Robopedia - 3 INTRODUCCION

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Ángeles Ponce Franco
hace 7 años
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2 INTRODUCCION Robopedia es la Escuela de Robótica desarrollada por Green Hills Learning Center, cuyo objetivo es inspirar a los niños y niñas en el campo de la ingeniería a través de la robótica y las ciencias mediante programas educativos y pedagógicos que estimulan el aprendizaje científico de manera lúdica y divertida, logrando desarrollar en ellos un alto interés por el conocimiento para que opten en el futuro por una carrera profesional de innovación en vez de las tradicionales y se autodescubran como los futuros ingenieros innovadores. Robopedia mediante su metodología introduce a los niños de manera natural en el campo de las Ciencias, Tecnología, Ingeniería y Matemáticas (STEM pos sus siglas en inglés), involucrándolos en un proceso práctico (hands-on learning) y aprovechando su curiosidad natural. El Libro Rojo de Robótica para el Nivel Senior Bot 1, hace una breve introducción al tema de las máquinas simples, así también como a los fundamentos de electrónica enseñando el uso de componentes básicos, la interpretación de diagramas, la soldadura y el montaje de circuitos para operar robot por medio de comparadores. El Libro Rojo de Robótica se enfoca primordialmente en la iniciación de la programación, el uso de funciones básicas y el desarrollo de algoritmos y diagramas de flujos, que brindan las herramientas primarias para poder desarrollarse en el mundo de la programación más avanzada. Cada unidad provee a los niños la posibilidad de desarrollar desafíos y poner a prueba sus conocimientos, para ello deben siempre construir un proyecto que los lleva a estar siempre en un aprendizaje práctico. El libro está desarrollado con la metodología de Robopedia basada en un proceso secuencial e interrelacionado que el método implica: Conocer, Construir, Programar, Probar y Mejorar, tomando como base los fundamentos teóricos de Vygotsky, siendo el aprender jugando la herramienta fundamental para el desarrollo. La interacción social o aprendizaje cooperativo (Cooperative Learning) es el motor del desarrollo. El método por tal razón incluye el trabajo en grupos pequeños donde en un ambiente social, especialmente creado,se estimula al niño a construir su propio aprendizaje y en base al lenguaje, guías y módelos temáticos se genera la capacidad de imitación de los niños y niñas, dando el debido soporte para lograr un profundo nivel de aprendizaje adaptado a las necesidades individuales (Instructional scaffolding). El libro invita a los niños a desarrollar el pensamiento lógico y computacional, capacitándolos en el proceso de programación para que den vida de manera propia a sus robots. Esperamos que este libro permita a nuestros estudiantes cautivarse en el aprendizaje de la robótica educativa y puedan cada día inspirarse para convertirse en los ingenieros de la innovación de un nuevo futuro. Robopedia - 3

3 UNIDAD UNIDAD 1 : MÁQUINAS SIMPLES Sistemas de Trabajo Mecánico UNIDAD 2: FUNDAMENTOS DE ROBÓTICA 1 Leyes de Newton UNIDAD 3: FUNDAMENTOS DE ROBÓTICA 2 Gravedad y Resistencia del Aire UNIDAD 4: INICIACIÓN A LA PROGRAMACIÓN 1 Movimeinto de un Robot UNIDAD 5: INICIACIÓN A LA ELECTRÓNICA 1 Armando Circuitos UNIDAD 6: INICIACIÓN A LA PROGRAMACIÓN 2 Programando Motores UNIDAD 7: INICIACIÓN A LA ELECTRÓNICA 2 Armando el Circuito de Mi Robot UNIDAD 8: SEGUIDORES DE LUZ Sensor LDR - CdS OBJETIVOS POR CADA UNIDAD QUÉ APRENDEREMOS? Conocer acerca de la energía potencial y cinética y cómo calcularla. Observar e identificar cómo trabaja una máquina simple. Conocer acerca de las palancas, poleas, la rueda y los engranajes. Identificar las tres Leyes de Newton. Probar las Leyes de Newton en la práctica Conocer sobre el concepto de gravedad y la resistencia del aire y cómo los cuerpos se comportan en relación a estos. Probar en la práctica la gravedad y la resistencia del aire. Aprender cómo está estructurado un robot Conocer y Desarrollar diagramas de flujo para programar. Conocer el concepto de algoritmo y su interpretación. Aprender sobre el movimiento de motores para avance, retroceso giro pivotando, giro sin desplazamiento. Conocer el funcionamiento y comportamiento de los sensores IR. Aprender sobre el uso y estructura de la protoboard. Identificar las fotoresistencias, cómo se comportan y su aplicación Conocer sobre los transistores, tipo y correcta polarización de los mismos. Aprender sobre los tipos de robots y sus movimientos. Programar un robot con sistema de engranajes Programar un robot con sensores para identificar bordes y seguir línea negra. Mejorar el movimiento con ruedas y engranajes. Aprender el funcionamiento de los condensadores, tipo y polaridad. Aplicar la Ley de Ohm para la medicición de voltaje, resistencia e intensidad. Aprender a soldar componentes electrónicos en la placa. Conocer los sensore LDR - CdS, funcionameinto y comportamiento. Programación de robot con sensores CdS Robopedia - 5

4 UNIDAD UNIDAD 9: SERVOMOTOR Funcionamiento y Programación con Servomotores UNIDAD 10: PROYECTO MECA- TRÓNICO Robot Seguidor de Luz QUÉ APRENDEREMOS? Identificar los servomotes, tipos y funcionamiento. Programar robot con el uso de servomotor. Programar robot con sensores y servomotor. Armar y montar robot seguidor de luz sin programación. Probar su funcionalidad y comportamiento. Robopedia - 6

5 INDICE UNIDAD UNIDAD1 : MÁQUINAS SIMPLES Sistemas de Trabajo Mecánico UNIDAD 2: FUNDAMENTOS DE ROBÓTICA 1 Leyes de Newton UNIDAD 3: FUNDAMENTOS DE ROBÓTICA 2 Gravedad y Resistencia del Aire UNIDAD 4: INICIACIÓN A LA PROGRAMACIÓN 1 Movimeinto de un Robot UNIDAD 5: INICIACIÓN A LA ELECTRÓNICA 1 Armando Circuitos UNIDAD 6: INICIACIÓN A LA PROGRAMACIÓN 2 Programando Motores UNIDAD 7: INICIACIÓN A LA ELECTRÓNICA 2 Armando el Circuito de Mi Robot UNIDAD 8: SEGUIDORES DE LUZ Sensor LDR - CdS UNIDAD 9: SERVOMOTOR Funcionamiento y Programación con Servomotores UNIDAD 10: PROYECTO MECATRÓNICO Robot Seguidor de Luz PÁGINA Robopedia - 7

6 UNIDAD 1 MÁQUINAS SIMPLES Sistemas de Trabajo Mecánico Robopedia - 9

ENERGIA CINÉTICA Y POTENCIAL CONOCER Energía Cinética: Una definición muy sencilla de energía cinética es aquella que al estar en movimiento un cuerpo por haberle sido aplicada una fuerza, el mismo

7 ENERGIA CINÉTICA Y POTENCIAL CONOCER Energía Cinética: Una definición muy sencilla de energía cinética es aquella que al estar en movimiento un cuerpo por haberle sido aplicada una fuerza, el mismo que puede chocar con otro cuerpo y puede producir un trabajo. Cuánta mayor sea la fuerza se aplique a dicho cuerpo mayor será su velocidad y por lo tanto igualmente mayor será su energía cinética. Para calcular la energía cinética de un cuerpo debemos utilizar la siguiente fomula (Ver imagen 1): Imagen 1 RECUERDA Cómo medimos la energía? La unidad en el sistema internacional es el Julio, en honor de James P.Joule. PUNTOS CLAVE Tipos de energía potencial. 1. Energía Potencial Gravitatoria. 2. Energía potencial eeectrostática EC = Energía Cinética M = Masa V 2 = Velocidad eleveda al cuadrado En el Sistema Internacional (SI), la masa (m) se mide en kilogramos (kg) y la velocidad (v) en metros por segundo ( m / s), con lo cual la energía cinética resulta medida en Joule ( J ). Energía Potencial.- Es la energía que está asociada a la posición de un cuerpo u objeto y esta depende de la altura a la cual este se posicione (Ver figura 1) y se calcula con la siguiente formula (Ver imagen2) Imagen 2 3. Energía Potencial Elástica Robopedia - 10 EP = Energía Potencial M = Masa G = Gravedad (9,8m/s 2 ) H = Altura

8 PIENSA Y RESPONDE Calcula la energía cinética de un coche de 500 kg de masa que se mueve a una velocidad de 100 km/h. DESAFÍO Calcula la energía potencial gravitatoria de un cuerpo de 30 kg de masa que se encuentra a una altura de 20 m. PUNTOS CLAVE Para calcular la energía cinética debemos transformar la velocidad a metros por segundos, para hacerlo multiplica el valor por 5 y luego el resultado dividelo para 18. Figura 1 Robopedia - 11

9 PALANCAS La palanca es una máquina simple que facilita el trabajo de movilizar un objeto o carga de un punto a otro, disminuyendo el esfuerzo. La palanca está compuesta por un brazo largo y rígido que gira libremente sobre un punto de apoyo denominado fulcro. Existen tres tipos de palancas: Palancas de 1era clase, 2da clase y 3era clase. Palanca de 1era Clase.- El punto de apoyo siempre está ubicado entre el esfuerzo y la resistencia. (Ver figura 2) Figura 2 PUNTOS CLAVE Fuerza: Empuje o tracción que es aplicada a un objeto. Esfuerzo: Fuerza que es aplicada para mover un objeto. Resistencia: Fuerza ejercida por el objeto (carga) que intenta mover. Brazo de Resistencia: Distancia extendida desde el punto de apoyo al punto donde la carga ejerce la resistencia. Brazo de Esfuerzo: Distancia extendida desde el punto de apoyo al punto donde se aplica el esfuerzo. Carga: El objeto (peso) que se quiere mover. Fricción: Fuerza causada por dos superficies que rosan entre sí. Ventaja Mecánica: Calculo matemático para conocer cuantas veces una máquina simple multiplica el esfuerzo. Palanca 1era Clase Palanca de 2da Clase.- La resistencia está entre el punto de apoyo (fulcro) y el esfuerzo. (Ver figura 3) Ejemplo: La carretilla Figura 3 Palanca 2da Clase Palanca de 3era Clase.- El esfuerzo se encuentra entre la resistencia y el punto de apoyo. (Ver figura 4) Ejemplo: Una caña de pescar Figura 4 Palanca 3era Clase Robopedia - 12

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