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Robot Seguidor de L´ ınea Implementado en FPGA como Recurso Did´ actico en la Universidad Lucas A. Rabioglio, Leonardo J. Arnone, Claudio M. Gonz´ alez, Carlos A. Gayoso, Laboratorio de Componentes Electr´ onicos Universidad Nacional de Mar del Plata, Argentina lucas.rabioglio@fi.mdp.edu.ar cgayoso@fi.mdp.edu.ar Resumen—En el presente trabajo se aborda la realizaci´ on y posterior implementaci´ on de robots aut´ onomos como recurso did´ actico para la ense ˜ nanza y aprendizaje en el ´ ambito de la docencia universitaria. El prop´ osito principal de este proyecto se basa en un nuevo enfoque did´ actico que permite la generaci´ on de entornos de aprendizaje ricos que posibilitan la integraci´ on de distintas ´ areas de conocimiento para la adquisici´ on de habilidades generales y de nociones cient´ ıficas. Siguiendo esta l´ ınea de trabajo, se plantea la utilizaci´ on de robots como recurso did´ actico para la ense ˜ nanza de contenidos de l´ ogica programable de una forma din´ amica y pedag´ ogica. Se busca integrar contenidos te´ oricos con respecto a la programaci´ on en hardware (VHDL) con su implementaci´ on ısica. De esta manera, se abordan contenidos cl´ asicos de l´ ogica programable desde una visi´ on diferente, haciendo hincapi´ e en el desarrollo de otras ´ areas de conocimiento, en la motivaci´ on del alumno y en la transversalidad de los contenidos ingenieriles. En particular, la propuesta consiste en incentivar al alumno en el dise˜ no, desarrollo e implementaci´ on de un veh´ ıculo seguidor de l´ ınea con mando a distancia, en donde la l´ ogica de control se implemente en FPGA y el dise˜ no f´ ısico/mec´ anico del robot se construya mediante la utilizaci´ on de bloques pl´ asticos encastra- bles. Para poder llevar a cabo esta implementaci´ on, el alumno es provisto de m´ odulos adaptables a tal fin. Dichos m´ odulos se dise ˜ nan y desarrollan como recurso did´ actico adaptado a los saberes que se pretende que se desarrollen, pero sin perder la posibilidad de la creaci´ on, el cambio y la adaptabilidad. Otro punto a destacar en el dise ˜ no es la necesidad de crear kits econ´ omicos para que todos los alumnos dispongan de ellos. Los resultados obtenidos fueron muy satisfactorios. En cuanto a los conocimientos referidos a l´ ogica programable fueron am- pliamente alcanzados y a su vez, la integraci´ on de contenidos con respecto a otras ´ areas de conocimiento result´ o muy beneficioso e innovador. Dada la realimentaci´ on recibida por los alumnos, y tambi´ en por docentes de otras c´ atedras, se concluye que result´ o una experiencia enriquecedora, haciendo hincapi´ e en la originalidad e innovaci´ on de la propuesta. La din´ amica de este trabajo presenta en un primera secci´ on los objetivos del proyecto y sus lineamientos generales. Luego, en la Secci´ on II, se detalla la planificaci´ on llevada a acabo por los docentes para poner en pr´ actica este proyecto como recurso did´ actico. En la Secci´ on III se exhibe la secuencia did´ actica del proyecto. Y por ´ ultimo en la Secci´ on IV se elabora un an´ alisis de los resultados obtenidos, y luego se realiza la conclusi´ on final. Palabras Claves—FPGA, DE0-Nano, robot seguidor de l´ ınea, educaci´ on, recurso did´ actico. I. I NTRODUCCI ´ ON Desde el a˜ no 1998 se dicta la asignatura optativa Dise˜ no Digital con T´ ecnicas de Alto Nivel para la carrera Ingenier´ ıa Electr´ onica y a partir del a˜ no 2018, en conjunto, se dicta la materia de grado Principios de Dise˜ no VLSI para la carrera Ingenier´ ıa en Computaci´ on. El objetivo principal de esta materia es que los alumnos adquieran los conocimientos necesarios para el desarrollo de sistemas basados en circuitos ogicos programables. Los conocimientos que los alumnos de- ben desarrollar incluyen: an´ alisis, dise˜ no e implementaci´ on de sistemas reales en placas de desarrollo en L ´ ogica Programable. Para dicho fin, los estudiantes deben realizar una serie de proyectos utilizando una placa de desarrollo basada en FPGA, culminando la materia con un proyecto integrador donde los alumnos apliquen los conocimientos adquiridos durante la cursada de la misma. En la actualidad, en la b´ usqueda de perfeccionar el modelo epistemol´ ogico de ense ˜ nanza-aprendizaje de los estudiantes, se vienen realizando cambios en los ambientes educativos tenien- do en cuenta los intereses de los alumnos y los requerimientos de la sociedad tecnol ´ ogica actual. Los intereses de los alumnos cambian seg´ un la edad y los perfiles, pero hay ciertos gustos que prevalecen, por ejemplo, el juego. Aprender jugando es atractivo cualquiera sea la edad. Con el prop´ osito de encontrar un nuevo enfoque did´ actico se presenta la rob´ otica como un medio de aprendizaje que estimula la imaginaci´ on, la creatividad, el desarrollo de ha- bilidades potenciales, y adem´ as, construye conocimiento. La Rob´ otica Educativa privilegia el aprendizaje inductivo y por descubrimiento guiado. Permite la generaci´ on de entornos de aprendizaje ricos que posibilitan la integraci´ on de distintas ´ areas del conocimiento para la adquisici´ on de habilidades generales y de nociones cient´ ıficas. Parte de los fundamentos de la resoluci´ on de problemas que permite el desarrollo de un pensamiento sist´ emico, estructurado, l´ ogico y formal. En este trabajo se plantea el estudio de la l´ ogica progra- mable, eligiendo como campo de aplicaci´ on la utilizaci´ on de esta tecnolog´ ıa en la ense˜ nanza de dise˜ no electr´ onico digital. De esta manera, se pone de manifiesto la importancia de uno

Robot Seguidor de L´ınea Implementado en FPGA como Recurso

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Page 1: Robot Seguidor de L´ınea Implementado en FPGA como Recurso

Robot Seguidor de Lınea Implementadoen FPGA como Recurso Didactico en la

UniversidadLucas A. Rabioglio, Leonardo J. Arnone, Claudio M. Gonzalez, Carlos A. Gayoso,

Laboratorio de Componentes ElectronicosUniversidad Nacional de Mar del Plata, Argentina

[email protected]@fi.mdp.edu.ar

Resumen—En el presente trabajo se aborda la realizacion yposterior implementacion de robots autonomos como recursodidactico para la ensenanza y aprendizaje en el ambito de ladocencia universitaria.

El proposito principal de este proyecto se basa en un nuevoenfoque didactico que permite la generacion de entornos deaprendizaje ricos que posibilitan la integracion de distintas areasde conocimiento para la adquisicion de habilidades generales yde nociones cientıficas. Siguiendo esta lınea de trabajo, se planteala utilizacion de robots como recurso didactico para la ensenanzade contenidos de logica programable de una forma dinamica ypedagogica. Se busca integrar contenidos teoricos con respectoa la programacion en hardware (VHDL) con su implementacionfısica. De esta manera, se abordan contenidos clasicos de logicaprogramable desde una vision diferente, haciendo hincapie en eldesarrollo de otras areas de conocimiento, en la motivacion delalumno y en la transversalidad de los contenidos ingenieriles.

En particular, la propuesta consiste en incentivar al alumno enel diseno, desarrollo e implementacion de un vehıculo seguidorde lınea con mando a distancia, en donde la logica de controlse implemente en FPGA y el diseno fısico/mecanico del robot seconstruya mediante la utilizacion de bloques plasticos encastra-bles. Para poder llevar a cabo esta implementacion, el alumnoes provisto de modulos adaptables a tal fin. Dichos modulos sedisenan y desarrollan como recurso didactico adaptado a lossaberes que se pretende que se desarrollen, pero sin perder laposibilidad de la creacion, el cambio y la adaptabilidad. Otropunto a destacar en el diseno es la necesidad de crear kitseconomicos para que todos los alumnos dispongan de ellos.

Los resultados obtenidos fueron muy satisfactorios. En cuantoa los conocimientos referidos a logica programable fueron am-pliamente alcanzados y a su vez, la integracion de contenidos conrespecto a otras areas de conocimiento resulto muy beneficiosoe innovador. Dada la realimentacion recibida por los alumnos,y tambien por docentes de otras catedras, se concluye queresulto una experiencia enriquecedora, haciendo hincapie en laoriginalidad e innovacion de la propuesta.

La dinamica de este trabajo presenta en un primera seccionlos objetivos del proyecto y sus lineamientos generales. Luego,en la Seccion II, se detalla la planificacion llevada a acabo porlos docentes para poner en practica este proyecto como recursodidactico. En la Seccion III se exhibe la secuencia didactica delproyecto. Y por ultimo en la Seccion IV se elabora un analisisde los resultados obtenidos, y luego se realiza la conclusion final.

Palabras Claves—FPGA, DE0-Nano, robot seguidor de lınea,educacion, recurso didactico.

I. INTRODUCCION

Desde el ano 1998 se dicta la asignatura optativa DisenoDigital con Tecnicas de Alto Nivel para la carrera IngenierıaElectronica y a partir del ano 2018, en conjunto, se dictala materia de grado Principios de Diseno VLSI para lacarrera Ingenierıa en Computacion. El objetivo principal deesta materia es que los alumnos adquieran los conocimientosnecesarios para el desarrollo de sistemas basados en circuitoslogicos programables. Los conocimientos que los alumnos de-ben desarrollar incluyen: analisis, diseno e implementacion desistemas reales en placas de desarrollo en Logica Programable.Para dicho fin, los estudiantes deben realizar una serie deproyectos utilizando una placa de desarrollo basada en FPGA,culminando la materia con un proyecto integrador donde losalumnos apliquen los conocimientos adquiridos durante lacursada de la misma.

En la actualidad, en la busqueda de perfeccionar el modeloepistemologico de ensenanza-aprendizaje de los estudiantes, sevienen realizando cambios en los ambientes educativos tenien-do en cuenta los intereses de los alumnos y los requerimientosde la sociedad tecnologica actual. Los intereses de los alumnoscambian segun la edad y los perfiles, pero hay ciertos gustosque prevalecen, por ejemplo, el juego. Aprender jugando esatractivo cualquiera sea la edad.

Con el proposito de encontrar un nuevo enfoque didacticose presenta la robotica como un medio de aprendizaje queestimula la imaginacion, la creatividad, el desarrollo de ha-bilidades potenciales, y ademas, construye conocimiento. LaRobotica Educativa privilegia el aprendizaje inductivo y pordescubrimiento guiado. Permite la generacion de entornos deaprendizaje ricos que posibilitan la integracion de distintasareas del conocimiento para la adquisicion de habilidadesgenerales y de nociones cientıficas. Parte de los fundamentosde la resolucion de problemas que permite el desarrollo de unpensamiento sistemico, estructurado, logico y formal.

En este trabajo se plantea el estudio de la logica progra-mable, eligiendo como campo de aplicacion la utilizacion deesta tecnologıa en la ensenanza de diseno electronico digital.De esta manera, se pone de manifiesto la importancia de uno

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de los elementos fundamentales de la docencia: los recursosdidacticos como apoyo a la educacion. En este sentido, lapropuesta consiste en sustituir los laboratorios clasicos por unanueva modalidad, sin perder calidad de ensenanza, o inclusomejorandola, y manteniendo un fuerte vınculo entre teorıa ypractica.

Se propone la realizacion de un robot autonomo, en par-ticular un vehıculo seguidor de lınea negra, utilizando parael armado bloques de encastre (tipo ladrillo), normalmenteutilizado como juguete en etapas de la ninez, pero que estimuladiferentes campos cognitivos aun en la edad adulta. Luego, elhardware se implementa mediante modulos pre-disenados. Laprogramacion y conexionado queda a cargo del alumno.

Para esto fue necesario construir una gran cantidad de kitshardware de bajo costo, que se puedan adaptar a la placa dedesarrollo FPGA, en particular al kit de desarrollo DE0-Nanode Altera [1].

II. PLANIFICACION DIDACTICA

El objetivo principal que se presenta en la materia es laadquisicion de conocimientos sobre logica programable, nocomo una mera acumulacion de conocimientos, sino comoun aprendizaje adquirido. Desde este enfoque se planifica unaforma de ensenanza basado en el alumno; lo que requiere capa-citarlo para el aprendizaje autonomo y dotarlo de herramientaspara el estudio. El papel del profesor pasa de estar centrado enla transmision de los contenidos de la materia, a ser gestoresdel proceso de aprendizaje de los alumnos.

Desde esta perspectiva, se trata de pensar en proyectosque motiven al alumno y que generen transversalidad decontenidos respectivos a otras materias y a otros aspectosque hacen al desarrollo profesional. Es decir, contenidos nosolo sobre logica programable, sino sobre electronica aplicada.Ademas, se pretende estimular el desarrollo de competenciasprofesionales. Dentro de este marco, los materiales didacticospasan a ser recursos capaces de generar conocimientos de altonivel y de facilitar el aprendizaje autonomo e integral. Sonlos que nos auxilian en el proceso de ensenanza-aprendizaje yestan pensados para estimular sensorialmente a los alumnos.Son medios dirigidos hacia fines determinados para construirciertos conocimientos que previamente hemos seleccionado[2].

Las practicas en ingenierıa han sido utilizadas como unmecanismo de ensenanza-aprendizaje, un puente entre la teorıay la practica real. Sin duda, el trabajo practico y, en particular,las actividades de laboratorio constituyen un hecho diferencialpropio de la ensenanza de la ciencia y la tecnologıa [3]. ElNational Research Council [4], afirma que ensenar efectuandopracticas ofrece al docente la oportunidad de que sus alumnosdesarrollen aptitudes para enriquecer el conocimiento tecnicoy cientıfico. En este trabajo se plantea la practica desde otramirada, la diversion.

El juego es un medio de aprendizaje de habilidades cogni-tivas, sociales y motoras. Es la forma mediante la cual el ninose comunica. Durante la infancia, esta accion es fundamentalpara descubrir el mundo. A medida que las personas crecen,

las actividades ludicas se van disipando, dejandole todo eseespacio a las responsabilidades. Sin embargo, jugar durante laadultez es una excelente estrategia de entrenamiento y resolu-cion de problemas. El entretenimiento, por sı solo, dota a losindividuos de ciertas habilidades y potencia sus capacidades.Los momentos ludicos generan la misma sensacion de alegrıaen el cerebro de un nino que en el de un adulto [5].

Seguir jugando cuando somos adultos es una forma depotenciar la creatividad en la resolucion de conflictos, aspectoıntimamente ligado a la inteligencia. En ese marco, unanovedosa metodologıa propone a las personas volver a jugar y,en la actualidad, es utilizado por grupos de capacitacion paraestimular el aprendizaje.

Teniendo en consideracion lo anteriormente expuesto, sepropone la construccion y puesta en marcha de un robotautonomo. En este caso, se trata de un vehıculo seguidor delınea negra, con mando a distancia, que debe ser capaz derecorrer una pista con curvas pronunciadas. Dicha pista debecontar con un sistema de conteo de vuelta y cronometrajetemporal. Ademas, se propone, para el armado de la partemecanica del robot, que los alumnos disenen y creen dife-rentes modelos que se adecuen a los requerimientos del robotmediante la utilizacion de piezas plasticas de construccion porencastre. En la Figura 1 se presenta un diagrama en bloquesdel proyecto completo.

LED

IR

Foto

Diodo

(a) Sistema externo al robot.

(b) Sistema del robot.

Figura 1: Sistema completo.

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Para la implementacion real de este proyecto, se debendisenar una cantidad de modulos didacticos que faciliten latarea del alumno. El objetivo principal es que el alumno genereconocimiento y es el docente el que debe propiciar y proveeral alumno de los recursos necesarios para lograrlo.

La parte mecanica del vehıculo se construira con bloquesencastrables que deben adaptarse a un sistema de motor-rueda.Los set de ladrillos que se utilizan para la confeccion delos robots son los mas basicos y economicos conseguidos enel mercado; por lo tanto, las piezas correspondientes a lasruedas fueron modificadas para una mejor implementacion delmodelo. Se realizaron piezas de encastre disenadas mediantesoftware y construidas en acrılico con un router CNC de bajaescala.

La pista fue disenada con curvas cerradas para dificultar elcontrol y fue impresa en lona de 2 metros por 1 metro.

Para el sensado de lınea negra se disenan y construyenmodulos basados en el circuito integrado comercial CNY70.Estos modulos fueron disenados con una etapa de gananciaadecuada y un ajuste de sensibilidad.

El sistema que monitorea el pasaje por la lınea de metaque se utilizara para el conteo de vuelta y cronometraje seimplementa mediante una barrera infrarroja, insertada en unarco de acrılico, que simula una lınea de llegada. Este modulobarrera infrarroja esta construido a partir de un led IR y unfotodiodo, cuenta con una etapa de ganancia y un ajuste desensibilidad. El arco fue construido en acrılico transparente yse utilizo para su realizacion un router CNC 2418 de pequenaescala.

El tiempo transcurrido y la cantidad de vueltas que recorra elvehıculo se mostraran en modulos de dislpays de 7-segmentosdisenado para tal fin. Estos modulos consisten en 4 displayde 7-segmentos cada uno, adecuados para la implementaciondirecta en la placa de desarrollo FPGA.

Los bloques de transmision y recepcion son modulos co-merciales de RF (433 MHz) de facil conexionado. Ademaspara el ingreso de datos se diseno y construyo un modulo coninterruptores y pulsadores.

Todos los modulos didacticos mencionados fueron di-senados y construidos ıntegramente por los miembros de lacatedra, de tal manera de asegurar el correcto funcionamientode los mismos, reducir costos de equipamiento y tomar todas lamedidas preventivas para salvaguardar las placas de desarrolloFPGA. Teniendo en cuentas que, los usuarios finales deestos bloques son estudiantes en etapa de aprendizaje, sedisenaron modulos que faciliten la implementacion practicay que conserven medidas de seguridad que protejan todos losdispositivos involucrados.

III. ETAPAS DEL PROYECTO

La construccion del Robot Seguidor de Lınea consiste enun proyecto integral, en donde los alumnos deben aplicar losconocimientos previamente adquiridos, no solo en la materiaen cuestion, sino que agrupa contenidos que son transversalesa la actividad ingenieril.

El objetivo final es obtener un robot seguidor de lınea, conmando de encendido/apagado a distancia, que recorra una pistacon curvas pronunciadas, y que cuente ademas con un sistemade monitoreo de vueltas realizadas y de tiempo transcurrido.

La realizacion del proyecto esta pensada para un desarrollomodular, es decir, por etapas. En primer lugar, dado que elrobot debe ser capaz de accionarse y detenerse de formaremota, se propone la realizacion de la interfaz inalambricaque implementara el mando a distancia. En segundo lugar, sedispondra de una barrera infrarroja para contabilizar, tanto lacantidad de vueltas como el tiempo transcurrido al comple-tarlas. Por ultimo se debe construir el Robot con su parteelectronica para dotar al mismo con una etapa de controlde forma tal que siga la lınea oscura sobre fondo blanco. Acontinuacion se presenta cada etapa por separado.

III-A. Interfaz de Comunicacion Inalambrica

La interfaz de Comunicacion inalambrica que es necesariapara el arranque-parada del robot se implementa mediante lautilizacion de dos FPGA, una en el vehıculo y otra externa quese utiliza como mando a distancia. El bloque receptor se situaen el robot y el bloque transmisor en el mando a distancia. Parapoder realizar la transmision y recepcion de datos, cada bloquecuenta con un modulo RF comercial receptor o transmisor,segun corresponda, que opera a 433 MHz y con un modulo deinterruptores para el ingreso de datos. Los demas dispositivosque se necesitan deben ser implementados por el alumno comobloques programables en FPGA. En la Figura 2 y Figura 3se representa mediante diagramas en bloques la dinamica delsistema de comunicacion.

Figura 2: Esquema de la etapa de transmision.

Figura 3: Esquema de la etapa de recepcion.

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Figura 4: Esquema de la etapa del cronometro y cuenta vueltas.

Mediante los interruptores se ingresa un codigo de arranqueo parada segun lo que se desee. Internamente la placa de desa-rrollo que se encarga de la transmision debe convertir los datosintroducidos en forma paralela a forma serie para su posteriorcodificacion (por repeticion) y transmision. Los bloques deconversion y codificacion se deben implementar como bloquesprogramables. Por otra lado, la placa de recepcion debe poderrecibir los datos serie, convertirlos a paralelo, decodificar elcodigo (parada o arranque) y detectar algun posible error.Siguiendo el mismo criterio, estos bloques deben programarseen distintas secciones dentro de la FPGA.

Se pretende, en esta etapa, que el alumno desarrolle un sis-tema de comunicacion con deteccion de errores implementadomediante logica programable, basado en el funcionamientode los circuitos integrados HT12E y HT12D de la empresaHoltek [6] [7]. El objetivo es la implementacion de hardwarede uso comercial en logica programable. Transversalmente setrabaja sobre conceptos de deteccion de errores, codificadores,decodificadores, registros y conversor paralelo-serie y serie-paralelo.

III-B. Sistema de Conteo de Vueltas y Temporizacion

Esta etapa del proyecto consiste en el desarrollo de uncronometro y un cuenta vueltas que se encarguen de mostrarel tiempo transcurrido y la cantidad de vueltas a la pista que elvehıculo ha realizado en tiempo real. Esta etapa se implementaen la FPGA externa al robot seguidor de lınea. En la Figura4 se muestra un diagrama que representa esta etapa.

La parte fısica de esta etapa cuenta con una placa dedesarrollo FPGA, dos modulos de display 7 segmentos quese encargan de mostrar el tiempo y la cantidad de vueltasrecorridas y un modulo detector de vuelta (infrarrojo).

El sistema de conteo y reloj debe ser implementado porel alumno mediante logica programable y debe ser capaz dedetectar el momento en el que el robot atraviesa la barrerainfrarroja, teniendo en cuenta los posibles rebotes que segeneran.

Se pretende, en esta etapa, que el alumno desarrolle eimplemente en logica programable un sistema de deteccion

Figura 5: Etapa de control del robot.

que posea una etapa de filtrado de rebotes, un sistema detemporizacion y conteo.

Transversalmente se trabaja sobre los sistemas de sensado,los efectos indeseados y el filtrado de senales digitales.

III-C. Control del Robot Seguidor de Lınea

Esta ultima etapa consiste en la construccion fısica del ro-bot, la implementacion de un sistema de control que comandeel vehıculo y la integracion de los sistemas anteriormentedisenados, de tal manera que se garantice el correcto funcio-namiento del conjunto.

El sistema de control debe proporcionar al robot la capa-cidad de seguir una lınea, en este caso negra, a partir de losdatos provenientes de dos sensores opticos (modulos CNY70),provistos para tal fin, y debe ser implementado en logicaprogramable.

Adicionalmente se necesita una etapa de potencia e in-version de giro para actuar sobre los motores. Esta etapade potencia es provista por un modulo comercial, construidosobre la base del circuito integrado L298N, el cual consiste enun doble puente H. Este modulo permite un control de giro yvelocidad de los motores de CC.

En la Figura 5 se muestra un diagrama en bloques corres-pondiente a esta etapa.

Se pretende, en esta etapa, que el alumno utilice las he-rramientas aprendidas durante el cursado de la materia paraelegir la mejor opcion de control. Dadas las caracterısticasde la pista (curvas pronunciadas) se requiere un control concierto nivel de complejidad. De esta manera se deja libertadde accion y se estimula la toma de decisiones y la eleccionde criterios adecuados. Transversalmente a la programacionen hardware se trabaja sobre sistemas de control, etapasde potencia, consumo de corriente de los motores y otrasconsideraciones practicas que hacen a la implementacion realde un proyecto.

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(a) Transmisor. (b) Receptor.

Figura 6: Sistema inalambrico.

Figura 7: Barrera infra-roja y modulos displays.

IV. ENSAYOS Y RESULTADOS OBTENIDOS

La implementacion del proyecto, como se menciono ante-riormente, se realizo en etapas.

En una primera instancia, el alumno debe desarrollar lainterfaz inalambrica a partir de los modulo de transmision yrecepcion, independientemente del autito seguidor de lınea.En esta etapa se hicieron pruebas utilizando los circuitos inte-grados HT12E y HT12D comerciales. Primero se implementoen FPGA la parte transmisora y se probo su funcionamientocon el receptor comercial, una vez corroborado el correctofuncionamiento, se implemento la parte receptora en FPGA yse utilizo el receptor comercial para las pruebas. Por ultimose integra la dupla transmision-recepcion disenada en FPGAy se corrobora su funcionamiento. Esta fue la etapa quemayores complicaciones presento. En la Figura 6 puede verseel transmisor y el receptor, conectados a sus respectivos kitsDE0-Nano.

Superada la primer etapa, se les presento a los alumnos labarrera infrarroja y los modulos display con el fin de realizarun sistema de deteccion, conteo y cronometro. Esta etapa nopresento mayores complicaciones. En la Figura 7 se muestranlos modulos de displays utilizados para el cronometro y elcuenta vueltas, y el arco de acrılico que oficia de linea dellegada.

Figura 8: Robots construidos por los alumnos.

Por ultimo, la etapa de control y las especificaciones delrobot seguidor de lınea se presentan como proyecto final de lamateria. Es en esta etapa donde se pretende que los alumnosacoplen los sistemas anteriormente disenados dentro de unsistema integrado. La construccion fısica del Robot realizadacon bloques plasticos encastrables puede verse en la Figura 8.

En cuanto a la forma de evaluacion y presentacion delos trabajos culminados se decide no imponer una fecha deentrega, sino que la aprobacion de la materia esta sujeta a lapresentacion del sistema integral funcionando.

Los alumnos que cursaban la materia mostraron buenapredisposicion al trabajo presentado y la duracion de este fuede aproximadamente un mes. Los horarios de consulta y puestaen marcha eran abiertos y se coordinaban con anterioridad conel docente a cargo. En general, los estudiantes concurrıan dosveces por semana, alrededor de 3 horas cada dıa, habiendosobre el final del desarrollo, momentos de mayor trabajo.

Como ultima instancia se les pidio a los estudiantes unaretro-alimentacion sobre el proyecto y los resultados fueronmuy positivos, haciendo hincapie en la originalidad y la inno-vacion de la propuesta. Si bien, reconocen que por momentosse encontraron frustrados o cansados, la satisfaccion de verloen funcionamiento fue mayor.

Otro resultado muy positivo fue la retro-alimentacion reci-bida por docentes de otras catedras.

En la Figura 9 se muestra uno de los equipos terminados yen funcionamiento.

V. CONCLUSIONES Y TRABAJO A FUTURO

En el presente trabajo se presento el diseno, desarrollo eimplementacion de un Robot Seguidor de Lınea utilizando elKit de Desarrollo DE0-Nano basado en una FPGA, con finesdidacticos.

El cambio de los paradigmas tradicionales en la educacionmotiva a los docentes a no caer en obsolescencia, para ello esnecesario buscar y generar estrategias que les permita innovarsu praxis. Una manera de lograrlo, es a traves del uso de lasdiferentes herramientas como recursos didacticos, surgiendolo que en la actualidad se conoce como Robotica Pedagogica,la cual es pilar de esta experiencia.

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Figura 9: Robot en funcionamiento.

Es bien sabido por todos que las nuevas generacionesmuestran interes por actividades donde tengan la oportunidadde interactuar con objetos y de elaborar diversos prototipos, deallı la inclinacion e interes que manifiestan por todas aquellastematicas en las que pueden ser sujetos activos y a su vezliderar su conocimiento, cobrando aquı gran importancia laRobotica Pedagogica, al permitir que el educando, construyasu propio conocimiento y aprenda creando de manera ludica.Aprender es un proceso de relacion mutua entre experienciay teorıa. No basta con una experiencia para producir co-nocimiento, es necesaria la modificacion de las estrategiascognitivas del sujeto. La experiencia cobra sentido cuando sevincula con el conocimiento previo y se desarrollan andamia-jes conceptuales que permitan aplicar el nuevo conocimientoa nuevas situaciones.

En el nivel educativo, las herramientas que permitan eldesarrollo de buenas practicas y laboratorios en los quelos alumnos puedan manipular los elementos son de sumaimportancia y presentan un caracter relevante en la formaciondel futuro ingeniero. En muchas ocasiones, el alto costo y labaja disponibilidad suelen convertirse en un cuello de botellaen el que los alumnos se encuentran atascados a la espera desu turno, es por este motivo que la posibilidad de disenar ycrear Robots que se adecuen y sean utiles para la ensenanza,a un costo accesible, es una solucion para agilizar el trabajoen el aula.

Los resultados obtenidos demuestran que es posible adaptarlas practicas universitarias a los intereses de los alumnos. Laadecuacion de los kit comerciales de bajo costo para usosdiversos abre un sin fin de posibilidades.

De esta manera, se pretende incentivar la curiosidad, laimaginacion, el trabajo en equipo, la resolucion de problemasy la superacion de instancias adversas. Capacidades que sonmuy necesarias en el ejercicio profesional.

Los objetivos academicos requeridos por la materia quedantotalmente contenidos y, ademas, promueve la imaginacion,despierta la curiosidad, pone de manifiesto la transversabilidadde los contenidos ingenieriles y estimula el trabajo grupal.Cabe destacar que, el desarrollo de aptitudes para el trabajoen equipo es altamente necesario en el desarrollo profesionalde todo ingeniero.

Como trabajo a futuro se plantea la posibilidad de realizarproyectos transversales en conjuntos con docentes de otrascatedras, la realizacion de otros sistemas roboticos, la im-plementacion de sistemas de control mas complejos y otraspracticas que ofrezcan mayores opciones a los intereses delos estudiantes.

REFERENCIAS

[1] (2013) Terasic Inc. Website. [Online]. Available:http://www.terasic.com.tw

[2] M. Leda Torres, “Robotica como recurso didactico,” Reflexion Academicaen Diseno y Comunicacion NoXXVI, vol. 26, pp. 262–265, 2015.

[3] J. P. Alvarado Perilla, G. A. Barragan de los Rıos, J. I. Garcıa Sepulveda,O. Hazbon Alvarez, J. A. Nino Navia, and G. Urrea Quiroga, “Del aulaa la realidad. la importancia de los laboratorios en la formacion delingeniero,” 2013.

[4] N. R. COUNCIL, National Science Education Standards. NationalAcademy Press. Washington, 1996.

[5] (2018) Rasti Website. [Online]. Available:www.rasti.com.ar/prensa/como emplear el juego para desarrollar habilidades

[6] (2018) HT12E Datasheet. [Online]. Available:pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/64409/HOLTEK/HT12E.html

[7] (2018) HT12D Datasheet. [Online]. Available:pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/64409/HOLTEK/HT12D.html