Antes de...
Justificación pedagógica
Esta actividad busca que el alumnado comprenda y aplique la geometría y el pensamiento computacional a través de la robótica. Los cadetes descubrirán cómo calcular los ángulos de los polígonos para que sus robots tracen trayectorias de patrulla exactas.
- Qué explicar. El docente aclarará la geometría del giro. Se explicará la diferencia clave entre el ángulo interior de un polígono (cuya suma total es de 180º en un triángulo y de 360º en un cuadrado) y el ángulo de giro exterior que el robot realmente necesita ejecutar para completar la figura.
- Qué hacer. El alumnado programará en MakeCode las rutas de patrulla del robot. Aplicarán la lógica matemática para calcular los giros según la forma del perímetro y utilizarán bloques de bucles para optimizar el código, repitiendo las órdenes de avance y giro las veces necesarias.
- Vinculación curricular. Se trabajan las propiedades de las figuras geométricas planas (ángulos) [C.1.3.1], el cálculo de longitudes en figuras planas (perímetro) [B.3.3.1], la ejecución de giros mediante herramientas tecnológicas [C.3.3.1] y la creación de algoritmos para modelizar situaciones reales [D.6.3.2].
- Vínculo narrativo. Para poder investigar la base enemiga, necesitamos programar los robots para que patrullen el perímetro sin dejar puntos ciegos. Los cadetes deben calcular matemáticamente la forma del área de patrulla (triangular o cuadrada) y programar los giros exactos; un error en los ángulos comprometería la misión.
Objetivo
El objetivo principal es que el alumnado programe un robot patrulla mediante algoritmos para asegurar la vigilancia constante del perímetro de la base.
Para lograrlo, cada estudiante diseñará una secuencia lógica que asocie el cálculo de perímetros y ángulos de giro exteriores con el uso de bucles de programación, diferenciando técnicamente la geometría interior del polígono de la trayectoria real que debe ejecutar el robot.
Finalmente, mediante el uso de Makecode, configurarán las órdenes de repetición necesarias para que el dispositivo complete su ruta de forma autónoma y precisa, logrando así blindar la seguridad exterior de la estación y cumplir con éxito la misión.
Conocimientos previos microbit y Make Code
En esta sección encontramos todos los conocimientos necesarios para poder trabajar con Micro:bit y MakeCode:
Presentación sobre el entorno Makecode y la placa microbit.
Vídeo sobre el funcionamiento y primeros pasos con la placa microbit.
Prácticas para familiarizarnos con entorno Makecode y la placa microbit..
Comencemos con los conocimientos necesarios para poder trabajar con micro:bit y MakeCode.
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Video que nos muestras el funcionamiento y primeros pasos con microbit:
Ya estamos listos para conocer el Kit IoT
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Conocimiento previos de Maqueen plus v2
Ahora veremos lo que necesitamos saber de Maqueen plus v2:
- Presentación Maqueen plus v2
- Video sobre el funcionamiento de los componentes del kit
- Presentación con diferentes prácticas que nos ayudarán a entender las aplicaciones de este Kit.
¿Qué necesitas preparar?
Antes de la sesión de infiltración es conveniente:
- Mostrar al alumnado el kit Maqueen Plus V2 y la placa Micro:bit. Explicar cómo sus sensores actúan como ojos y sus motores como piernas en nuestra misión de sigilo.
- Mostrar al alumnado la interfaz de MakeCode. De esta forma, en el acompañamiento podremos centrarnos en cómo programar los bloques de "Si... entonces" para la evasión de muros.
Además, necesitarás este material:
- Un portátil y un kit Maqueen Plus V2 por cada equipo de agentes (máximo 3) con conexión a internet.
- Documentos:
- Documento para el docente (pdf)
- Documento para el docente (doc)
- Diario de aprendizaje (será necesario uno por grupo de alumnos o como especifique el docente)
Desarrollo de la actividad
- Desarrollamos los pasos que deberá seguir el alumnado para poder realizar con éxito la misión.
- Acceso a MakeCode : A través de la web MakeCode.
Paso 1. Preparando el entorno (Instalación) y calibración de giro
Antes de empezar, necesitamos enseñar a MakeCode cómo "hablar" con el robot Maqueen.
- Entrar en MakeCode para micro:bit.
- Hacer clic en la rueda dentada o en el menú "Extensiones"
- En el buscador, escribir: Maqueen.
- Seleccionar la extensión oficial (suele ser de DFRobot).
- Resultado. Aparecerá un nuevo menú de bloques (generalmente de color verde o rojo) con las funciones específicas del robot (motores, leds, Sensor de línea, etc.).
Calibración: El Maquuen no gira de manera exacta porque depende de:
- Superficie : A mayor agarre, más esfuerzo le cuesta al motor iniciar el movimiento.
- Voltaje de la Batería: Un Maqueen con batería cargada girará más grados en un segundo que uno con batería gastada.
- Diferencias de Fabricación: Los motores nunca giran exactamente a las mismas RPM (revoluciones por minuto)
Es por ello que tenemos que calibrar nuestros maqueen antes de realizar las programaciones que incluyan giros. Para poder calibrar necesitamos:
En el documento Calibración de giro para el Maqueen se explica paso a paso cómo realizar la calibración
Paso 2. Al presionar el botón A. Perímetro cuadrado.
La secuencia se pone en marcha mediante el bloque de evento "al presionarse el botón A". Este bloque actúa como el interruptor físico que da la orden de salida al robot
- Inmediatamente después, utilizamos el bloque de apariencia "mostrar ícono", seleccionando un dibujo de un cuadrado pequeño. Esta instrucción es fundamental para el usuario, ya que proporciona una confirmación visual en la pantalla del robot sobre la tarea que está a punto de ejecutar, permitiendo identificar rápidamente que el programa ha comenzado correctamente
- Para lograr que el robot complete las cuatro trayectorias necesarias para formar un cuadrado, insertamos un bloque de control "repetir 4 veces". Todo lo que coloquemos dentro de este bucle se ejecutará de forma cíclica, evitando que tengamos que escribir cuatro veces la misma serie de instrucciones. Dentro del bucle, el primer paso es el desplazamiento lineal: utilizamos el bloque "activar dos motores hacia adelante velocidad 100", seguido de una "pausa (ms) 1000". Esto hace que el robot avance en línea recta durante un segundo exacto antes de detenerse mediante el bloque "detener dos motores" y realizar una breve pausa de seguridad de 300 milisegundos.
- Una vez que el robot ha recorrido uno de los lados del cuadrado, el programa debe gestionar el cambio de dirección. Para realizar un giro de 90 grados, utilizamos una combinación de motores opuestos: activamos el "motor izquierdo hacia adelante" y el "motor derecho hacia atrás", ambos a velocidad 100. Al girar las ruedas en sentidos contrarios, el robot pivota sobre su propio eje central. Esta acción se mantiene durante una "pausa (ms) 300", tiempo calculado para que el giro sea perpendicular, antes de ejecutar de nuevo el bloque de "detener dos motores". Este tiempo es el calculado para este ejemplo.
- Recuerda que hay que calibrar el giro de cada maqueen para poder saber el tiempo que tiene que girar. En el documento Calibración de giro para Maqueen se explica cómo calibrar y calcular el tiempo de giro según los grados deseados.
Paso 3. Al presionar el botón B. Perímetro triangular.
La secuencia se inicia mediante el bloque de evento "al presionar el botón B", que actúa como el activador físico de la placa.
- Al igual que en ejercicios anteriores, el primer bloque que insertamos es el de apariencia "mostrar ícono", pero esta vez seleccionamos una imagen de un triángulo en la matriz de LEDs. Esta señal visual es clave para informar al usuario de que el robot ha reconocido la instrucción y está procesando la rutina específica de tres lados
- Para construir la geometría deseada, utilizamos el bloque de control "repetir 3 veces", que encapsula todas las instrucciones necesarias para recorrer cada arista y vértice del triángulo. El movimiento comienza con el bloque "activar dos motores hacia adelante velocidad 100", manteniendo esta marcha durante una "pausa (ms) 1000". Tras recorrer esta distancia lineal, el programa ejecuta el bloque "detener dos motores" y realiza una breve espera de 500 milisegundos para estabilizar la inercia del chasis antes de iniciar el cambio de dirección.
- La fase de giro es crítica para que el triángulo se cierre correctamente. Para realizar un giro más pronunciado que el del cuadrado, utilizamos los bloques "activar motor izquierdo hacia adelante" y "activar motor derecho hacia atrás", ambos a velocidad 100, lo que genera una rotación sobre el propio eje del robot. En esta programación, establecemos una "pausa (ms) 400" para la duración del giro, un tiempo superior al del ejercicio anterior para compensar el ángulo necesario. Finalmente, el robot vuelve a "detener dos motores" para concluir el vértice.
En este enlace podemos encontrar el resultado de la actividad al completo.
Comenzamos - Escuadrón de matemáticas
¡Equipo de Analistas, nuestra labor es vital!
Tenemos una labor vital, programar nuestro robot para que patrulle el perímetro alrededor de la base enemiga para recoger información de forma automática. No importa lo rápido que sea, lo importante es que sepa navegar con precisión.
Nuestra misión es transformar las matemáticas en movimiento. Dependiendo de si la ruta tiene forma de cuadrado o de triángulo, usaremos los bloques de MakeCode para repetir las órdenes 3 o 4 veces. Nuestro mayor reto será calcular el tiempo exacto de giro de los motores para clavar los ángulos en cada esquina.
Si nuestros cálculos son precisos, el robot cerrará el perímetro perfectamente y será invisible; si fallamos, se saldrá de la ruta y chocará contra los muros.
¡Calculemos los giros y empecemos a programar!
Visualizamos el vídeo
Aquí tenemos los pasos que debemos seguir.
Lectura facilitada
¡Equipo de analistas, vuestro trabajo es el más importante!
Los otros equipos son rápidos, pero vosotros sois el cerebro de la misión. Un robot rápido no sirve de nada si no sabe volver a casa.
🧭 ¿Cuál es nuestro objetivo?
Nuestra meta es programar el robot Maqueen para que sea un navegante perfecto. Queremos que el robot:
- Vigile una zona. Debe recorrer una forma geométrica (como un cuadrado o un triángulo).
- Vuelva al inicio. Debe regresar exactamente al punto donde empezó.
📐 ¿Qué vamos a usar?
Usaremos las matemáticas y la geometría para que el robot se mueva:
- Figuras geométricas. Programaremos al robot para que dibuje formas en el suelo.
- Cálculo de ángulos. Debemos calcular muy bien cuánto tiene que girar el robot.
⚠️ El riesgo de la misión
- Si los cálculos son correctos. El robot será invisible y completará la ruta.
- Si fallamos en los números. El robot chocará contra los muros y nos descubrirán.
En resumen. Vamos a convertir los números en movimientos reales.
¡Preparad vuestras coordenadas! La navegación perfecta depende de vosotros.
Nos preparamos
Aquí recordamos cómo funcionaba Makecode y Micro:bit. Revisaremos la práctica de conexión para entender cómo interactúa la placa con el chasis del robot. Especialmente importante revisar la categoría de "Bucles" (loops) para no repetir código innecesariamente.
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Aquí recordamos cómo funciona la extensión Maqueen.
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Reto de la misión
Aquí tenemos las instrucciones y pistas para que realicemos nuestra actividad.
Fase 0. Preparando a nuestro robot explorador.
Antes de empezar a movernos, necesitamos enseñar a nuestro programa cómo comunicarse con las piezas especiales de nuestro vehículo. ¡Preparamos el terreno para la acción!
- Nuestro reto. Añadir la extensión oficial de nuestro robot para desbloquear todos sus bloques de movimiento y funciones especiales.
- Pista de investigación. ¿En qué menú con forma de rueda dentada o en qué sección de extensiones podemos buscar el nombre de nuestro robot para cargar sus herramientas?
- Comprobación / visualización. Observamos que aparece un nuevo menú de bloques, normalmente de un color llamativo, lleno de funciones específicas listas para usarse.
Fase 1. Arrancando la misión del cuadrado.
Es el momento de configurar el interruptor principal que dará la señal de salida para que nuestro vehículo empiece su primer recorrido geométrico.
- Nuestro reto. Programar un evento físico que inicie la secuencia y muestre una imagen de confirmación en la matriz de luces.
- Pista de investigación. Si queremos que la placa reaccione físicamente, investigamos en la categoría Entrada qué bloque detecta la presión del primer botón. Luego, buscamos en la categoría Básico cómo encender las luces necesarias para dibujar un pequeño cuadrado brillante.
- Comprobación / visualización. Comprobamos que, al activar el botón, los LEDs de nuestra placa se iluminan formando la figura elegida, confirmando visualmente que el programa está en marcha.
Fase 2. Trazando las líneas y las esquinas.
Nuestro robot ya tiene la orden de salida, así que ahora debe recorrer los cuatro lados iguales de nuestra figura y pivotar en cada esquina para formar el cuadrado perfecto.
- Nuestro reto. Lograr que el vehículo avance en línea recta, se detenga un instante y gire sobre su propio eje, repitiendo este ciclo la cantidad exacta de veces para cerrar la figura geométrica.
- Pista de investigación. ¿Qué bloque de la categoría Bucles nos ahorra escribir las mismas instrucciones cuatro veces seguidas? Dentro de este ciclo, investigamos en el menú de nuestro robot cómo activar ambos motores y usamos la categoría Básico para añadir pausas. ¿Qué valores combinados de velocidad y tiempo necesitaremos investigar y probar en nuestra pista concreta para lograr el ángulo de giro exacto?
- Comprobación / visualización. Percibimos que nuestro robot traza un recorrido con cuatro lados idénticos y cuatro giros, regresando a su punto de partida tras realizar varias pruebas de ajuste en nuestra pista.
Fase 3. Iniciando la ruta del triángulo.
Ahora que dominamos los cuadrados, vamos a preparar un segundo interruptor para lanzar una misión geométrica totalmente distinta.
- Nuestro reto. Utilizar el segundo botón de la placa para iniciar una nueva rutina de tres lados, mostrando un símbolo diferente en la pantalla LED.
- Pista de investigación. Exploramos de nuevo la categoría Entrada para encontrar el bloque que detecta el otro botón físico. Después, usamos la categoría Básico para dibujar un triángulo iluminado que nos avise del cambio de trayectoria.
- Comprobación / visualización. Observamos que la pantalla se actualiza y muestra el nuevo símbolo justo en el instante en que activamos este segundo mecanismo.
Fase 4. Navegando por los tres vértices.
El triángulo requiere giros mucho más pronunciados y menos tramos rectos. ¡Vamos a programar esa nueva ruta calculando bien los nuevos tiempos!
- Nuestro reto. Configurar el movimiento para que el robot avance, se estabilice brevemente y realice un giro más cerrado, agrupando estas acciones en tres repeticiones.
- Pista de investigación. Volvemos a la categoría Bucles para configurar las repeticiones necesarias para un triángulo. Al programar el giro con los motores opuestos, ¿qué ocurriría si aumentamos un poco los milisegundos de la pausa en la categoría Básico para que el giro dure más tiempo y el ángulo sea mayor?
- Comprobación / visualización. Percibimos que, tras afinar los valores en nuestros ensayos físicos, el robot realiza tres tramos rectos intercalados con rotaciones más largas, dibujando un triángulo en la superficie.
Nuestras herramientas de apoyo
- Consejo lógico. Pensemos en los bucles como si fueran estribillos de una canción. Todo lo que metemos dentro de ese bloque especial se repetirá una y otra vez sin que tengamos que escribirlo de nuevo. ¡Es un gran ahorro de energía!
- Consejo hardware/físico. Es muy importante que entendamos que los números de velocidad y tiempo dependen de las condiciones físicas del momento. El tipo de suelo y el nivel de batería cambiarán la forma en que el robot se mueve, por lo que debemos ajustar los milisegundos mediante ensayo y error hasta lograr el ángulo perfecto.
Nuestra autocomprobación
- ¿Hemos identificado correctamente qué activador inicia cada secuencia lógica? (Sí/No)
- ¿Observamos que el comportamiento coincide con el orden lógico visible en la captura? (Sí/No)
- ¿Hemos ajustado los tiempos de giro para que el robot cierre correctamente las figuras geométricas? (Sí/No)
Un poco de ayuda
Montamos nuestro código
En este apartado podemos acceder al código necesario pero desmontado, nosotros tendremos que ensamblarlos de la forma adecuada.
¡Buena suerte!
Aprendo, pienso y crezco
Aprendo , pienso y crezco
El diario de aprendizaje es nuestro informe de la misión personal de "espía profesional". No sirve para copiar teoría, sino para reflexionar sobre cómo hemos aprendido y cómo hemos resuelto los posibles problemas.
- Diario de aprendizaje (será necesario uno por grupo de alumnos o como especifique el docente)
Después de...
Una vez que el código funcione correctamente en la placa controladora, realizamos una validación cruzada con el resto de la clase. Es el momento de exponer nuestro trabajo a toda la academia.
Organización de los equipos
- Equipo de análisis (matemáticas). Presentaremos los datos recogidos sobre la calibración de ángulos y figuras geométricas.
- Equipo de táctica (educación física). Presentaremos los resultados sobre la maniobrabilidad, los giros y el control de la inercia.
- Equipo de ingeniería acústica (música). Presentaremos el ajuste del sensor de sonido para detectar al enemigo.
1. Roles del equipo
Para la exposición, dividimos el trabajo en tres misiones para que todo el mundo participe:
- La portavocía. Explica el objetivo de la misión y las conclusiones alcanzadas.
- La parte técnica. Maneja el robot en directo y muestra el funcionamiento del código.
- El análisis. Explica los datos matemáticos, los tiempos de espera y responde a las dudas sobre posibles fallos.
2. Objetivo y programación (¿Qué y por qué?)
Explicamos la lógica de nuestro código y su utilidad para la misión:
- El objetivo. ¿Qué queríamos conseguir con el movimiento del robot? (ej. trazar un cuadrado perfecto, esquivar un obstáculo rápido o moverse solo con ruido).
- Los bloques (entradas y salidas). ¿Qué bloques hemos usado para controlar los motores? Explicamos cómo las pausas (en milisegundos) afectan al giro o cómo el sensor de sonido activa las ruedas.
3. Diario de errores y soluciones
Documentamos las dificultades que hemos superado durante las pruebas:
- Errores de calibración. ¿Tuvimos problemas porque el robot giraba más de la cuenta? ¿El suelo del aula resbalaba y afectaba al movimiento?
- Solución. explicamos cómo ajustamos los números en el bloque de "pausa" o la potencia de los motores para corregir el error y lograr la precisión necesaria.
4. Comprobación y conclusiones
Analizamos si el robot es fiable en su navegación. Comparamos los resultados:
- Contraste. ¿Cómo se comportaba el robot con las pilas cargadas frente a cuando estaban bajas? ¿Necesitaba más tiempo para hacer el mismo giro?
- Conclusión. ¿Es precisa nuestra programación o el robot tiende a desviarse tras varios movimientos? Reflexionamos sobre la importancia de la fricción y la energía.
5. Formato de presentación
Elegimos el formato que mejor demuestre nuestras competencias para exponer la guía anterior:
- Opción A - Demo en vivo. Realizamos una prueba real en clase. Colocamos el robot en el suelo y demostramos la maniobra (el cuadrado, el giro táctico o el avance por sonido) delante de los demás equipos.
- Opción B - Esquema del código. Hacemos una captura de pantalla de nuestra programación en MakeCode y dibujamos flechas para explicar el flujo: identificamos dónde está la orden de movimiento, el tiempo de espera y la parada.
- Opción C - Tabla de datos. Generamos una tabla en nuestro cuaderno o pizarra comparando los tiempos de programación (ms) con el ángulo real conseguido (grados).