Resumen — Los Lego Mindstorms son una clase de juguetes
de robótica fabricado por la empresa L!" #ue se utili$a para un
aprendi$aje tanto en ni%os como en adultos con el fin de contribuir
a la creati&idad' (omo los Lego Mindstorms son usados para un
sistema integrado electromec)nico, en el informe presentado
nos enfocaremos en la aplicación de los lego Mindstorms a la
agricultura * #ue puede aportar a ello para ser una +erramienta til
del ser +umano'
-bstract— Lego Mindstorms are a t*pe of robotic to*s manufactured
b* t+e L!" compan* t+at is used for learning in bot+ c+ildren and
adults in order to contribute to creati&it*' Lego Mindstorms
are used for a integrated electromec+anical s*stem, in t+e report
.e focus on t+e application of Lego Mindstorms to agriculture and
t+e* can ma/e to it to be a useful tool of t+e +uman be '
Índice de Términos— Agro-robótica, Robótica,
Mecatrónica, Agricultura, NTX, Sensor
' "45((
La plataforma L!" de Mindstorms es una aplicación mu* utili$ada en
la industria de la robótica m)s #ue todo para sistemas de control
#ue no necesitan un esfuer$o mu* grande ni tampoco re#uerimientos
mu* e8tremos, sino como para prototipos de robots, controles
de &elocidad, control de sistemas * aplicaciones #ue comnmente
se pueden encontrar en el )rea de la ingenier9a' : 1 ;
La robótica ser) mu* importante para cubrir las necesidades de
producción de alimentos para este mundo #ue cada d9a incrementa su
población' n la agricultura se podr)n emplear desde la preparación
del terreno para la siembra +asta la cosec+a' -dem)s de #ue la
robótica puede llegar a ser una +erramienta fundamental para +acer
un uso eficiente de los recursos empleados, tambin supone un a+orro
en los costos de producción * la disminución de la contaminación
ambiental dando como resultado una producción sostenible' : 1
;
l fenómeno de la globali$ación, caracteri$ado por el
incremento de la competencia internacional deri&ada de la
&isión del mundo como un gran mercado, trae consigo la
necesidad de contar con nue&as alternati&as tecnológicas
para impulsar la competiti&idad en la producción de alimentos'
' < 4 "=(- L!" M4>"M> :2;
L!" M4>"M> es una solución completa de aprendi$aje, desde
ni%os a partir de ? a%os, tanto para estudiantes de
uni&ersidad, donde potencia la creati&idad, *a #ue
b)sicamente es un juego con la ciencia, la tecnolog9a e ingenier9a
* programación, adem)s de fomentar un sentido completamente lógico,
*a #ue permite al estudiante descubrir estos factores al poder
controlar dispositi&os reales tanto de entrada como de
salida'
-@L(-( 4 L"> L!" M4>"M> L- -!(5L5-
>uare$ (' !loria Aelena, rujillo B' Cuan 4a&id, !arc9a ('
"scar 4a&id, -rciniegas L' Aenr*, Dundamentos de
mecatrónica'
5ni&ersidad de bagu
2120112012, 2120101036, 2120101003, 2120101027
5n /it b)sico de robótica de mindstorms est) compuesto por los
siguientes componentesE
Dig'1' (omponentes del Lego F
DuenteE ...'legomindstorms'es
DuenteE ...'robots#uare'com
Ladrillo FE l cerebro controlado por ordenador del robot
Mindstorms'
Dig'3' Ladrillo Lego F
DuenteE ...'juguetronica'com
>er&omotores FE -segura los mo&imientos del robot con
precisión controlada'
Dig'G' >er&omotor Lego Mindstorms
DuenteE ...'education'lego'com
>ensor de sonido FE @ermite al robot reaccionar al
sonido'
Dig'H' >ensor sonido Lego Mindstorms
DuenteE ...'roboti/as'net
>ensor de contactoE @ermite al robot sentir * reaccionar al
entorno mediante el tacto'
Dig'6' >ensor sonido Lego Mindstorms
2
DuenteE ...'legomindstorms'net
>ensor de distanciaE @ermite al robot medir distancias *
reaccionar al mo&imiento'
Dig'7' >ensor de distancia Lego Mindstorms
DuenteE ...'juguetronica'com
>ensor de lu$E @uede detectar lu$ * diferenciar colores a
ni&el de escala de grises'
Dig'?' >ensor de lu$ Lego Mindstorms
DuenteE ...'+itec+nic'com
La metodolog9a de desarrollo de los L!" M4>"M se basan en la
construcción, la programación * los lenguajes
alternati&os de programación'
La construcción del robot es basada en la coalición de blo#ues de
pl)stico, e8clusi&os de Lego, junto con pie$as plegables *
algunas pie$as #ue permiten la rotación de ruedas o pie$as' l
modelo se debe centrar en el blo#ue programable, *a #ue este
blo#ue pro&ee la energ9a necesaria para el mo&imiento
del robot creado' -dem)s, se pueden
fijar los sensores #ue se adjuntan en el /it, para #ue sean tiles
en el desarrollo del robot'
n cuanto la programación del Lego Mindstorms se reali$a mediante el
soft.are #ue se adjunta en el empa#ue original, el cual trae el
firm.are del robot * un programa #ue emula un )rbol de decisiones,
para los cuales, el usuario debe programar las acciones a
seguir por el robot' l soft.are se encuentra di&idido por cada
tipo de robot #ue se puede construir, * #ue &iene
recomendado en el empa#ue'
@or otra parte tenemos los lenguajes alternati&os de
programación donde el blo#ue del Lego Mindstorms como un
producto de +ard.are * soft.are integrado, puede ser programado con
&arias interfaces, pero todos logrando el mismo fin' sto se
puede reali$ar mediante la torre de comunicación * utili$ando las
+erramientas correctas para poder acceder al firm.are b)sico de
Lego'
' L!" M4>"M> L- -!(5L5-
(uando se +abla de robots * automati$ación lo primero #ue
pensamos es en los robots +umanoides #ue tienen como objeti&o
reempla$ar las labores del ser +umano' La realidad es #ue la
robótica est) facilitando la &ida de muc+as personas, siendo
una +erramienta til * lle&ando los a&ances tecnológicos
creados por el +ombre' :3;
(omen$aremos +ablando de la agricultura donde no es para nada f)cil
automati$ar las tareas' Los culti&os pueden estar o no
preparados para ser cosec+ados, con una diferencia de
distancia m9nima, * es por este moti&o #ue la robótica no
penetro de la misma manera en esta )rea' :3;
4ebido a la creciente demanda de producción * a la escase$ de mano
de obra en este )mbito se +a buscado la manera de incluir la
tecnolog9a en estos procesos' - continuación mostraremos
algunas aplicaciones #ue podemos encontrar de los mindstorms en la
agricultura'
3
ROBOTS QUE MONITOREAN INDICADORES AGRÍCOLAS :G;
n "cean9a, el in&estigador australiano >ala+ >u//arie+
arrancó la fase de e8ploración de su pro*ecto, el cual busca
#ue las labores del campo tambin sean desempe%adas por robots, la
cual +ace dos a%os despertó la desconfian$a * el recelo de los
due%os de las fincas en -ustralia' La idea principal era detectar
indicadores agr9colas importantes como el rendimiento, la salud de
los )rboles * la intensidad de la floración * los frutos'
Ao*, 2 a%os despus, esta tecnolog9a +a mostrado una amplia gama de
beneficios entre los #ue se cuentan resol&er el problema de la
escase$ de mano de obra en -ustralia a tra&s de la recolección
automati$ada' Los agricultores empe$aron a descubrir las
&entajas *, segn los in&estigadores de la 5ni&ersidad
de >idne*, est)n entusiasmados'
BRAZO ROBÓTICO PARA RECOGER LAS COSECHAS :H;
ste sistema, a diferencia de los otros desarrollos mecani$ados #ue
e8isten +o*, selecciona la fruta de acuerdo a la madure$ * calidad'
l pro*ecto se lle&a a cabo con 10 uni&ersidades * centros
de in&estigación en uropa'
La creciente escase$ de mano de obra en el agro +a empe$ado a
encontrar soluciones en la tecnolog9a' 5na iniciati&a
desarrollada por 10 centros uni&ersitarios de pa9ses
pertenecientes a la 5nión uropea, 5, junto con in&estigadores
c+ilenos, se encuentra en su etapa final' >er) un sistema
automati$ado de cosec+a, de tipo robótico'
Los alcances del pro*ecto son &ariados, *a #ue en pleno
rendimiento, no solo permitir9a la cosec+a de la fruta, sino el
an)lisis del producto * detectar ni&eles de madure$, para
cosec+arlo * seleccionarlo segn distintos grados de calidad' I@ero
todo esto de manera automati$adaJ, segn le indicó al portal de
noticias KLa 4iscusión, el in&estigador Loren$o León,
coordinador de la in&estigación #ue se desarrolla en nia
uilamapu, un reconocido centro
regional de in&estigación cient9fica, ubicado en (+ill)n,
(+ile'
EN LA UNIÓN EUROPEA SE IMPONEN LAS FLOTAS DE ROBOTS :6;
5na flota de m)#uinas autónomas podr) ser utili$ada * +acer
m)s ecológica la producción agr9cola * ganadera, al optimi$ar el
uso de insumos agro#u9micos, proteger al medio ambiente * a los
trabajadores rurales' ngenieros del instituto Duture Darm
@roject, de la
5nión uropea, 5, est)n desarrollando e#uipos de robots autónomos
#ue +ar)n m)s eficientes las labores de siembra, riego *
conser&ación de pasturas al tiempo #ue proteger) a los
trabajadores del campo de contraer enfermedades, into8icarse o
incluso morir por causa de la manipulación de los insumos
agr9colas'
(ada uno de los robots de las flotas tendr) una función espec9fica'
5no de estos cumplir) labores de e8ploración, dotado con ra*os
l)ser * sensores, * se dedicar) a mediciones para despus
transmitir esta información al resto de los &e+9culos del
grupo' stos ltimos sabr)n dónde aplicar los fertili$antes, as9 como
la cantidad de producto #u9mico #ue deben rociar'
EN ARGENTINA DISEÑAN ROBOT PARA CULTIVOS INTENSIVOS :7;
>e trata de una plataforma con inteligencia
artificial #ue puede despla$arse, +acer monitoreo 34, fertili$ar e
incluso podar' l in&ento ser) presentado en el marco de
la &itrina agropecuaria - 8pone 2013, #ue se reali$a en la
@atagonia' - tra&s del desarrollo de +erramientas
de
monitoreo remoto * en tiempo real, #ue se asemejan a lo #ue reali$a
la ->- con las misiones del (uriosit* a Marte, el e8perto
argentino en robótica icardo !arro creó un sistema autónomo #ue
tiene como propósito optimi$ar la producción en culti&os
intensi&os Nin&ernaderosO'
G
2120112012, 2120101036, 2120101003, 2120101027
l robot tambin cuenta con una enorme adaptabilidad para
desempe%ar su trabajo a la escala de las plantasE mapeo de im)genes
en 34, aspersión de fertili$antes, poda * otras labores se
lle&an a cabo de manera remota, pero integrada con e#uipos
electrónicos'
Dig'P' -plicación de Lego Mindstorms a un in&ernadero
DuenteE ...'aularobotica'blogspot'com
B' ("(L5>">
Las condiciones para mejorar la calidad de &ida del ser +umano
est) dado de la mano de la tecnolog9a * sus a&ances, una de sus
+erramientas est) en la utili$ación de robots, como en este caso,
los L!" M4>"M>, *a #ue como se e&idenció en el informe
presentado, en la agricultura tiene &arias aplicaciones para
optimi$ar procesos * ser un instrumento #ue &a de la mano del
+ombre' La utili$ación de tecnolog9a robótica en la
automati$ación de la agroindustria con la finalidad de aumentar su
eficiencia * por tanto la producti&idad para muc+os
parecer9a un sue%o, pero gracias a la colaboración #ue e8iste en
gran parte del mundo al desarrollar esta tecnolog9a esto se est)
+aciendo una realidad'
D(->
:1; Culian t al' -larcon' N2013, DebreroO >cribd'com' :"nline;'
AQ@L< R+ttpESSes'scribd'comSdocS13P1?7P37SnformeT1T
ntroduccionTaTlaT@lataformaTL!"TMindstormsTpdfR
+ttpESSes'scribd'comSdocS13P1?7P37SnformeT1T
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:2; "T="(-' "T="(- obotica educati&a U persona%'
:"nline;' AQ@L< R+ttpESSroT
botica'comSesStiendaSL!"TducationSL!"T
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botica'comSesStiendaSL!"TducationSL!"T
MindstormsTducationTFS
:3; >ebastian ausc+' N201G, Ma*oO "="<-' :"nline;' AQ@L<
R+ttpESS...'roboti//a'comS162P3SlaT
roboticaTenTelTcampoTdeTlaTagriculturaT*TlaTmineriaSR
+ttpESS...'roboti//a'comS162P3SlaTroboticaTenTelT
campoTdeTlaTagriculturaT*TlaTmineriaS
:G; ("te8to !anadero' N201G, neroO (onte8to!anadero'com' :"nline;'
AQ@L< R+ttpESS...'conte8toganadero'comSganaderiaT
sostenibleSlaTagroTroboticaTunTconceptoT#ueT&aTcaminoT
laTconsolidacionR +ttpESS...'conte8toganadero'comSganaderiaT
sostenibleSlaTagroTroboticaTunTconceptoT#ueT&aTcaminoT
laTconsolidacion
:6; ("te8to !anadero' N2013, >eptiembreO (ontesto !anadero'
:"nline;' AQ@L<
R+ttpESS...'conte8toganadero'comSinternacionalSconT
robotsTseTreduciraT?0TelTusoTdeTinsumosT#uimicosTenT
agroT*TganaderiaR
+ttpESS...'conte8toganadero'comSinternacionalSconT
robotsTseTreduciraT?0TelTusoTdeTinsumosT#uimicosTenT
agroT*Tganaderia
:7; ("te8to !anadero' N2013, "ctubreO (onte8to !anadero' :"nline;'
AQ@L< R+ttpESS...'conte8toganadero'comSinternacionalSenT
argentinaTcreanTrobotTtodoTterrenoTparaTculti&osT
intensi&osR +ttpESS...'conte8toganadero'comSinternacionalSenT
argentinaTcreanTrobotTtodoTterrenoTparaTculti&osT
intensi&os
:?; 4a&id Mindell, (+ristop+er =eland, Vesle* (+an, 4.aine
(lar/e, ic+ard @ar/, Mic+ael rupiano N1H de diciembre de 2000O' L!"
Mindstorms T +e >tructure of an ngineering
NOe&olution
:P; V'T<' (+en, Linear Networs and S!stems N=oo/
st*leO"=elmont, (-E Vads.ort+, 1PP3, pp' 123W13H'
:10; A' @oor, An #ntroduction to Signal $etection and
%stimation' e. Qor/E >pringerTBerlag, 1P?H, c+' G'
:11; C' 5' 4uncombe, Infrared na&igation—@art E -n assessment
of feasibilit* N@eriodical st*leO,J #%%% Trans"
%lectron $e&ices, &ol' 4T11, pp' 3GW3P, Can'
1PHP'
:12; >' (+en, =' Mulgre., and @' M' !rant, I- clustering
tec+ni#ue for digital communications c+annel e#uali$ation using
radial basis function net.or/s,J #%%% Trans" Neural Networs,
&ol' G, pp' H70WH7?, Cul* 1PP3'
:13;' V' Luc/*, I-utomatic e#uali$ation for digital
communication,J 'ell S!st" Tec(" )", &ol' GG, no' G, pp'
HG7WH??, -pr' 1P6H'
2120112012, 2120101036, 2120101003, 2120101027
Gor!" Hee#" Su"re$ Cru$ acida el P de nero de 1PPH, estudiante
acti&a del programa de ngenier9a Mec)nica en bagu, olima,
(olombia' lla cursa sptimo semestre de ingenier9a mec)nica en la
uni&ersidad de bagu, egresada del colegio la presentación
en el a%o 2010 de la ciudad de bagu'
%u"# D"&!' Tru(!o V"r)"s' acido el 11 de o&iembre de
1PP3, estudiante acti&o del programa de ngenier9a Mec)nica en
bagu, olima, (olombia' l cursa no&eno semestre de ingenier9a
mec)nica en la uni&ersidad de bagu, egresado del colegio'
Os*"r D"&!' G"r*+" acido el 2G -bril de 1PP3, estudiante
acti&o del programa de ngenier9a Mec)nica en bagu, olima,
(olombia' l cursa octa&o semestre de ingenier9a mec)nica en la
uni&ersidad de bagu, egresado del colegio'
He#r, Fer#"#'o Ar*!#!e)"s acido el 2 de Cunio de 1P,
estudiante acti&o del programa de ngenier9a Mec)nica en bagu,
olima, (olombia' l cursa semestre de ingenier9a mec)nica en la
uni&ersidad de bagu, egresado del colegio'
6