Antes de...
Justificación pedagógica
Esta actividad busca que el alumnado comprenda la frecuencia del sonido y el volumen como herramientas de señalización funcional y comunicativa. Los cadetes descubrirán cómo transformar datos espaciales (distancia) en variaciones físicas del sonido para navegar con éxito en entornos donde la visibilidad es nula.
- Qué explicar. El docente explicará cómo los parámetros de frecuencia (ciclos por segundo de la nota) y volumen (intensidad de la señal) pueden utilizarse con una finalidad funcional. Se analizará que una mayor frecuencia comunica una mayor cercanía al obstáculo y un aumento del volumen intensifica el nivel de urgencia de la alerta.
- Qué hacer. El alumnado programará en MakeCode un sistema de eco-localización. Utilizarán el sensor de distancia para que el robot emita sonidos con una frecuencia progresivamente más alta conforme se acerque a un objeto. Al alcanzar el umbral crítico de 5 cm, el código deberá subir el volumen al máximo, emitir una señal de advertencia y ejecutar la detención total de los motores.
- Vinculación curricular. Se trabaja la CE4 sobre creación con tecnologías digitales. Moviliza los saberes sobre parámetros del sonido [B.2.2.1], procedimientos compositivos de repetición y contraste [B.3.2.1] y la sensibilización ante la polución sonora [A.1.2.1].
- Vínculo narrativo. Para cumplir nuestra misión, debemos ser capaces de infiltrarnos en la oscuridad total sin ser detectados. Los cadetes programarán este dispositivo de guiado acústico; el robot se convertirá en nuestro guía sensorial, permitiéndonos "ver" paredes y obstáculos a través de cambios en la frecuencia y el volumen para movernos con seguridad por el campo de operaciones.
Objetivo
Programar un sistema de guiado sonoro para permitir la infiltración táctica en oscuridad total.
Diseñar una secuencia digital que asocie la altura tonal con la proximidad, aplicando de forma lógica parámetros de tono y timbre para comunicar peligro.
Configurar la detención automática mediante bloques de sonido y control de motores, logrando una herramienta de navegación eficaz para la misión.
Conocimientos previos Micro:bit 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 Micro:bit.
Vídeo sobre el funcionamiento y primeros pasos con la placa Micro:bit.
Prácticas para familiarizarnos con entorno Makecode y la placa Micro:bit..
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 micro:bit:
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:
-
- 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. También es posible descargar la aplicación desde la web oficial para trabajar sin conexión a internet.
Paso 1. Preparando el entorno (Instalación)
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.).
Paso 2. Lógica del programa
- La primera instrucción que ejecutamos es "fijar distancia a", donde almacenamos el valor capturado por el sensor de ultrasonidos (pines P13 y P14) dentro de una variable. Esta acción es fundamental para poder realizar cálculos matemáticos complejos con el dato de la distancia sin saturar la capacidad de procesamiento del sensor en cada paso.
Paso 3. Control (condicionales)
El control principal se gestiona mediante un bloque condicional "si - si no", donde evaluamos si la presencia de un objeto está dentro del rango de acción del sistema.
- En el hueco de la condición, utilizamos un operador de comparación "menor que" (<) para determinar si la variable "distancia" es inferior a 50 centímetros. Este umbral establece la zona de activación: mientras no haya nada a menos de esa distancia, el programa ignorará cualquier ruido de fondo y mantendrá el sistema en reposo.
Paso 4. Alerta de proximidad
Si la condición se cumple y un objeto entra en el radio de 50 cm, el programa ejecuta una respuesta dual, visual y sonora.
- Primero, activa el bloque "establecer PIN P15 mostrar RGB color azul", proporcionando una señal lumínica constante. Segundo, y lo más innovador de este código, es el uso del bloque "tono de timbre (Hz)". En lugar de usar un valor fijo, introducimos una operación matemática: 2000 - (distancia x 30). Esta fórmula crea una relación inversa; a medida que la distancia disminuye, el resultado numérico aumenta, haciendo que el pitido sea cada vez más agudo conforme el robot se acerca al obstáculo.
Paso 5. Silencio, zona segura
En el caso de que la condición no se cumpla, es decir, que no se detecte ningún objeto a menos de 50 cm, el programa salta a la sección "si no".
- En este estado, el código ejecuta el bloque "para todos los sonidos" para silenciar el zumbador y establece el color del PIN P15 en "apagado". Gracias a esta estructura, el robot ahorra energía y evita ruidos innecesarios, volviendo instantáneamente al inicio del bucle para reaccionar ante cualquier nueva aproximación con una señal sonora que indica con exactitud la cercanía del peligro.
En este enlace podemos acceder al código completo
Comenzamos - Escuadrón de Inteligencia acústica
¡Infiltración inminente, Escuadrón de Inteligencia Acústica!
Los pasillos de la base enemiga están en oscuridad total y los escáneres visuales no sirven. Para movernos sin encender las luces y revelar nuestra posición, debemos convertir nuestra sonda en un localizador de obstáculos a oscuras.
¡Agentes, atención! El éxito de nuestra incursión depende de nuestra habilidad con el código. Vamos a programar el Sistema de alerta por frecuencia, de tal manera que cuanto más cerca estemos del peligro más agudo suene el dispositivo, tendremos que aprender la relación que hay entre la frecuencia y las notas musicales. Para calibrar este sonar realizaremos pruebas de ecolocalización acercaremos el dispositivo a diferentes objetivos y verificaremos que la frecuencia aumenta con la proximidad.
Visualizamos el vídeo
Aquí tenemos un vídeo que nos ayudará con los pasos que debemos de seguir.
Lectura facilitada
¡Atención, equipo de inteligencia acústica!
Los pasillos de la base enemiga están totalmente oscuros. No podemos usar cámaras ni luces porque nos descubrirían.
🦇 ¿Cuál es nuestro objetivo?
Vamos a convertir nuestro robot Maqueen en un murciélago electrónico.
Los murciélagos no ven en la oscuridad, sino que usan el sonido para saber dónde están las cosas. Nosotros haremos lo mismo.
🧠 ¿Qué vamos a programar?
Vamos a crear un sistema de alerta por sonido. Queremos que el robot nos avise de la distancia a los muros usando notas musicales:
- Si el muro está lejos. El robot hará un sonido grave (un tono bajo).
- Si el muro está cerca. El robot hará un sonido agudo (un tono alto o finito).
La regla de oro. Cuanto más cerca esté el peligro, más agudo será el sonido.
🧪 Pruebas en el Laboratorio
Un buen agente no adivina, ¡escucha y comprueba!
- Pruebas de eco. Acercaremos el robot a una pared poco a poco.
- Calibración. Comprobaremos que el sonido cambia correctamente según la distancia.
- Informe. Anotaremos los sonidos en nuestra ficha para crear un "mapa sonoro" de la base.
¡Preparaos para escuchar el entorno! En la academia Stealth, el sonido es nuestro mapa.
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.
Para ver a pantalla completa clicamos en presentación
Aquí recordamos cómo funciona la extensión Maqueen.
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Reto de la misión
Aquí tenemos las instrucciones y pistas para poder realizar nuestra misión.
Fase 0. Preparando nuestro radar acústico.
Acabamos de ingresar en la Academia Stealth y, desde el Escuadrón de Inteligencia Acústica (Música), nuestra misión es diseñar un radar que nos alerte con sonido de la presencia de intrusos. ¡Vamos a preparar el entorno digital para usar el sensor de nuestro dron como un murciélago!
- Nuestro reto. Añadir la extensión oficial de nuestro robot para desbloquear sus bloques de luces, sensores y capacidades especiales.
- Pista de investigación. ¿En qué menú con forma de rueda dentada o en qué sección de extensiones de nuestro programa podemos buscar el nombre de nuestro vehículo para cargar sus herramientas de rastreo?
- Comprobación / visualización. Observamos que aparece un nuevo menú de bloques, normalmente de un color llamativo, lleno de funciones específicas listas para usarse.
Fase 1. Escaneando y memorizando el perímetro.
Para que nuestro radar funcione sin parar, necesitamos que el dron escuche los ecos constantemente y guarde la distancia exacta en su memoria para poder calcular qué nota musical debe hacer sonar.
- Nuestro reto. Programar un bucle continuo que lea el sensor de ultrasonidos y guarde esa medida física dentro de una variable numérica.
- Pista de investigación. Para que la vigilancia no se detenga, buscamos en la categoría Básico qué bloque repite las acciones para siempre. Dentro, investigamos en la categoría Variables cómo crear un espacio llamado "distancia" para guardar un dato. ¿Con qué bloque de la extensión de Maqueen podemos medir los centímetros exactos hasta el obstáculo para guardarlos directamente en esa variable recién creada?
- Comprobación / visualización. Percibimos que nuestro robot es capaz de leer la información del entorno sin detenerse, guardando el dato exacto de los centímetros en su memoria.
Fase 2. Estableciendo la zona de alerta.
No queremos que el radar pite por cualquier cosa; solo nos interesa saber si alguien entra en nuestra zona de seguridad más cercana, fijada a medio metro de distancia.
- Nuestro reto. Crear una estructura de decisión que evalúe si la variable guardada es menor a 50 centímetros.
- Pista de investigación. Exploramos la categoría Lógica para encontrar el bloque condicional principal ("si - si no"). Para establecer nuestra barrera invisible, investigamos en esa misma categoría un operador de comparación matemática. ¿Cómo combinamos este operador con nuestra variable para comprobar si el valor es menor que 50?
- Comprobación / visualización. Comprobamos que el esqueleto de nuestro bloque de decisión queda perfectamente ensamblado, listo para recibir las órdenes de la alarma sonora.
Fase 3. Traduciendo la distancia en frecuencias musicales.
Aquí viene la magia acústica: en lugar de un pitido aburrido, queremos que el sonido sea cada vez más agudo cuanto más cerca esté el intruso, como los sensores de aparcamiento, y encender una luz azul de aviso.
- Nuestro reto. Configurar la alarma dinámica para que el color azul se encienda y el tono del timbre cambie matemáticamente restando a 2000 el resultado de multiplicar nuestra distancia por 30.
- Pista de investigación. Dentro de la primera parte de nuestra condición, buscamos en los bloques de la extensión de Maqueen cómo teñir el LED RGB de azul. Para el sonido, exploramos la categoría Música y buscamos el bloque que nos permite reproducir un tono de timbre con un número exacto. Para conseguir la fórmula de conversión, ¿cómo podemos encajar los operadores de resta y multiplicación de la categoría Matemáticas usando nuestra variable de distancia para lograr que la frecuencia varíe dinámicamente?
- Comprobación / visualización. Observamos que, al acercar la mano al sensor, la placa se ilumina en azul y emite un pitido que se vuelve más agudo y rápido cuanto más nos acercamos.
Fase 4. Volviendo al modo de camuflaje.
Si no hay nadie en nuestro radio de 50 centímetros, nuestro agente acústico debe mantener el silencio absoluto y apagar sus luces para no ser descubierto.
- Nuestro reto. Programar la respuesta para cuando el camino está libre de obstáculos, apagando los LEDs y deteniendo todos los sonidos.
- Pista de investigación. En la sección inferior ("si no") de nuestra estructura condicional, volvemos a explorar los bloques de la extensión de Maqueen para apagar las luces RGB. Después, investigamos en la categoría Música qué bloque nos permite detener y silenciar cualquier melodía o pitido que haya quedado activo.
- Comprobación / visualización. Percibimos que, al alejar los objetos del sensor, el dron se queda en completo silencio y a oscuras, ahorrando energía y pasando desapercibido.
Fase 5. Conectando la placa al mundo real.
Ha llegado el momento de unir nuestro radar acústico al material conductor para operar de forma remota, emitiendo y recibiendo señales físicas.
- Nuestro reto. Conectar nuestra placa Makey Makey a los materiales conductores para controlar el código con nuestras propias manos.
- Pista de investigación. Explicamos exactamente qué conexiones hacer en la placa según el código. Es obligatorio especificar que usaremos pinzas de cocodrilo para las conexiones del panel frontal (flechas, espacio, clic, tierra) y cables jumper/dumper para los conectores del panel trasero (letras, ratón).
- Comprobación / visualización. Comprobamos que, al tocar la toma de tierra (EARTH) y nuestro material conductor al mismo tiempo, el ordenador reacciona a nuestra interacción física.
Nuestras herramientas de apoyo
- Consejo lógico. Pensemos en la fórmula matemática del sonido como una balanza mágica de Inteligencia Acústica. Si la distancia es un número grande, le restamos mucho a 2000, dejando un sonido más grave. Si la distancia es muy pequeña (el objeto está muy cerca), le restamos muy poco a 2000, ¡y el pitido se vuelve súper agudo!
- Consejo hardware/físico. Es fundamental recordar que los sensores de ultrasonidos rebotan ondas de sonido en los objetos. Si intentamos detectar algo muy suave como un peluche o una cortina de tela, el sonido puede ser absorbido y el radar fallará. Tenemos que investigar y probar nuestro sistema con objetos duros y planos para que las ondas reboten perfectamente.
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 aplicado la estabilización/transformación necesaria para que cada acción cuente como una sola interacción? (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.
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...
¡Atención, ingeniería de infiltración! Nuestros dispositivos de campo están plenamente operativos. Ahora, debemos presentar los resultados de nuestro dispositivo ante la junta de expertos de la academia.
Organización de los escuadrones
- Escuadrón de inteligencia lógica (Matemáticas). Presentaremos la lógica de las decisiones autónomas para la búsqueda de rutas alternativas (usando los umbrales de distancia y comparadores matemáticos).
- Escuadrón de inteligencia cinética (Educación Física). Presentaremos la lógica de los reflejos de emergencia y ajuste postural (usando el protocolo de reacción rápida a 5 centímetros).
- Escuadrón de inteligencia acústica (Música). Presentaremos la lógica del sonar táctico para desplazamientos en oscuridad (usando la conversión de distancia en frecuencias sonoras).
1. Roles del equipo
La misión depende del trabajo conjunto. Repartimos estos roles para la defensa ante la Junta:
- La comandancia (portavocía). Explica el objetivo de seguridad de la misión y las conclusiones finales. Responde a la pregunta: "¿Es nuestra sonda capaz de infiltrarse en la base enemiga de forma 100% autónoma con este sistema?".
- La ingeniería de sistemas (parte técnica). Enseña el código en MakeCode y hace saltar el protocolo en directo (colocando obstáculos sorpresa para que el robot frene, gire o cambie su tono de sonar).
- El análisis de operaciones (parte lógica). Explica qué bloque de código es el cerebro del robot (el bloque condicional) y responde a las dudas sobre los errores de cálculo o calibración cometidos.
2. Objetivo y programación (¿qué y por qué?)
Explicamos cómo hemos enseñado a nuestra sonda a "pensar" para no ser detectada:
- ¿Qué queríamos automatizar y por qué?. Explicamos el peligro. Por ejemplo: "si el robot choca, la alarma se activa. Necesitábamos que el Maqueen detectara muros y tomará decisiones de escape por sí solo".
- Los bloques (lógica condicional). Explicamos el corazón de nuestra inteligencia artificial: el bloque "si... entonces... si no".
- La programación. ¿Cómo hemos fijado el límite del peligro? Explicamos la regla lógica de cada especialidad (ejemplo: "Si la distancia es menor de 5 cm, entonces ejecuta el reflejo de giro" o "Frecuencia igual a 2000 menos distancia por 30").
3. Diario de errores y soluciones
Un sistema de infiltración de élite no es perfecto a la primera. Contamos la verdad técnica de nuestros entrenamientos:
- Falsas detecciones. ¿Qué falló durante las pruebas? ¿El robot giraba antes de tiempo? ¿El sonido del sonar era inaudible o el robot no frenaba lo suficientemente rápido?
- Solución (calibración). Explicamos cómo cambiamos los valores numéricos (los centímetros de umbral o los milisegundos de giro) para que la sonda fuera precisa y eficiente.
4. Comprobación y conclusiones
Damos el veredicto final para autorizar el despliegue de la sonda:
- Comprobación. Hacemos una simulación de peligro en clase. Colocamos muros o movemos objetos frente al sensor de ultrasonidos para que la clase vea y escuche cómo el Maqueen reacciona solo, cambia de dirección o emite tonos de advertencia.
- Conclusión. ¿El sistema es totalmente fiable? ¿Creemos que la tecnología de la Academia Stealth es superior a las defensas enemigas o el entorno es demasiado inestable para confiar solo en el código?
5. Formato de presentación
Elegimos el formato que mejor demuestre nuestra competencia técnica como agentes:
- Opción A - Simulacro en vivo (live demo). Ponemos al Maqueen en el circuito de pruebas. Provocamos situaciones de riesgo en directo con obstáculos y mostramos cómo el robot toma la decisión de salvarnos en tiempo real.
- Opción B - Mapa de lógica táctica (póster visual). Creamos un gran esquema visual del algoritmo. Dibujamos el camino del dato: "Entrada del sensor" -> "Procesamiento (¿Es menor que 10?)" -> "Respuesta física (Giro / Sonido / LED)".
- Opción C - Registro de infiltración (audio o vídeo). Grabamos un mensaje de voz o vídeo dramático, como si fuera el "Diario del operador de la sonda", relatando una incursión nocturna en la que el código activó los sistemas de defensa automáticamente permitiéndonos completar la misión.