2ESO – SA2 – Robótica
Robótica
¿Alguna vez has visto un robot en una película o en la vida real? Seguramente sí. Los robots están en fábricas, hospitales, explorando otros planetas e incluso en nuestras casas, como los robots aspiradores. Pero, ¿qué es realmente un robot?
Un robot es una máquina programable que puede realizar tareas de manera automática o con poca intervención humana. Se compone de varias partes:
Sensores: permiten que el robot «vea» o «sienta» su entorno, como cámaras, micrófonos o sensores de movimiento.
Procesador o control: el «cerebro» del robot, que toma decisiones basadas en la información de los sensores.
Actuadores: motores o mecanismos que permiten al robot moverse o realizar acciones.
En esta unidad aprenderemos cómo funcionan los robots, qué tipos existen y cómo se pueden programar. Veremos que la robótica combina conocimientos de mecánica, electrónica e informática para crear máquinas capaces de hacer tareas que pueden ser difíciles, peligrosas o aburridas para los humanos.
La robótica es una de las tecnologías del futuro, y entenderla nos ayuda a desarrollar creatividad y pensamiento lógico. ¡Vamos a descubrir juntos cómo funcionan los robots y cómo podemos crearlos!
Partes de un robot
Un robot, como ya hemos visto, es una máquina diseñada para realizar tareas de forma automática o con poca intervención humana. Para ello, necesita varias partes que le permitan percibir su entorno (sensores), procesar información (procesador) y actuar (actuadores). Las principales partes de un robot son:
Sensores
Los sentidos del robot
Los robots necesitan información sobre su entorno para poder tomar decisiones. Para ello, utilizan sensores, que funcionan como nuestros sentidos. Hay muchos tipos de sensores, dependiendo de qué información captan:
🔹 Sensores de contacto → Detectan si el robot ha tocado algo.
Ejemplo: botones o interruptores que activan una acción cuando se presionan.
🔹 Sensores de luz → Detectan la cantidad de luz o colores.
Ejemplo: sensores de línea en robots que siguen un camino negro sobre un fondo blanco.
🔹 Sensores de distancia o proximidad → Miden qué tan cerca está un objeto.
Ejemplo: sensores de ultrasonidos como los que usan los coches para aparcar.
🔹 Sensores de temperatura → Detectan el calor o el frío.
Ejemplo: termómetros digitales o sensores en aires acondicionados.
🔹 Sensores de sonido → Captan vibraciones o ruido.
Ejemplo: micrófonos en asistentes virtuales como Alexa o Siri.
🔹 Sensores de inclinación y movimiento → Detectan si el robot está en movimiento o inclinado.
Ejemplo: acelerómetros en móviles que hacen que la pantalla gire cuando los movemos.
Los sensores envían la información al procesador del robot para que tome decisiones.
Procesador o Unidad de Control
El cerebro del robot
Una vez que el robot recibe información de sus sensores, necesita tomar decisiones. Esto lo hace con su procesador, que es como su cerebro.
🔹 Microcontrolador: Es un pequeño ordenador dentro del robot que procesa la información y da órdenes.
Ejemplo: Arduino es un microcontrolador muy usado en robótica educativa.
🔹 Microprocesador: Es más potente que un microcontrolador y permite hacer cálculos complejos.
Ejemplo: Raspberry Pi, que se usa en robots avanzados con inteligencia artificial.
El procesador sigue un programa que le dice qué hacer en cada situación. Los robots se pueden programar en lenguajes como Python, C++ o bloques visuales como Scratch.
Actuadores
Los músculos del robot
Los robots no solo piensan, también necesitan moverse o realizar acciones. Para ello, usan actuadores, que convierten la energía en movimiento.
🔹 Motores eléctricos → Permiten el movimiento de ruedas, brazos o mecanismos.
Ejemplo: los motores de los coches eléctricos o de los drones.
🔹 Servomotores → Se mueven con precisión en ángulos específicos.
Ejemplo: los brazos de robots industriales que ensamblan coches.
🔹 Pistones hidráulicos o neumáticos → Utilizan líquidos o aire comprimido para mover piezas grandes.
Ejemplo: los brazos mecánicos en fábricas de ensamblaje.
🔹 Luces y pantallas → Algunos robots comunican información con luces LED o pantallas.
Ejemplo: los ojos LED de algunos robots humanoides como Nao.
Los actuadores obedecen las órdenes del procesador y hacen que el robot cumpla su tarea.
Un robot funciona gracias a la combinación de sensores, un procesador que toma decisiones y actuadores que ejecutan acciones. Es como un cuerpo humano:
✅ Los sensores son los sentidos (ojos, oídos, tacto…).
✅ El procesador es el cerebro, que piensa y decide.
✅ Los actuadores son los músculos, que permiten moverse y actuar.
En la siguiente parte de la unidad, veremos cómo programar un robot para que use estas partes de manera inteligente. ¡La robótica es el futuro y estamos aprendiendo a construirlo!
Clasificación cronológica de los robots
La robótica ha evolucionado mucho desde sus inicios. Podemos clasificar los robots en cinco generaciones, según sus características y capacidades.
1️⃣ Primera Generación (1940-1960) – Robots Mecánicos Programables
🔹 Eran robots simples, utilizados principalmente en la industria.
🔹 No tenían sensores ni inteligencia, solo seguían una serie de movimientos programados.
🔹 Funcionaban con circuitos eléctricos y mecánicos.
🔹 Ejemplo: Unimate, el primer robot industrial (1961), utilizado en la fábrica de General Motors.
2️⃣ Segunda Generación (1960-1980) – Robots con Sensores
🔹 Se les añadieron sensores para recibir información del entorno.
🔹 Podían adaptar su comportamiento a ciertas condiciones externas.
🔹 Se usaron en fábricas, principalmente para tareas repetitivas como ensamblaje o soldadura.
🔹 Ejemplo: Robots industriales con sensores de presión para ajustar la fuerza al sujetar objetos.
3️⃣ Tercera Generación (1980-2000) – Robots Autónomos
🔹 Aparecieron los primeros robots con microprocesadores, lo que les permitió tomar decisiones básicas.
🔹 Usaban inteligencia artificial simple para moverse o manipular objetos.
🔹 Se empezaron a utilizar en la exploración espacial y la robótica doméstica.
🔹 Ejemplo:
El rover Sojourner (1997), primer robot en Marte.
Primeros robots aspiradores, como Roomba.
4️⃣ Cuarta Generación (2000-2020) – Robots Inteligentes
🔹 Incorporan inteligencia artificial (IA), lo que les permite aprender y mejorar su comportamiento.
🔹 Pueden interactuar con humanos, reconocer voz, rostros y adaptarse a diferentes entornos.
🔹 Se usan en medicina, educación, seguridad y asistencia personal.
🔹 Ejemplo:
Robots humanoides como Sophia.
Vehículos autónomos como los coches de Tesla.
5️⃣ Quinta Generación (2020 – Actualidad) – Robots con Aprendizaje y Autoconciencia
🔹 Se desarrollan robots con redes neuronales y aprendizaje profundo (deep learning).
🔹 Son capaces de aprender por sí mismos, mejorar su rendimiento y tomar decisiones más complejas.
🔹 Algunos están diseñados para parecerse y comportarse como humanos.
🔹 Ejemplo:
Atlas, el robot de Boston Dynamics que puede correr, saltar y hacer parkour.
Robots asistenciales avanzados para hospitales y atención al cliente.
Clasificación de los robots según su forma y movilidad
Los robots pueden moverse de diferentes maneras dependiendo de sus ruedas, patas o articulaciones:
🔹 Robots móviles → Se desplazan de un lugar a otro.
De ruedas: como los robots aspiradores o los coches autónomos.
De patas: como los robots cuadrúpedos (ejemplo: Spot de Boston Dynamics).
Drones: vuelan y son usados para vigilancia, filmación o transporte.
🔹 Robots industriales o manipuladores → Son robots fijos que realizan tareas específicas en fábricas.
Ejemplo: brazos robóticos que ensamblan coches.
🔹 Robots humanoides → Se parecen a los humanos en forma y movimiento.
Ejemplo: robots como ASIMO o Sophia.
🔹 Robots zoomórficos → Tienen forma de animales para adaptarse a ciertos entornos.
Ejemplo: robots inspirados en insectos o peces.
Clasificación de los robots según su función
Los robots se diseñan para cumplir tareas específicas. Algunos ejemplos son:
🔹 Robots industriales → Se usan en fábricas para ensamblar, pintar o soldar.
Ejemplo: los brazos mecánicos en la industria automotriz.
🔹 Robots de exploración → Se usan para explorar lugares peligrosos o de difícil acceso.
Ejemplo: el rover Perseverance en Marte o robots submarinos.
🔹 Robots de asistencia y salud → Ayudan en hospitales y residencias.
Ejemplo: exoesqueletos para ayudar a personas con movilidad reducida.
🔹 Robots de servicio → Realizan tareas domésticas o de atención al público.
Ejemplo: robots aspiradores o robots camareros en restaurantes.
🔹 Robots militares o de rescate → Se usan en operaciones de seguridad o emergencias.
Ejemplo: robots desactivadores de bombas.
🔹 Nanorrobots → Son robots microscópicos usados en medicina.
Ejemplo: nanobots diseñados para viajar por el cuerpo humano y tratar enfermedades.
Clasificación de los robots según su nivel de autonomía
Los robots pueden actuar de forma más o menos independiente:
🔹 Robots teleoperados → Son controlados por un humano a distancia.
Ejemplo: drones de rescate o robots exploradores en otros planetas.
🔹 Robots autónomos → Toman decisiones por sí mismos usando sensores y programas.
Ejemplo: coches autónomos o robots aspiradores.
🔹 Robots inteligentes → Usan inteligencia artificial para aprender y mejorar su comportamiento.
Ejemplo: asistentes virtuales como Siri o robots conversacionales.
Actividades teóricas
- Accede al sitio web de MindMup https://www.mindmup.com/#storage
- Haz clic en Create a New Map
- Crea un mapa mental donde muestres los diferentes tipos de robots que hemos estudiado. Debes poner el nombre y una breve descripción. Usa este sitio web pero descríbelos con tus palabras.
- Exporta el mapa mental como imagen. Llama al fichero Mapa-Mental-Robótica-Nombre siendo Nombre tu Nombre y Apellidos (Ejemplo Mapa-Mental-Robótica-Isabel-Jiménez)
Herramienta web MindMup
Robot Maqueen
RECUERDO 1 ESO
El Robot Maqueen es un robot educativo programable diseñado para aprender robótica y programación de forma divertida y accesible.
Se usa mucho en colegios e institutos para trabajar conceptos de STEM (Ciencia, Tecnología, Ingeniería y Matemáticas) con alumnos desde 10 – 12 años en adelante.
Este robot no viene con cerebro propio: necesita una placa micro:bit, que actúa como su “cerebro” para programar comportamientos.
Fuente: Migueltecnologia
LEDs Frontales
- LED izquierdo (P8)
- LED derecho (P12)
Son luces programables que se pueden encender, apagar o hacer parpadear. Se usan para:
- Indicar estados (encendido, error, éxito…)
- Señales visuales en los programas
Receptor de infrarrojos
- Receptor IR (P16)
Permite que el robot reciba señales de un mando a distancia infrarrojo. Se puede usar para:
- Controlar el robot con un mando
- Hacer juegos tipo “coche teledirigido”
Indicadores de control
- Indicador Power. Pequeño LED que indica si el robot está encendido y recibe energía.
- Interruptor de encendido. Sirve para encender y apagar el robot sin quitar las pilas.
Sonido
- Altavoz (P0). Emite sonidos, tonos o melodías programadas. Ideal para:
- Avisos
- Juegos
- Confirmar acciones (por ejemplo, al detectar un obstáculo)
- Conmutador de altavoz. Permite activar o desactivar el sonido si no queremos que suene en clase.
Conectores
- Conector de pilas (3,5 a 5 V). Entrada de energía del robot mediante portapilas o batería.
- Conectores GND, 0, 1, 2, 3V. Permiten conectar sensores externos o componentes adicionales.
- Conector servo (P1 / P2). Sirve para conectar servomotores, por ejemplo para brazos, pinzas o mecanismos móviles.
- Conector de ultrasonidos (Echo P2 / Trig P1). Puerto donde se conecta el sensor ultrasónico, que mide distancias.
- Conector I2C (SCL P19, SDA P20). Permite conectar sensores más avanzados que se comuniquen con el robot.
Movimiento
- Motor izquierdo y Motor derecho. Son los motores que permiten al robot:
- Avanzar
- Retroceder
- Girar. Variando la velocidad de cada motor se controlan los giros.
Sensores de líneas
- Sensor siguelíneas izquierdo (P13) y Sensor siguelíneas derecho (P14). Detectan líneas negras sobre fondo blanco (o al revés). Se usan para:
- Programar robots siguelíneas
- Carreras y circuitos
LEDs RGB parte trasera
- RGB 0 (P15), RGB 1, RGB 2 y RGB 3. Son luces LED que pueden mostrar muchos colores diferentes. Se usan para:
- Señalización
- Efectos visuales
- Indicar decisiones del programa
A TENER EN CUENTA AL PROGRAMAR NUESTRO MAQUEEN
- Añadir la extensión de maqueen.
- Programar en MakeCode.
- Descargar el fichero ejecutable.
- Copiarlo al robot.
MOVIMIENTO
Entre los bloques de la extensión para maqueen el que permite el movimiento es el bloque motor. Este bloque nos permite decidir qué motor mover, si avanzar o retroceder y la velocidad con la que se debe producir el movimiento.
El bloque parar motor puede usarse para que el robot realice un giro.
Recuerda:
Actividades
- Haz que tu robot Maqueen se mueva hacia adelante durante 1 segundos, se pare durante 1 segundos y retroceda durante 1 segundos marcha atrás, llegando a la posición de inicio.
- Haz que el robot Maqueen avance durante 3 segundos, de un giro de 180 grados, avance 3 segundos y vuelva a girar 180 grados, para terminar en el punto de partida, pero girado 180º.
RETO
Haz que tu robot siga la trayectoria que se indica
LUCES
Podemos encender los LEDs rojo que tiene el maqueen en la parte delantera utilizando el bloque LED. En este bloque se puede escoger entre el LED derecho o izquierdo y la opción de apagar o encender.
Actividad
Realiza un programa que encienda los LEDs izquierdo y derecho de manera alternativa durante medio segundo cada uno por siempre.
ENCENDIENDO LOS LEDS RGB
Maqueen dispone de 4 LEDs RGB que pueden mostrar hasta 16 millones de colores diferentes. Se encuentran en la parte inferior, son pequeños rectángulos blancos conectados a la patilla P15, será esta la que debamos configurar y tener en cuenta.
Cada uno de estos LEDs tiene 3 LEDs más pequeñitos con los colores Rojo, Verde y Azul. Dependiendo de la intensidad que se de a cada uno el color que proyecte el LED será uno u otro. Cada LED tiene 255 niveles de luminosidad.
Para poder programar estos LEDs necesitamos una nueva extensión, NEOPIXEL.
Lo primero que tenemos que hacer es indicar que los 4 LEDs se encuentran conectados a P15, es por ello que al iniciar siempre tendremos que poner algo similar a lo siguiente:
Con el siguiente bloque se puede establecer el color de cada LED
Con este código acabamos de indicar que los 4 LEDs se vean en color amarillo.
Actividad
Haz que el robot avance durante 2 segundos mientras muestra la luz verde. Una vez se pare, debe girar 90 grados a la izquierda encendiendo el LED izquierdo. A partir de ahí avanza 2 segundo mostrando una luz amarilla. Al parar gira 90 grados a la derecha encendiendo el LED derecho. Avanza un segundo más mostrando una luz roja.
RETO
Haz que el robot se marque un pequeño paso de baile mostrando luces de colores y música.
SENSORES
Anteriormente, en el tema de IoT, ya veíamos los sensores y configurábamos nuestra placa micro:bit para hacer uso de ellos. Con Maqueen también podemos utilizar sensores para detectar objetos, cantidad de luz, etc., y realizar una acción u otra en función de lo que estos perciben.
Ejemplo de uso del sensor de luz
Ejemplo de uso del sensor de sonido
Sensor de ultrasonido
El sensor de ultrasonido es el que permite la detección de objetos por parte de Maqueen. El robot tiene este sensor ubicado en la parte frontal, permitiendo calcular la distancia a un objeto en centímetros con buena precisión. Su funcionamiento se basa en la emisión de una onda ultrasónica y en la medición del tiempo que tarda en rebotar y regresar, de forma similar a la ecolocalización que utilizan los murciélagos. Para ello, uno de los sensores se encarga de emitir la señal ultrasónica, mientras que el otro recibe el eco de dicha señal.
RETO
Haz que tu robot se mueva de manera ininterrumpida de forma que, si encuentra un obstáculo lo sortee girando de manera aleatoria a izquierda o derecha. El robot comienza en una posición y debe finalizar en otra indicada por el profesor. En el trayecto, cuando encuentra un obstáculo, debe mostrar las luces inferiores en color rojo, al girar estas cambian a verde y al mover normalmente se ven amarillas.
SEGUIR LÍNEAS
Nuestro robot maqueen tiene en la parte inferior dos sensores de infrarrojos que detectan si se encuentra sobre una zona clara u oscura de manera que nos permite seguir líneas.
El bloque que usaremos de la extensión de maqueen es:
Veamos el siguiente código. Pruébalo para ver que funciona.
RETO
Haz que tu robot siga las líneas que muestran el circuito que ponga la profesora. Ten en cuenta posibles obstáculos y usa las luces LED para hacerlo más divertido.
GRAN COMPETICIÓN DE ROBÓTICA
