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Proyecto presentado en la cuarta jornada sobre innovación en la enseñanza de la Tecnología ‘Posat les piles per la tecno!’ (Terrassa, 1 de julio de 2016)

Robotic Stadium: robots futbolistas controlados por Bluetooth

Josep Bofarull Martínez, Institut Coster de la Torre, La Bisbal del Penedès (Tarragona); Joan Pellicer Jacoment, Institut Cendrassos, Figueres (Girona); Enric Bolaño Vendrell, Institut El Morell, El Morell (Tarragona)14/11/2016
Este proyecto ha sido diseñado por tres profesores de Tecnología de tres centros de Educación Secundaria miembros del ‘Equipo Robolot’. El alumnado de Tecnología de 4º de ESO de los tres institutos realizó el diseño, construcción y decoración de los estadios y de los robots, y también la programación de los propios robots, de las porterías y del sistema de iluminación.
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De izq. a dcha.: Enric Bolaño, Joan Pellicer y Josep Bofarull, los profesores de Tecnología responsables del proyecto Robotic Stadium.

Este proyecto consiste en diseñar, construir, programar y decorar tres estadios con sus correspondientes robots futbolistas controlados por Bluetooth. Este trabajo se llevó a cabo en tres centros de Educación Secundaria de manera simultánea (figura 1).

Todos los elementos del estadio son modulares. Esto permite una fácil adaptación para la resolución de diferentes retos didácticos a la vez que facilita su transporte y el uso en cualquier parte.

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Figura 1: Diseño del estadio con los robots jugadores de futbol, porterías y cúpula.

Inicialmente el estadio se ha desarrollado para jugar a futbol, pero el diseño está pensado para que se pueda utilizar también como plataforma para trabajar otros retos de robótica y programación.

Para la construcción del estadio se usaron dos mesas plegables y para el resto de la estructura se utilizaron piezas y materiales de diferentes tipos. Sobre estas mesas plegables, se instaló césped artificial para dar más realismo a la aplicación de futbol y tapar la unión de las dos mesas plegables.

El diseño del estadio incorpora componentes automáticos tales como las porterías y el sistema de iluminación (figura 2) de LED multicolor RGB que se controlan con mando de infrarrojos.

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Figura 2: Iluminación LED RGB del estadio.

Algunos de los diseños se realizaron con tecnología de impresión 3D, como las porterías (figura 3) y los robots jugadores de futbol (figura 4).

Todos los elementos de control de los robots y partes automáticas se programaron utilizando placas Arduino Uno/Genuino Uno y el Shield Imagina Arduino V2 diseñada por el equipo Robolot.

Los robots futbolistas se controlan por Bluetooth a través de aplicaciones de móvil Android, creadas por los propios alumnos con la app Inventor. Las aplicaciones más relevantes que se han creado ha sido: Imagina3dBot4x4 y app Robòtic Stadium. Estas aplicaciones se comunican con los robots con el módulo de Bluetooth HC-06.

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Figura 3: Portería realizada en impresión 3D.
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Figura 4: Diseño de robot futbolista.

Metodología

La competencia principal trabajada en este proyecto es la de diseñar y construir objetos tecnológicos sencillos que resuelvan un problema y evaluar la idoneidad del resultado. También ha permitido trabajar otras competencias del alumnado más transversales como por ejemplo el trabajo en equipo, la creatividad o habilidades comunicativas que no son propias del ámbito científico-tecnológico. El diseño de la carrocería de los robots y los diseños de las app para su control se realizaron de forma creativa en equipos de 3 ó 4 alumnos. El proyecto fue presentado en varias jornadas donde los propios alumnos realizaron las comunicaciones al público asistente.

La metodología utilizada en las aulas ha sido la resolución de retos graduados en nivel de dificultad hasta llegar a la construcción, decoración y programación de todas las partes del estadio, robots y aplicaciones de móvil.

 

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El diseño de la carrocería de los robots y los diseños de las app para su control se realizaron de forma creativa en equipos de 3 ó 4 alumnos.
El proyecto se llevó a cabo de septiembre de 2015 al 6 de febrero de 2016, fecha de la presentación en la feria realizada en el Cosmocaixa de Barcelona, dentro del proyecto ‘Impulsem la robòtica’. Posteriormente se desarrollaron nuevas mejoras durante el resto de curso lectivo.

El hecho de realizar el proyecto en tres centros de diferentes tipologías al mismo tiempo ha permitido trabajar contenidos de mecánica, electrónica y programación con diferentes grados de dificultad y profundidad, permitiendo la fácil adaptación a las necesidades educativas diversas del alumnado.

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David Cuartielles, cocreador de Arduino, visitó el proyecto durante la presentación en el Cosmocaixa de Barcelona.

Resultados destacables

Este proyecto ha permitido el trabajo de competencias clave de programación y robótica de la materia de Tecnología en cuarto curso de la ESO de una manera muy lúdica y motivadora para el alumnado.

El proyecto se presentó en varias jornadas tecnológicas para el alumnado de los centros implicados en el proyecto. En estas presentaciones, los alumnos estuvieron acompañados de sus familias, cosa que permitió acercar más las familias a las actividades del centro y mejorar las relaciones escuela-familia.

El diseño de los robots futbolistas se realizó incorporando tracción 4x4 diferencial que facilita el uso de los robots en superficies que no sean lisas, como por ejemplo el césped del campo de futbol. Este factor da mucha versatilidad a estos robots para el diseño de nuevos retos en próximos cursos.

Para finalizar, cabe destacar que este proyecto fomenta el trabajo cooperativo, la emprendeduría, la creatividad, el trabajo con nuevas tecnologías como la microelectrónica, la tecnología móvil, la impresión 3D y el aprendizaje basado en proyectos.

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Propuestas de mejora

El diseño electromecánico de los robots se ha testado con muchas horas de funcionamiento en varias jornadas y en las aulas, con resultados totalmente satisfactorios. Ningún robot sufrió ningún desperfecto motivado por un diseño inapropiado.

Se proponen algunas mejoras:

  • Se debería diseñar y desarrollar un sistema que permita a los robots futbolistas poder chutar con más fuerza la pelota
  • Hacer que las porterías sean totalmente automáticas, de forma que incorporen unos sensores de ultrasonidos que sean capaces de detectar la trayectoria de la pelota y posicionen el portero adecuadamente.
  • Diseñar y construir un marcador automático que haga el contaje de los goles e indique el tiempo transcurrido de partido.
  • Adaptar un brazo robótico a la estructura del chasis de los robots. Esto permitirá abrir un gran abanico de resolución de los nuevos retos didácticos de programación, como por ejemplo juegos de baloncesto.
  • Incorporación de encóderes en las ruedas de los robots. Esto permitirá abrir muchas más posibilidades didácticas del estadio para trabajar contenidos de otras materias, dado que se podrán programar recorridos de los robots para solucionar problemas que trabajen contenidos de matemáticas, geometría, ciencias, etc.

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