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| Lego Mindstorms fue uno de los resultados de la fructífera colaboración entre Lego y el MIT. Esta asociación se emplea como ejemplo de relación entre la industria y la investigación académica que resulta muy beneficiosa para ambos socios | |
| Colaboración con el grupo de epistemología y aprendizaje del MIT La línea Lego Mindstorms nació en una época difícil para Lego, a partir de un acuerdo entre Lego y el MIT. Según este trato, Lego financiaría investigaciones del grupo de epistemología y aprendizaje del MIT sobre cómo aprenden los niños y a cambio obtendría nuevas ideas para sus productos, que podría lanzar al mercado sin tener que pagar regalías al MIT. Un fruto de esta colaboración fue el desarrollo del MIT Programmable Brick (Ladrillo programable). El mentor del grupo, Seymour Papert, era un matemático interesado desde la década de 1960 por la relación entre la ciencia, la adquisición del conocimiento y el desarrollo de la mente infantil. De hecho, el nombre del producto, Mindstorms, proviene del título de un libro suyo, llamado MindStorms: Children, Computers, and Powerful Ideas [4], en el que describe sus ideas respecto al empleo de las computadoras como impulsoras del aprendizaje. Papert, uno de los creadores de lenguaje de programación Logo, ampliamente empleado como herramienta para enseñar programación, toma de Jean Piaget la concepción de niño como “constructor de sus propias estructuras mentales”. Es partidario del construccionismo, tesis que sostiene que el niño crea su conocimiento de forma activa y que la educación debe de facilitarle herramientas para realizar actividades que impulsen esta actividad . La lectura de su libro fue lo que impulsó al presidente de Lego a contactar en 1985 con el MIT, pues le hizo pensar que ambos grupos tenían ideas similares sobre el aprendizaje infantil . |
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| El bloque RCX es la parte central del Lego Mindstorms, ya que aquí se encuentra toda la parte lógica y electrónica que permite la mayoría de las acciones del robot, almacenándose hasta 5 programas que se pueden cargar en su memoria interna, y guardándose | |
| El bloque RCX es la parte central del Lego Mindstorms, ya que aquí se encuentra toda la parte lógica y electrónica que permite la mayoría de las acciones del robot, almacenándose hasta 5 programas que se pueden cargar en su memoria interna, y guardándose allí el firmware básico para el control de los distintos dispositivos que se pueden conectar al bloque. El bloque RCX tiene tres versiones oficiales: 1.0, 1.5 y 2.0, las cuales presentan mejoras en el software sin verse afectado mayormente el hardware que se vende con el bloque, sin embargo, la parte electrónica de los bloques no es compatible, ya que las tres versiones poseen distintas regulaciones de voltaje, pero aún así no afecta el hardware que posee el bloque [12]. Microcontrolador Su microcontrolador interno es Hitachi H8/3292, que funciona a 5 volts y una velocidad aproximada de 16 Mhz, siendo esa su velocidad máxima para la serie de Hitachi H8/3000. Posee una memoria ROM de 16 Kb, una memoria RAM externa de 32 Kb y posee un decodificador Análogo Digital que permite transformar las distintas entradas de energía en bits. Su empaque original es de un circuito impreso, que carece de zócalos de conexión, y se encuentra soldada a la base del circuito impreso del bloque. Este microcontrolador puede procesar varias instrucciones por segundos, pero su mayor desventaja comparado con el Lego Mindstorms NXT es la baja capacidad de mantener hilos de procesos, es decir, no puede ejecutar dos instrucciones al mismo tiempo, a pesar que el programador o usuario compruebe que si puede, pero la velocidad de proceso impide distinguir el retardo producido. Entradas y salidas Como medio de entradas posee tres conectores que permite capturar la información que proviene del los distintos sensores. Las entradas se conforma por un bloque de 2x2, que sus cabezas se encuentran rodeadas de un material conductor que permite la lectura del sensor. Las entradas se ubican en la parte superior de la pantalla de LCD, son de color gris y se distinguen por los números 1, 2 y 3. Las salidas del bloque RCX son para energizar los motores que se pueden conectar al robot y así darle movimiento. El voltaje que provee es de 9 volts, haciendo que cada motor que se conecte al bloque pueda moverse acorde a las instrucciones del programa. Las salidas de energía se encuentran en la parte inferior de la pantalla de LCD, son de color negro y se distinguen por las letras A, B y C. Pantalla LCD [editar] La pantalla de LCD que trae el Lego Mindstorms permite visualizar tres corridas de datos: * Superior, detección en las entradas de los sensores y el nivel de carga de las baterías. * Central, zona alfanumérica que permite ver el contador, temporizador o valores registrados por un sensor. * Inferior, indica el sentido de movimiento de los motores. * Lateral izquierdo, muestra si hay conexión inalámbrica mediante el puerto infrarrojo En su modo de operación, la pantalla de LCD posee un contador de ejecución de despliegue las veces y el tiempo que se ha ejecutado el programa, indica el número del programa que se está ejecutando y muestra la imagen de una persona que se encuentra de dos posibles formas, en estado de detención, la representación de la persona está detenida, y cuando se ejecuta un programa, ésta se encuentra en movimiento. Además, si se selecciona un sensor, permite ver el valor registrado por el sensor, en una medida de RAW que se despliega sin importar el tipo de sensor que se encuentre conectado a la entrada. Si el bloque no posee el firmware básico, no se muestra el contador de programa ni se ejecutan los programas 2, 3, 4 y 5, sólo permitiendo que el primer programa muestre que funciona la salida de corriente y entrada de datos. Además, la persona se mantiene fija aunque se encuentre en ejecución el programa 1 del bloque. Esta salida de LCD ayuda al programador en caso que quiera hacer reemplazo del framework, ya que permite la salida de datos en pantalla, para generar una salida de estado de cualquier elemento interno del bloque. Puerto infrarrojo y comunicación En la parte delantera del bloque RCX, el Lego Mindstorms trae un puerto infrarrojo que le permite la comunicación con el computador para transferir el firmware y los programas. Funciona a una frecuencia de 37 Khz, que se asemeja a un control remoto de un televisor, transmitiendo datos a una velocidad aproximada de 2.400 bps, lo que implica que cada bit se transmite a 417 us [13]. Una de las cualidades del puerto infrarrojo es la capacidad de conectarse a otro dispositivo que posea el puerto, como Palms, computadores portátiles y algunos modelos de teléfonos móviles, lo que permite realizar pequeñas plataformas de comunicaciones para lugares recónditos o muy pequeños. La distancia de separación entre el RCX y el receptor es como máximo a 30 cm, funcionando a su máxima capacidad desde la base de la torre y sin objetos que interfieran la visual entre ambos instrumentos. Sin embargo, la distancia es menor debido a la contaminación lumínica que puede existir en el cuarto. Alimentación eléctrica La alimentación eléctrica del bloque es mediante 6 baterías AA de 1,5 volts, las cuales se conectan en la parte posterior del bloque. Las baterías se conectan en paralelo y proporcionan energía tanto al bloque como a los motores que se conectan al mismo bloque. Una advertencia que se realiza en el manual de Lego Mindstorms es el reemplazo de las baterías, que ella alimenta a la pila que se encuentra dentro del bloque, permitiendo almacenar los distintos programas y el firmware básico. Si el reemplazo demora más de 1 minuto, la información almacenada se pierde. Otra advertencia que se realiza a los usuarios es que se evite utilizar baterías recargables debido a que entregan menor o mayor potencia el bloque, produciendo que el sistema eléctrico sea susceptible a fallos. Se puede programar la desconexión de la alimentación eléctrica mediante el software incluido en el juego de Lego Mindstorms, donde se puede especificar el tiempo de apagado, desde 1 minuto hasta 99 minutos, e inclusive deshabilitar el apagado automático. Además, el mismo programa indica el nivel de carga que poseen las baterías del robot, mostrado por una barra de color verde cuando está cargado y ésta varía hasta rojo cuando se descarga completamente. Cuando se descarga la batería del robot, este emite un sonido constante hasta que se presiona la tecla de apagado, indicando que las baterías se han agotado. |
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| El bloque NXT es una versión mejorada a partir de Lego Mindstorms RCX, que generalmente se considera la predecesora y precursora de los bloques programables de Lego. | |
| Debido a la comercialización de los bloque programables, Lego vendió la generación NXT en dos versiones: Retail Version y Education Base Set. Una ventaja de la versión Educacional es que se incluía las baterías recargables y el cargador, pero esta misma versión debía comprar el software según el tipo de licencia: Personal, Sala de clases, Sitio [15]. Además, Lego dispuso de varios kits para desarrolladores según las características de los programas que estuvieran desarrollando, * Software Developer Kit (SDK), que incluía los controladores del puerto de USB, archivos ejecutables y referencia a los bytecodes. * Hardware Developer Kit (HDK), incluía la documentación y esquemas para los sensores de NXT. * Bluetooth Developer Kit (BDK), documentos de los protocolos usados para la comunicación Bluetooth. Microcontrolador [editar] El microcontrolador que posee es un ARM7 de 32 bits, que incluye 256 Kb de memoria Flash y 64 Kb de RAM externa, la cual a diferencia del bloque RCX, posee mayores capacidades de ejecución de programas, evitando que los procesos inherentes de varios paquetes de datos colisionen y produzcan errores y un posible error en la ejecución del software. Su presentación es similar al Hitachi H8 ya que se encuentra en el circuito impreso del bloque, junto a la memoria FLASH. Entradas y salidas [editar] En el bloque de NXT existen cuatro entradas para los sensores, que a diferencia del bloque RCX, éstos poseen 6 vías de entradas, haciéndolos incompatibles con las entradas de RCX, sin embargo, el empaque de NXT incluye el adaptador para que los sensores de RCX sean compatibles con NXT [16]. Las salidas de energía aún son tres localizadas en la parte posterior del bloque, haciendo que la conexión para los motores y partes móviles sean más fáciles de ser accedidas. Comunicaciones [editar] El bloque de NXT puede comunicarse con el computador mediante la interfaz de USB que posee, la cual ya viene en la versión 2.0. Además, para comunicarse con otros robots en las cercanías posee una interfaz Bluetooth que es compatible con al Clase II v 2.0. Esta conectividad con Bluetooth no tan sólo permite conectarse con otros bloques, sino también con computadores, palms, teléfonos móviles, y otros aparatos con esta interfaz de comunicación [17]. Dentro de las posibilidades de conexión se encuentran * Conectar hasta tres dispositivos distintos, * Buscar y conectarse a otros dispositivos que posean Bluetooth, * Recordar dispositivos con los cuales se ha conectado anteriormente para conectarse más rápidamente, * Establecer el bloque NXT como visible o invisible para el resto de los dispositivos. Firmware [editar] El firmware del Lego Mindstorms consta de las instrucciones básicas que posee el bloque para hacer las distintas tareas que se le pueden programar en el bloque RCX. El firmware viene en el CD-ROM que se adjunta en el empaque original y debe ser cargado todas las veces que el robot se inicialice o se cambien las baterías y la memoria se borra. Si no se carga el firmware, el robot queda en modo de arranque, lo cual hace que se pueda jugar con un programa que viene en forma nativa dentro del robot. Para cargar el firmware debe ejecutarse el programa adjunto y luego esperar cerca de 3 minutos para que se cargue completamente el firmware básico. Las versiones más actuales de Lego Mindstorms RCX, como la versión 2.0, es compatible con las versiones anteriores del bloque, haciendo que los programas escritos en versiones más nuevas también puedan ser ejecutadas en las generaciones previas |
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| Para transferir los programas incluidos o los programados por los usuarios, Lego Mindstorms cuenta con una torre que posee un rayo infrarrojo que se conecta al computador, que junto al software, se puede enviar el firmware y los programas. Esta torre se e | |
| Torre serial[14] La torre serial se conecta a un puerto COM del computador, transmitiendo las instrucciones hasta una distancia máxima de 15 cm., en condiciones normales, desde la base de la torre hasta el bloque. Debido a su tipo de conexión, requiere una batería AA alcalina de 1,5 volts, la cual se conecta en la parte posterior de la misma. El software que controla la conexión de la torre serial se encuentra dentro del mismo software incluido en el juego de Lego Mindstorms y requiere un conector de 9 pines para ser aceptado. Torre USB La torre USB fue incluida en las versiones de Lego Mindstorms que poseían el RCX 2.0, la cual se conecta al puerto USB del computador. A diferencia de la torre serial, la torre USB posee alimentación desde el computador, por lo cual no requiere de baterías para su funcionamiento. La distancia máxima a toda la potencia es de 30 cm en condiciones de luminosidad normal. El software de control no se incluye dentro del paquete de Lego Mindstorms, pero se puede configurar en el Panel de Control de Windows 98 para realizar las pruebas de alcance y ajustar la potencia. |
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| Los motores de la serie Lego Robotics han sido de tres tipos, los cuales son independientes al bloque, lo que entrega movilidad al sistema dinámico según las necesidades de construcción. | ||||||||||||||||
| n la tabla de medición, el motor estándar es más veloz que el de 9 volts, pero este último posee más fuerza para mover el robot, ya que pueden levantar cerca de 240 piezas de 8x8, pero es más lento y a la vez más preciso. El motor Micro es sólo para funciones menores debido a su escaso torque y la mínima velocidad de rotación. Los motores desmontables son alimentados mediante cables que poseen conductores eléctricos que transmiten la energía a los inductores. Como son motores paso a paso, el sentido de conexión no entrega la misma dirección de movimiento. Los motores integrados al bloque sin menos versátiles, pero no dependen de conexiones externas, lo cual visualmente ayuda al robot en su presentación. El modelo NXT usa servo motores, los cuales permiten la detección de giros de la rueda, indicando los giros completos o medios giros, que es controlado por el software [19].
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| El Lego Mindstorms, a diferencia de algunas de los juegos que vende Lego, trae algunas piezas extras que permiten entregar flexibilidad y movimiento al robot que se este construyendo. | |
| Para clasificar las piezas, se sugiere una clasificación entre las piezas móviles, flexibles y de fijación, las cuales son las que incluye el Lego Mindstorms para desarrollar cualquier robot en especial. Piezas móviles Las piezas móviles que dispone Lego Mindstorms se centran principalmente en la rotación de bloque, para lograr que las ruedas se muevan en un movimiento circular con respecto al bloque completo. Estas piezas móviles se pueden clasificar en dos: 1. Pieza de rotación, permite rotar un bloque de Lego con respecto a otro, siendo hueco en el centro del mismo, y con la patas de conexión; lo cual permite añadir más piezas en la parte superior del bloque de rotación. Este bloque se usa fundamentalmente en los robots de movimiento o donde se realiza un cinta de transporte de materiales, y se conecta a uno de los motores para que provea el giro del bloque 2. Pieza de giro, a diferencia de la pieza de rotación, la pieza de giro permite girar un bloque en el espacio, permitiendo una simulación de ojos de un robot. Esta pieza no posee una utilidad real, pero sirve de adorno para el robot. Piezas flexibles Las piezas flexibles permiten recrear una articulación de un sistema articulado, donde se requiere que el robot deba realizar un movimiento no rígido en forma específica, como el brazo robot o el brazo clasificador de piezas. Las piezas flexibles por lo general son tubos de plástico capaces de conectarse con dos bloques que no se encuentren separados a una distancia mayor de 4 cm Piezas de fijación Las piezas de fijación, son aquellas que sirven para fijar los ejes de rotación producidos por las piezas de rotación, lo cual implica que son usadas en el centro de las ruedas que posee el Lego. Por lo general, son tubos de 0.5 mm de diámetro el cual se puede poner en la punta de una barra que actúa como eje central de la rueda, fijando que la misma no se salga durante la ejecución de un programa |
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| Uno de los principales componentes de Lego Mindstorms, y que le da mayor dinamismo a la construcción de robots son las ruedas, ya que permiten que el bloque lógico pueda moverse en un espacio real e interactúe con el medio que lo rodea. | |
| Existen distintas versiones de ruedas, que vienen desde las llantas más anchas, que permiten mayor estabilidad y velocidad; hasta las ruedas más pequeñas que permiten el movimiento del robot en zonas más pequeñas. Se incluye además una cinta que simula el efecto de oruga que poseen los tanques, para que el usuario pueda crear tanques, o una cinta transportadora de objetos. Una de las connotaciones más destacadas para los fanáticos de la robótica son las mediciones físicas de cada tipo de rueda, donde algunos sitios webs han realizado las pruebas[20] para distintas superficies, incluyendo en caso de mayor peso, velocidad o cantidad de ruedas. |
 | Realimentacion Mindstorms Servos |
| El autor de este Micro Robot se ha lucido al implementar un sistema realimentado realmente curioso | |
| En el video podemos observar como reacciona el Microbot ante los eventos externos con tan solo un sensor de luz, que mide su distancia desde la superficie, con una rapida realimentación, evita caer y mantenerse en equilibrio con tan solo dos ruedas. Realmente Bueno. |
 | Robo Dino NXT |
| Este es un Robot que anda por una mesa sin caerse. Usa el sensor de ultrasonidos para detectar los bordes de la mesa.El sensor esta en un cuello articulado.Tiene 6 patas pero solo usa 2.Es grande y lento por eso se llama RoboDino. This is a robot that | |
| MicroRobot diseñado con bloques de lego y la NXT como cerebro, curioso movimiento y comportamiento.
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