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Certificacion CoDice TIC Nivel 4
Tecnología » Programación Control y Robótica 3 ESO
Tecnología
Control y Robótica 3º ESO

La asignatura de Control y Robótica trata de dar respuesta a los avances de la tecnología en los últimos años, en especial en lo relativo al control automático, ya que su estudio permite no solo un acercamiento al entorno en el cual el alumnado desarrolla su vida, sino también al ambiente altamente tecnificado en el que deberá desarrollar su actividad profesional en el futuro.

En esta materia se aboradarán todos los pasos necesarios para resolver un problema tecnológico real, abarcando el diseño, la fabricación y montaje de un robot y la elaboración del programa informático que permita el control del mismo. De modo singular, se aplicará la impresión 3D en las fases de diseño y fabricación.

La asignatura está dividida en los siguientes bloques de contenido: Sistemas automáticos de control, Fundamentos de robótica, Programación y control y Proyectos de robótica. Estos se abordarán tanto de manera teórica para la adquisición de los conocimientos básicos necesarios que permitan realizar también, de manera práctica, diversos proyectos y prácticas de aplicación.


 

A continuación se relaciona la secuencia y temporalización de contenidos, criterios de evaluación y estándares de aprendizaje en la materia. Se incluyen así mismo las competencias clave que se trabajarán principalmente en cada bloque.

 

Primera evaluación

 

Bloque 1.Sistemas automáticos de control.

 

Este primer bloque tiene por objetivo comprender los tipos de sistemas de control, los componentes que lo forman y sus características principales. Detectan condiciones del entorno y, en función de sus valores, realizan alguna acción de forma automática, por lo que son de total aplicación en los sistemas robóticos.

 

En este bloque se trabajarán principalmente las siguientes competencias clave:

 

  • Competencia matemática y competencias básicas en ciencia y tecnología.

  • Competencia digital.

  • Aprender a aprender.

 

Contenidos

Criterios de evaluación

Estándares de aprendizaje

Sistemas automáticos de control. Definición y componentes característicos: captadores, comparadores, controladores y actuadores.

Tipos de sistemas de control: lazo abierto y lazo cerrado.

Representación gráfica de los sistemas de control.

Necesidades y aplicaciones de los sistemas de control. Ámbito industrial y domótica.

1. Reconocer sistemas automáticos de control en el entorno cotidiano, identificando cada una de las partes que lo constituyen y explicando el funcionamiento del conjunto.

1.1. Reconoce sistemas de control presentes en el entorno cotidiano.

1.2. Identifica los componentes que constituyen un sistema automático de control, y comprende la función que realizan dentro del mismo.

1.3. Explica el funcionamiento de sistemas de control de uso cotidiano.

1.4. Clasifica diferentes sistemas de control, según sean de lazo abierto o cerrado, y describe las ventajas que aporta un sistema de control de lazo cerrado respecto a un sistema de lazo abierto.

1.5. Interpreta un esquema de un sistema de control.

1.6. Representa gráficamente sistemas automáticos a partir de las condiciones de funcionamiento.

2. Valorar la importancia de los sistemas automáticos de control tanto en el ámbito industrial, como en el civil y doméstico.

2.1 Identifica las ventajas que aportan los sistemas automáticos de control en sector industria, civil y doméstico.

 

 

 

Bloque 2.Fundamentos de robótica.

 

En este bloque se busca distinguir y conocer las características de las señales analógicas y digitales y el funcionamiento y propiedades de los componentes electrónicos ya que son fundamentales en la realización de sensores y actuadores que utiliza el robot para realizar sus funciones. Del mismo modo, se analiza el funcionamiento de la unidad de control compatible con software libre, que gestiona el robot y lo conecta a través de distintos tipos de tecnología alámbrica e inalámbrica.

 

En este bloque se trabajarán principalmente las siguientes competencias clave:

 

  • Competencia matemática y competencias básicas en ciencia y tecnología.

  • Competencia digital.

  • Aprender a aprender.

 

Contenidos

Criterios de evaluación

Estándares de aprendizaje

Origen y evolución de la robótica. Clasificación general de los robots. Aplicaciones de los robots.

Arquitectura de un robot: sensores, actuadores, microprocesador y memoria.

Tipos de sensores. Sensores digitales: Pulsador, interruptor, de equilibrio. Sensores analógicos: de intensidad de luz, de temperatura, de rotación, optoacopladores, de distancia.Características técnicas y funcionamiento. Circuitos típicos para sensores.

Actuadores: Zumbadores, relés, motores de corriente continua, servomotores, leds, pantallas LCD. Características técnicas y funcionamiento. Circuitos típicos para actuadores.

Movimientos y localización: Grados de libertad (articulaciones), sistemas de posicionamiento para robot.

Características de la unidad de control compatible con software libre: Conexión de sensores y actuadores con la unidad de control: Tipos de entradas y salidas (analógicas y digitales).

Configuración del proceso de impresión: control, calibración y puesta a punto de impresoras 3D.

Comunicación con el ordenador: Tipos de conexión alámbrica e inalámbrica (wifi, bluetooth y telefonía móvil).

 

1. Identificar los diferentes tipos de robots existentes, valorando la contribución de estos a la resolución de problemas en los diferentes sectores de la sociedad (industrial, civil, doméstico).

1.1 Distingue los diferentes tipos de robots existentes.

1.2 Identifica la contribución que aportan los robots a la resolución de problemas tanto en el ámbito industrial, como civil y doméstico.

2. Identificar y clasificar las distintas partes que componen un robot. Describir la función que realizan dentro del mismo, así como los principios que rigen su funcionamiento.

2.1 Identifica, clasifica y monta las distintas partes de un sistema robótico.

2.2 Aplica la funcionalidad concreta de las distintas partes de un robot dentro de su conjunto, ensamblándolas en ejemplos concretos.

2.3 Describe los principios del funcionamiento de las distintas partes de un robot, aplicándolo en la construcción de su propia maqueta robótica.

3. Conocer los tipos de movimientos que realiza un robot, y comprender los métodos utilizados para posicionar un robot conociendo la relación entre las articulaciones y grados de libertad del mismo.

3.1 Identifica los tipos de movimientos de los que dispone un robot, particularizándolo de modo práctico en la construcción de los suyos propios.

4. Identificar las principales características que definen a una impresora 3D. Conocer las diferentes técnicas de fabricación y los grados de libertad que implica su uso.

4.1. Identifica las características de una impresora 3D relacionadas con sus funciones robóticas (grados de libertad, componentes sensóricos y automáticos). En su caso, aplicarlo al funcionamiento de un modelo concreto.

5. Conocer las aplicaciones que tienen las unidades de control compatibles con software libre en los distintos campos de la robótica, describiendo las diferentes partes que componen una unidad de control y los sistemas de comunicación que puede utilizar.

5.1 Identifica las aplicaciones prácticas de las unidades de control compatibles con software libre en relación con los distintos campos de la robótica, aplicándolo al caso real de un robot.

5.2. Describe las distintas partes que constituyen una unidad de control compatible con software libre, aplicándolo de modo práctico a una unidad de control real, comunicándolo con diversos puertos.

5.3. Conecta sensores y actuadores con la unidad de control compatible con software libre, comprobando su funcionamiento mediante programas de simulación y su aplicación práctica en robots reales.

6. Conocer el proceso de calibración y puesta a punto de impresoras 3D.

6.1. Aplica los protocolos simulados de calibración y puesta a punto de impresoras 3D, realizándolo, en su caso, en una impresora real.

7. Realizar las conexiones de distintos elementos de entrada y salida a una unidad de control compatible con software libre, y conectar dicha unidad con el ordenador tanto de forma alámbrica como inalámbrica.

7.1. Describe las características de comunicaciones y conectividad: cable, tarjetas, USB, Bluetooth, wifi, telefonía móvil, para comunicar o monitorizar el robot, realizándolas en relación a un robot, y, en su caso, a una impresora 3D.

 

 

 

Segunda evaluación

Bloque 3.Programación y control.

El bloque «Programación y control» incluye los conocimientos necesarios para programar (esto es, crear una aplicación informática que gobierne el comportamiento de un robot) usando algoritmos, diagramas de flujo, definiendo diferentes tipos de variables, así como estructuras de repetición, secuenciales y condicionales orientados al control de robots. El alumnado aprende en suma, a programar por diagramas de bloques, y también por código de lenguaje de alto nivel, ambas modalidades utilizando aplicaciones de software libre.

En este bloque se trabajarán principalmente las siguientes competencias clave:

  • Competencia matemática y competencias básicas en ciencia y tecnología.

  • Competencia digital.

  • Sentido de la iniciativa y espíritu emprendedor.

Contenidos

Criterios de evaluación

Estándares de aprendizaje

Concepto de programa. Lenguajes de programación. Tipos (alto y bajo nivel, interpretados y compilados) y características.

Software libre de control a través de programación visual con bloques. Diagramas de flujo: Simbología. Bloques de programación. Estructura secuencial y de control (condicionales y bucles).

Software libre de control a través de lenguaje textual de programación por código: Variables, funciones, bucles, operadores aritméticos y compuestos. Lenguajes de alto nivel.

Software libre y firmware de impresión 3D.

Gestión de archivos de impresión: Descarga de modelos STL. Gestión de archivos gCode.

1. Comprender la función que cumplen los programas y lenguajes de programación en la resolución de problemas. Describir las principales características de los diferentes tipos de lenguajes de programación para control y robótica.

1.1 Reconoce la función que realizan los programas y lenguajes de programación en la resolución de problemas.

1.2. Distingue las principales características de los programas de alto y bajo nivel.

2. Diseñar un programa completo de control mediante bloques, a través de software libre como S4A (Scratch for Arduino), miniBloq, etc.

2.1 Utiliza diagramas de flujo que resuelven problemas propuestos, mediante la combinación de bloques de programación, aplicando dichos programas, de software libre, a una plataforma de control y a un robot.

3. Diseñar un programa completo de control mediante un lenguaje textual de alto nivel, a través de software libre como Arduino, etc.

3.1. Realiza programas utilizando un lenguaje de programación de software libre de alto nivel por código textual, aplicando dichos programas a una plataforma de control y a un robot.

4. Gestionar el software libre y firmware de impresoras 3D.

4.1. Descarga e instala, en su caso, el software libre y firmware adecuado para las impresoras 3D, siendo capaz de actualizarlo y determinar su idoneidad según el tipo de impresora.

4.2.Conoce las extensiones STL y cómo exportar varios tipos de archivos 3D a STL.

 

 Tercera evaluación

Bloque 4.Proyectos de robótica.

En este último bloque confluyen los conocimientos y contenidos de los anteriores bloques. El alumnado aprende los elementos básicos que tiene un robot, los diseña, proyecta y construye, ayudándose de una plataforma de software libre, en la cual realiza un programa informático que usa el robot, y otra de hardware libre, siguiendo el método de proyectos, trabajando en equipo de forma participativa en el aula-taller y realizando la documentación técnica del robot.

En este bloque se trabajarán principalmente las siguientes competencias clave:

  • Competencia matemática y competencias básicas en ciencia y tecnología.

  • Competencia digital.

  • Sentido de la iniciativa y espíritu emprendedor.

Contenidos

Criterios de evaluación

Estándares de aprendizaje

Análisis y definición del problema: Necesidades estructurales, mecánicas, electrónicas y energéticas de un robot.

Diseño del sistema robótico: Definición de los parámetros geométricos y dinámicos. Elección de servoaccionamientos. Elección de dispositivos electrónicos y de control.

Depuración de programas de control. Defectos de precisión: mecanismos de autocorrección. Proceso de subida del programa de software libre al sistema de control.

Documentación técnica de un proyecto. Tipos de licencias para compartir documentación y programas

Tipos de impresoras 3D. Técnicas de fabricación. Tipos de materiales empleados.

1. Diseñar y construir un robot que resuelve un problema tecnológico planteado, colaborando activamente con sus compañeros en la solución más adecuada, respetando las normas de seguridad, higiene y orden en el trabajo.

1.1 Diseña un robot que funcione de forma autónoma en función de la retroalimentación que recibe del entorno, como respuesta a un problema tecnológico planteado.

1.2. Construye un robot ensamblando sus piezas de forma adecuada que resuelve un problema tecnológico planteado.

1.3. Colabora de manera activa con sus compañeros en la búsqueda y acometida de la solución más adecuada.

2. Realizar las pruebas necesarias para verificar el funcionamiento de programas de software libre. Depurar los errores existentes. Subir correctamente el programa al sistema de control.

2.1. Realiza las simulaciones necesarias, para verificar el funcionamiento de programas y depura los errores existentes.

2.2. Sube correctamente a la unidad de control un programa diseñado previamente.

3. Elaborar la documentación técnica necesaria del proyecto, empleando el tipo de licencias apropiado para su correcta difusión.

3.1 Elabora la documentación técnica necesaria para la planificación, construcción e interpretación del funcionamiento del robot.

3.2 Emplea el tipo de licencias apropiado para su correcta difusión de un proyecto técnico.

4. Gestionar archivos de impresión 3D, a partir de la descarga de modelos ya elaborados, y mediante aplicaciones móviles relacionadas, según los tipos de impresoras más idóneas.

4.1. Adscribe el uso de diferentes tipos de impresoras 3D según su idoneidad diferenciada a proyectos variados.

4.2. Ejecuta las fases necesarias para crear una pieza en impresión 3D de modo óptimo, construyendo, en su caso, piezas útiles en 3D susceptibles de formar parte de su proyecto de robot o sistema automático, utilizando repositorios de piezas disponibles en Internet, o a partir del uso de aplicaciones.

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