier otra herramienta que nos ayude en el aprendizaje de la programación y la robótica.

Hasta entonces disfruta creando, programando y aprendiendo, nos escuchamos en las próximas semanas… adiós!