Nota del autor

Este artículo fue inicialmente publicado en el blog de BQ, mibqyyo, y se encontraba aquí enlazado, pero actualmente ya no se encuentra disponible y, para que no desaparezca, reproduzco aquí el contenido completo.

Con el paso del tiempo son muchas las tecnologías que poco a poco van estando al alcance de todos. Esto es lo que ocurre actualmente con la robótica, de la que últimamente se está produciendo un acercamiento al público general. Este proceso de acercamiento no sólo consiste en un abaratamiento de componentes y disponibilidad de compra, sino que por parte de la industria se están poniendo los medios para hacer llegar esta apasionante rama de la tecnología a tus manos, mediante el uso de placas controladoras programables de fácil manejo y kits con los componentes necesarios y ya preparados para su uso.

Voy a escribir una serie de artículos para intentar acercarte un poco a este mundo y que veas lo sencillo que puede llegar a ser y cuáles son sus posibilidades. Para ello, utilizaré “Mi primer kit de robótica” de la marca BQ y la placa programable BQ ZUM BT-328, que aún no se encuentra a la venta y de la cual soy betatester, por lo que he tenido el privilegio de probarla. Aún no es un producto definitivo pero ya se pueden apreciar varias de sus nuevas funcionalidades con respecto a la Freadunio UNO, que es la que incorpora actualmente el kit. Verás que no es nada complicado y tan sólo te serán necesarios unos mínimos (muy mínimos) conocimientos de electrónica para seguirlo. Voy a intentar explicarlo desde un punto de vista muy básico para que, aunque no dispongas de conocimientos técnicos, puedas entenderlo.

Lo primero de todo es entender un poco de qué estamos hablando, con qué componentes contamos y qué podemos hacer con ellos.

Hablamos de robótica cuando nos referimos a la rama de la tecnología que se dedica al diseño y construcción de robots, entendiendo robot como una máquina que pueda “sentir” y reaccionar a su entorno de forma autónoma y mostrar un cierto comportamiento “inteligente” en función de su programación. Seguramente esté muy lejos de nuestro alcance construir un Ironman o un Terminator T-800, pero hay otras muchas cosas más sencillas y divertidas que sí podremos hacer. Veamos qué componentes utilizaremos. Te explicaré algunas cosas de ellos, pero no te asustes, tan sólo intento que entiendas las bases de funcionamiento para que comprendas mejor cómo puedes utilizarlos. En muchos de los casos su base física ni siquiera es necesaria, pero aun así prefiero hablar de ello para que te puedas hacer una idea. Si no te interesa, es suficiente con entender qué valores pueden tomar y cómo interactúan con la placa controladora.

Placa controladora BQ ZUM BT-328

Esta es una placa programable que dispone de entradas y salidas digitales y analógicas. En estas entradas y salidas conectarás componentes (sensores y accionadores) como los que te mostraré más adelante y podrán ser utilizadas para reaccionar a ciertas señales y programar ciertos comportamientos y respuestas a través de su microcontrolador,  lo que haría las veces de “cerebro”. Para su programación no será imprescindible que dispongas de conocimientos de programación, pues tendrás a tu disposición un entorno muy amigable y sencillo de utilizar que te permitirá hacerlo de forma visual e intuitiva mediante el uso de bloques. Unos mínimos conocimientos de cómo funciona serán más que suficientes para ponerte en marcha.

Algunas de sus características principales son:

• Microcontrolador: ATmega328P
• Voltaje de sistema: 5 voltios.
• Alimentación: USB / Conector Jack (de 5.5 a 12 voltios).
• Frecuencia del reloj: 16MHz.
• Número de entradas/salidas digitales: 14.
• Número de entradas analógicas: 6.
• Interfaces de conexión: micro-USB y Bluetooth.
• Interruptor ON/OFF.

 

Portapilas

Es un soporte para conectar las pilas que servirán de fuente de alimentación para tus proyectos. Dispones de varias maneras de alimentar la placa. La propia conexión micro-USB con el ordenador proporciona 5V, pero si deseas darle más independencia a tu proyecto de la que te permite el cable puedes conectarle este portapilas con el que podrás administrarle hasta 12V de alimentación (8 pilas AAA de 1.5V).

 

Sensores IR

Éste se compone, físicamente, de un LED y un fototransistor. El primero es un componente que emite luz, mientras que el segundo es un componente que detecta la luz. La idea es que si hay un objeto cercano la luz sea reflejada en él y devuelta para ser detectada por el fototransistor. Dado que los objetos blancos son los que reflejan la mayor cantidad de luz y los objetos negros los que absorben la mayor parte, podemos utilizar un sensor IR para diferenciar entre objetos blancos y negros. Pueden utilizarse, por ejemplo, para construir un robot siguelíneas, que diferencie una línea negra encima de un fondo blanco.

 

Pulsador

Consiste, sencillamente, en un botón. La idea de este componente es disponer de un mecanismo mediante el cual poder activar o desactivar ciertos comportamientos de tu proyecto. Su fundamento físico consiste en un componente mecánico que, al accionar el pulsador, entra en contacto con otra parte del circuito, permitiendo que circule la corriente eléctrica. De esta forma se dispone de dos estados o valores (1 y 0), cuando está en contacto (botón pulsado) y cuando no. Podrás programar tu placa controladora para que en función de estos estados realice diferentes actividades. Éstas pueden ser, por ejemplo, encender un LED, alternar una secuencia de sonidos con cada pulsación, o encender y apagar unos servomotores para producir movimiento.

Sensor de luz

Como su propio nombre indica los sensores son dispositivos cuya finalidad es “sentir” el entorno. En el caso del sensor de luz lo que hace es medir la cantidad de luz que le llega. Físicamente, su funcionamiento se basa en una resistencia (un componente que presenta cierta oposición al paso de la corriente eléctrica) cuyo valor varía en función de la luz que recibe. A mayor cantidad de luz menor resistencia (y por lo tanto mayor corriente eléctrica) y viceversa. Así, a diferencia de lo que ocurría con el pulsador, que sólo mostraba dos estados o valores, el sensor de luz ofrecerá un valor entre 0 y 1023 en función de la cantidad de luz detectada (de menos luz a más). Esta información se puede utilizar, por ejemplo, para detectar desde qué dirección llega más luz o hacer sonar una pequeña alarma cuando la iluminación de la sala sea menor que un determinado nivel.

Zumbador

Consiste en un pequeño dispositivo capaz de emitir sonidos. Mediante una señal de control, que le proporcionará la placa controladora según tu programación, se le puede indicar la frecuencia del sonido (es decir, la nota musical) y su duración. Físicamente pueden estar construidos de diferentes maneras, siendo muy habituales los que utilizan el llamado “efecto piezoeléctrico”. Este efecto, de forma muy resumida, consiste en que algunos materiales tienen la propiedad de vibrar al verse sometidos a señales eléctricas. Dado que el sonido no es más que vibración, con la señal eléctrica adecuada el dispositivo emitirá el sonido que se desee.

Módulo Bluetooth

Sin entrar en mucho detalle, es una pequeña placa que incorpora todos los componentes necesarios para realizar una comunicación inalámbrica por Bluetooth. Aunque en el kit viene como un componente más, la nueva placa BQ ZUM BT-328 ya la trae integrada, por lo que no es necesario hacer ninguna conexión. Si dispones de un conector Bluetooth en tu ordenador, este módulo te permitirá conectarlo y programarlo sin necesidad de cables. Recuerda que si no utilizas el cable micro-USB para programar tu placa tendrás que utilizar otro tipo de alimentación, por ejemplo mediante el portapilas.

Potenciómetro

Un potenciómetro no es más que una resistencia variable con un selector. Ya hemos mencionado que una resistencia es un componente electrónico que se opone al paso de la corriente eléctrica. En este caso, mediante un selector giratorio, puedes decidir el valor de la resistencia y, por lo tanto, la cantidad de corriente eléctrica. Su construcción física se basa en superponer dos superficies conductoras con una determinada zona de contacto que puede ser alterada. La resistencia generada está directamente relacionada con esa zona de contacto, a mayor zona de contacto mayor resistencia y viceversa. Esto, al igual que ocurría con el sensor de luz, ofrecerá un valor entre 0 y 1024 pero, a diferencia de aquel, en este caso tan sólo dependerá de la posición que tu escojas.

LED

Ya he mencionado antes los LEDs cuando hablamos del sensor IR. Como te dije entonces, consiste en un dispositivo emisor de luz, que dependerá de la cantidad de corriente eléctrica que circule por él. Su nombre completo es diodo emisor de luz (o en inglés, Light-Emitting Diode) y físicamente se basan en el fenómeno de la electroluminiscencia. Son como pequeñas bombillas cuyo brillo depende de la corriente eléctrica. Utilizando la placa controladora podrás especificar que estos LEDs se enciendan o apaguen.

Miniservos

Como todos sabemos, los motores son unos dispositivos que, sometidos a una corriente eléctrica, generan energía mecánica, habitualmente un movimiento giratorio. Una vez que está en marcha, un motor gira en esa dirección sin mayor control que su velocidad de giro. Los servomotores (o simplemente servos) consisten en motores a los cuales se les añaden otros componentes que permitirán controlar su movimiento y posición. Permiten, por tanto, decidir en qué punto exacto debe pararse el motor, lo que es muy útil para crear “accionadores” que deban moverse tan sólo una distancia muy concreta. Su posición se expresa en grados y habitualmente pueden moverse en 0 y 180º.

Adicionalmente los servos disponen de unos engranajes cuya función consiste en multiplicar la fuerza (torque), a costa de reducir la velocidad de giro, permitiendo, por ejemplo, mover objetos de cierto peso.

Servos de rotación continua

Este es un tipo concreto de servomotor que, al contrario que los que te comenté anteriormente, pueden girar de forma continua en ambas direcciones. Son muy adecuados para robótica, ya que permiten disponer de un movimiento muy controlado. A costa de una menor velocidad pueden mover elementos más pesados, lo que puede ser muy conveniente si haces un pequeño robot que se desplace.

Entorno gráfico de programación

Para que suponga un problema no disponer de conocimientos de programación, existe un entorno gráfico mediante el cual se puede programar la placa controladora mediante sencillos bloques. Este programa se encargará de realizar la traducción al código que entiende la placa. Cada componente y cada acción tienen su representación, de manera que la programación se simplifica arrastrando y conectado bloques. Eso sí, la lógica del programa tendrá que salir de ti, imaginando qué quieres hacer y el método para conseguirlo.

Conclusión

¿Y qué cosas que se pueden hacer con estos componentes? Pues mezclándolos entre ellos puedes conseguir cosas muy interesantes y divertidas. Ya te he ido comentando algunos ejemplos, pero recuerda que los ejemplos mencionados  no son más que ideas, el límite lo pone tu imaginación. Algunos otros ejemplos que se me ocurren son, por ejemplo, utilizar un potenciómetro para indicar la posición de uno o varios servos (lo que podría ser la base de funcionamiento para un brazo robótico), un pequeño robot que se desplace hacia donde haya mayor luminosidad o crear una cerradura electrónica para tu cuarto con un servo y un pestillo cuya clave de acceso pueda ser una combinación de posiciones de pulsadores y/o potenciómetros.

En los próximos artículos de esta serie te mostraré como utilizar estos componentes y programar la placa controladora mostrándote pequeños y sencillos proyectos.