Primeros pasos con Arduino

¿Qué es Arduino?

Arduino es una placa electrónica de hardware libre que utiliza un microcontrolador reprogramable con una serie de pines que permiten establecer conexiones entre el controlador y los diferentes sensores o actuadores. Estos pines de entrada o salida pueden ser analógicos o digitales. Para poder trabajar con la placa Arduino se tiene que descargar de su sitio web el entorno de desarrollo (IDE). En este entorno podemos escribir el programa y luego pasarlo a la placa Arduino.

¿Para qué sirve Arduino?

Estas placas de Arduino tienen infinitas aplicaciones porque depende de la habilidad o creatividad de la persona que lo utiliza. Se puede conectar múltiples sensores que permiten tomar información del medio ambiente. Luego se puede crear un programa para generar las instrucciones. Finalmente se ejecuta las instrucciones por medio de actuadores que pueden ser luces, motores, display, servos, etc.

Arduino puede servir para construir brazos robóticos, rovers, control a distancia, robots, alarmas para casas, semáforos inteligentes, máquinas dispensadoras, copiador de dibujos, etc.

¿Cuáles son los tipos de Arduino?

Arduino uno

La placa tiene 7 pines de alimentación, 14 pines digitales y 6 pines analógicos programables con el Arduino IDE (Entorno de desarrollo integrado) a través de un cable USB. Puede ser alimentado por el cable USB o por una batería externa de 9 voltios, aunque acepta voltajes entre 7 y 20 voltios. Es la placa más popular, la que todo el mundo utiliza para iniciarse y la más sencilla de utilizar.

Arduino Mega

La placa con el microcontrolador más potente de la familia Arduino. Con 54 pines digitales que funcionan como entrada y salida; 16 entradas analógicas, 7 pines de alimentación, un cristal oscilador de 16 MHz, una conexión USB, un botón de reinicio y una entrada para la alimentación de la placa. Arduino MEGA es la placa que se utiliza cuando Arduino UNO no llega a cubrir las necesidades de un proyecto.

Arduino Esplora

La placa utiliza un microcontrolador Atmega32U4 AVR con oscilador de cristal de 16 MHz y una conexión micro USB capaz de actuar como un dispositivo cliente USB, como un mouse o un teclado.

Arduino Leonardo

La placa tiene 20 pines de entrada/salida digital (de los cuales 7 se pueden usar como salidas PWM y 12 como entradas analógicas), un oscilador de cristal de 16 MHz, una conexión micro USB, un conector de alimentación, un encabezado ICSP y un botón de reinicio.

¿Cuáles son las partes de la placa Arduino?

Tiene las siguientes partes:

USB para conectar a PC

Es una conexión de la computadora a la placa Arduino que puede servir para alimentarlo con un voltaje. También puede servir para cargar el programa de la computadora (Entorno de desarrollo IDE) a la placa Arduino. Además puede servir para llevar datos de la placa a la computadora.

Jack para fuente externa

Sirve exclusivamente para alimentar con un voltaje a la placa arduino, tiene un estabilizador de voltaje interno, por lo que puede recibir un voltaje desde los 7 voltios hasta los 12 voltios.

Entradas analógicas

Son 6 pines que van desde A0 hasta A5. Sirven para recibir datos de sensores analógicos para luego convertirlos en una señal digital.

Pines digitales de entrada o salida

Son pines para recibir un pulso de voltaje como información o para enviar un pulso de voltaje. Contiene también a los pines PWM que significa Modulación por Ancho de Pulso (Pulse Width Modulation) y es una técnica usada para controlar el brillo del LED, el control de velocidad del motor DC, el control de un servomotor o donde se tiene que obtener salida analógica con medios digitales.

Pines puerto serial

Estos puerto se utilizan para comunicar dos dispositivos digitales. Se usan dos pines RX y TX.

Reset

El botón de reset sirve para reiniciar el sistema, no borra el programa grabado, solamente apaga e inicia nuevamente.

Microcontrolador

Este microcontrolador del tipo ATMEL es como el cerebro de la plataforma porque se encarga de procesar toda la informacíón.

Video Instructivo

¿Qué es la robótica?

Desde que los seres humanos desarrollaron su inteligencia han buscado aplicar sus conocimientos en hacer objetos o máquinas capaces de facilitar las tareas de la persona. Últimamente se han creado máquinas complejas que han logrado realizar más de una función y que en algunos casos se le ha dado el parecido a un ser humano. Esto ha iniciado el desarrollo de la robótica.

La robótica es la ciencia que se ocupa del diseño, construcción, operación, estructura, manufactura y aplicación de máquinas programables. Para este fin se utiliza conocimientos de mecánica, electrónica e informática.

¿De dónde proviene la palabra Robot?

El término robot se popularizó o se uso por primera vez en la obra R.U.R. (Robots Universales Rossum), escrita por Karel Čapek en 1920. Robot era la traducción al inglés de la palabra checa robota, que significaba trabajos forzados o trabajador. El término robótica es acuñado por Isaac Asimov, definiendo a la ciencia que estudia a los robots.

¿Cómo se clasifican los robots?

Los robots se pueden clasificar según su estructura o arquitectura, de acuerdo a esto pueden tener diferentes usos o aplicaciones que pueden ayudar al ser humano.

Robots poliarticulados

Este tipo de robots son los que pueden manipular muchos objetos porque tienen muchas articulaciones. Hacen trabajos de precisión y son sedentarios porque se mantienen generalmente en un solo lugar. Un ejemplo, son las máquinas robotizadas que se emplean en las fábricas, que pueden ensamblar, armar o pegar partes de un producto.

Robots móviles

Son los robots que tienen ruedas y que se pueden desplazar con facilidad. Tienen un sistema de sensores que le permiten sortear obstáculos y tomar desisiones sobre su movimiento. Puede mover objetos o realizar análisis de materiales u objetos. Puede ser guiado a distancia o tener un programa inteligente que le permite trabajar bajo un objetivo. Un ejemplo son los robots que movilizan objetos en una fábrica o el rover Ingenuity que esta en Marte.

Robots Androides

Son los robots diseñados con un parecido al ser humano. Se fabrican para compañía o ayuda en la casa. Tiene sensores que le permiten detectar objetos o escuchar la voz de la persona. Puede seguir instrucciones y movilizarse.

Robots zoomorfos

Estos tienen un parecido con algún animal y tienen sensores. Realizan movimientos o desplazamientos a traves de ruedas o piernas robotizadas.

Robots hibridos

Este tipos de robots son los que no tienen una forma definida y pueden combinar los tipos anteriores.

¿Qué ventajas tiene la Robótica?

La robótica nos puede servir para muchas aplicaciones porque:

• Puede trabajar las 24 horas porque no tiene cansancio comparado con las personas.
• Realizan un trabajo más preciso y exacto a menor tiempo.
• Son mas fuertes y veloces.
• Se pueden programar para que realicen cualquier trabajo repetitivamente.
• Aumentan la productividad de una empresa o fábrica.
• Puede realizar tareas peligrosas o puede ir a sitios donde las personas no pueden llegar.

¿Cómo es el sistema de control de un robot?

Un robot esta compuesto por 3 sub-sistemas:

• Entrada.- Esta formado por los sensores que toman información del medio ambiente, por ejemplo, sensores de luz, temperatura, movimiento, distancia, velocidad, etc.
• Control.- Esta formado por el procesador y que mediante un código o programa recibe las instrucciones para realizar una tarea.
• Salida.- Esta formado por elementos actuadores que le permiten generar una respuesta según lo programado. Por ejemplo puede generar una luz, movimiento o respuesta mediante un sonido.

¿Qué es la robótica educativa?

La robótica educativa es una subdisciplina de la robótica aplicada al ámbito educativo que se centra en el diseño, el análisis, la aplicación y la operación de robots. Se puede enseñar en todos los niveles educativos, desde la educación infantil y primaria hasta los posgrados. La robótica también se puede utilizar para fomentar y facilitar la instrucción en otras disciplinas, tales como la programación informática, la inteligencia artificial o la ingeniería de diseño.

¿Con qué kits se puede aprender robótica?

Para aprender robótica se pueden usar 2 plataformas:

Lego Mindstorms

Lego Mindstorms es una línea de robótica para niños fabricada por la empresa LEGO que posee elementos básicos de las teorías robóticas, como la unión de piezas y la programación de acciones en forma interactiva. Este robot fue comercializado por primera vez en septiembre de 1998.

Arduino

La róbotica educativa con ARDUINO, se basa en un hardware libre con licencia de código abierto. Ofrece sistemas de fácil uso y baratos y es un proyecto colaborativo. Pretende fomentar el aprendizaje en electrónica y robótica. Diseñan y fabrican placas que se pueden programar y que se pueden utilizar en muchos sistemas electrónicos. Con estas placas se permite, entre otras cosas, poder controlar las luces de un hogar y crear un robot Arduino.

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