Desarrollo de un simulador de robots basados en Arduino

Abstract

RESUMEN: La teoría de grafos es clave en la enseñanza de los estudios STEM (Ciencia, Tecnología, Ingeniería y Matemáticas), que agrupan las cuatro áreas de conocimiento científico-técnico. Una innovación en los últimos veinte años es la experimentación con tecnologías en el ámbito de la educación informática. El uso de robots para utilizarlos en problemas de encaminamiento de grafos es una propuesta atractiva por su potencial visual y su valor didáctico. En el grado de ingeniería informática de la Universidad de Cantabria ya se han realizado prácticas en las que se han utilizado robots. Aunque la experiencia en general es positiva, se detectó una gran carga de trabajo extra para los estudiantes, ya que aparte de la complejidad conceptual de los algoritmos, se sumaban las dificultades técnicas inherentes a la utilización de dispositivos físicos como pueden ser robots, microcontroladores, etc. Esto suponía un problema, ya que gran parte del tiempo se empleaba en solventar errores de uso de los robots en vez de dedicarlo al aprendizaje de algoritmos de encaminamiento. Este proyecto resuelve varias de las carencias detectadas en las experiencias piloto con esta tecnología. El simulador que se ha programado soluciona parte de los problemas presentados en las prácticas como la detección de errores en la programación de los robots y permite la abstracción de la programación del encaminamiento. Indirectamente, permite la realización de las prácticas con menos materiales y reducir el tiempo necesario para superarlas. El simulador está programado en Python, incluye un traductor de C a Python, es de código libre y permite la depuración de errores paso a paso con una interfaz intuitiva.

ABSTRACT: Graph theory is key to the teaching of STEM education (Science, Technology, Engineering and Mathematics), which groups the four areas of scientific-technical knowledge. One innovation in the last twenty years is the experimentation with technologies in the computer education scope. The use of robots in graph routing problems is an attractive proposal due to their visual potential and didactic value. Practices involving robots have already been carried out in the computer engineering degree at the University of Cantabria. Even though the overall experience is positive, a great extra workload for the students was detected, considering that, besides the conceptual complexity of the algorithms, there were also technical difficulties attached to the use of physical devices such as robots, microcontrollers, etc. This meant a problem, because the majority of the time was employed to solve robot-usage errors instead of devote it to the learning of routing algorithms. This project resolves some of the shortages detected in the pilot experiences using this technology. The simulator solves part of the problems arised during practices like error detection during robot programming and allows the routing programming abstraction. Indirectly, it allows to carry out the practices with less materials and reduces the required time to finish them. The simulator is programmed in Python, includes a C-to-Python translator, is free software and allows step-by-step debugging with an intuitive interface.