Diseño y construcción de un robot didáctico para experiencias en el área de ciencias básicas con Arduino

Tipo: Trabajo de grado

Formato: PDF

Autor: Eduardo Hernández Romero

Web: ru.dgb.unam.mx

Descripción: Trabajo de grado (Tesis) de la carrera de ingeniería eléctrica/electrónica, sobre desarrollo e implementación de un robot didáctico utilizando Arduino, para emplearse en bachillerato, en la enseñanza de las asignaturas de ciencias: física, química y biología.

Introducción

El objetivo de este trabajo es el diseño y la construcción de un prototipo de robot, que puede emplearse como una herramienta didáctica en la enseñanza en el bachillerato en las asignaturas de ciencias: física, química y biología. En la actualidad la mayoría de los robots didácticos se emplean para enseñanza de robótica básica y muy poco en la enseñanza de ciencias; es decir, su diseño está enfocado en introducir al alumno en aspectos básicos de la robótica: construcción, programación, control, electrónica e instrumentación; temas que no están incluidos en los programas de estudio del bachillerato.

El integrar la robótica como herramienta en aulas y laboratorios, requiere de seleccionar los robots más adecuados para realizar el diseño de prácticas adecuadas a los objetivos que se tengan, así como un rediseño conceptual de lo que se l lama práctica. Esto implica capacitación constante al personal docente y de laboratorio en el manejo de dichos robots.

En este trabajo se presenta una propuesta de un robot prototipo, utilizando la plataforma Arduino, y un ejemplo de su uso en una práctica escolar, para ejemplificar su aplicación. El robot fue diseñado mecánicamente para construir una interfaz gráfica de usuario de fácil uso para los docentes y alumnos. Se pretende que los cursos de capacitación sean enfocados al uso del robot en prácticas y no al diseño del mismo.

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Breve resumen del contenido

- Marco teórico. Clasificación de robots según la ISO.
- Ejemplos de la clasificación basada en los medios de transmisión.
- Sistemas embebidos basados en microcontroladores.
- Diagrama a bloques de una placa de desarrollo basada en microcontrolador.
- Control y programación de un robot.
- Desarrollo y diseño conceptual del robot.
- Selección de componentes para el prototipo del robot.
- Sistema de desarrollo Raspberry Pi.
- Sistema de desarrollo Arduino Nano para microcontrolador ATMEGA 328
- Modulo Xbee de radio frecuencia para Arduino.
- Elementos mecánicos. Maquinado y construcción de los elementos mecánicos.
- Elementos de programación.
- Control de un servomotor, por medio de modulación de ancho de pulso-
- Integración de los componentes electrónicos y mecánicos.
- Programación de la interfaz gráfica de usuario.
- Entorno de Desarrollo Integrado (IDE) para Arduino.
- Software ArduBlock, para la programación gráfica del Arduino Nano del robot.
- Conexión de servomotores con Arduino.
- Verificación de operación. Pruebas de comunicación y programación.
- Comprobación de las funciones del robot.
- Adquisición de datos de sensores Vernier de presión y temperatura.

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