Semana 4: Darle sentidos al robot

Duración de la sesión: 70 a 85 minutos

Propósito de aprendizaje

Ahora que el robot se mueve y sigue instrucciones, los estudiantes le dan sentidos. Conocen los sensores de contacto, de distancia, de luz y de color, y aprenden que una lectura de sensor es un número que el robot puede medir. Descubren que un umbral es un punto de corte que convierte los números en "cerca o lejos" y "claro u oscuro", que todos los sensores tienen límites de detección, y que las lecturas bailan un poco (ruido), así que hay que tomar varias y calibrarlas para este cuarto y este robot. Después de leer y calibrar, programan un alto basado en un sensor: el robot avanza y usa su sensor de distancia para frenar justo antes de una pared, así que por fin un umbral controla una acción real. El comportamiento automático completo, con ciclos y condiciones a lo largo de toda una misión, llega la próxima semana.

Resultados esperados en los estudiantes

Al terminar esta semana, los estudiantes van a poder:

Nombrar los sensores de contacto, distancia, luz y color, y qué mide cada uno
Leer el valor de un sensor y explicar que una lectura es un número, no un sí o no
Encontrar un umbral que separe cerca de lejos, o claro de oscuro
Explicar los límites de detección, el ruido y por qué se toman varias lecturas
Calibrar un sensor para que sus lecturas sean confiables en este cuarto y con este robot

Ritmo sugerido

About 70 a 85 minutos. Adjust to your group - these are guides, not limits.

Paso	Enfoque	Minutos
Cuatro sentidos y qué es una lectura	Sensores de contacto, distancia, luz y color; una lectura es un número, no un sí o no.	15 min
Predice las lecturas	Adivinar cómo cambia una lectura con la distancia, y si una pared quieta da el mismo número dos veces.	5 min
Laboratorio de investigación de sensores	Leer un sensor en distintas condiciones y encontrar un umbral.	18 min
Reto de calibración y umbral	Lidiar con el ruido y luego calibrar un umbral confiable para este cuarto.	12 min
Reto de alto por sensor	Programar al robot para que avance y use el sensor de distancia para detenerse antes de la pared; hacer tres ensayos y afinar el umbral.	15 min
Comprobación de conocimientos	Cinco preguntas sobre lecturas, umbrales, ruido y calibración.	8 min
Reflexión	Escribir sobre los umbrales, el ruido y por qué importa la calibración.	7 min

Antes de empezar

Preparación del espacio

Imprime la Bitácora de lecturas del sensor para cada estudiante o pareja.
Prepara un punto medido con una cinta métrica marcada a 10, 20, 40 y 80 cm, y una pared o caja para colocar ahí.
Si usas kits, monta un sensor y deja precargado un programa corto de leer y reportar; si usas el simulador, ábrelo en cada dispositivo; para la ruta sin dispositivos, prepara una venda para los ojos y un juego de tarjetas claras y oscuras.

Prepara con anticipación

Haz tú primero el laboratorio de sensores para conocer las lecturas reales y los límites de detección de tu sensor.
Toma con anticipación cinco lecturas de un objeto quieto para poder mostrarles a los estudiantes cómo se ve el ruido.
Decide cuáles serán las dos condiciones bien diferenciadas (oscuro contra claro, o cerca contra lejos) que usarás en el reto de calibración.

Materiales

Hoja de trabajo Bitácora de lecturas del sensor (imprimible)(Kit, Simulador, Sin dispositivos)
Cinta métrica o regla para fijar distancias conocidas(Kit, Simulador, Sin dispositivos)
Lápiz y papel para anotar las lecturas(Kit, Simulador, Sin dispositivos)
Un robot programable con sensor de contacto, distancia, luz o color(Kit)
Una pared, un libro o una caja para colocar a distancias medidas(Kit)
Una linterna y tarjetas de colores para las pruebas de luz y de colorOpcional(Kit)
Computadora o tableta con el simulador del navegador(Simulador)
Una venda para los ojos o una bufanda para la actividad del sensor humano(Sin dispositivos)
Tarjetas en tonos claros y oscuros (o tiras en escala de grises) para clasificar(Sin dispositivos)

Seguridad

cautionMantén el robot sobre una superficie estable y cuídate de las ruedas al moverlo entre los puntos de prueba.(Kit)
cautionGuía a quien haga de "sensor humano" con los ojos vendados y despeja el piso para que nadie se tropiece.(Sin dispositivos)
cautionNo apuntes la linterna directo a los ojos de nadie cuando pruebes los sensores de luz.(Kit)
infoGuarda tu bitácora de lecturas con frecuencia para que al recargar el navegador no se pierdan tus datos.(Simulador)

Instrucciones de seguridad completas

Review these once with your group. They apply across the whole course; the notes above are what matters most this week.

Batteries and circuitsKit

Use only appropriate low-voltage educational equipment - no wall outlets and no household batteries wired by hand.
Never connect a battery's two terminals directly to each other.
Stop right away if a motor, wire, or battery becomes hot, and tell an adult.
Disconnect the power before changing wheels, motors, or other mechanical parts.

Motors and gearsKit

Keep fingers, hair, jewelry, sleeves, and loose clothing away from moving gears and wheels.
Do not force a stalled motor that has stopped turning - switch it off and find out why.
Make sure moving parts are secured before you run a test.

Moving robots

Test on the floor, not on a table where the robot could drive off an edge.
Keep robots away from stairs, roads, water, pets, and people's feet.
Use a clear, open test area.
Always include a safe-stop behavior so the robot halts when the job is done or something is in the way.

Tools and materialsKit, Sin dispositivos

Ask an adult for help with cutting or any sharp tools.
Use safe classroom materials - no sharp, toxic, or breakable items.
Never launch or swing an attachment toward a person.

Cómo llevar la sesión

1.Empieza con los cuatro sensores y con la idea principal de que una lectura es un número y no un sí o no, antes de medir nada.
2.Pide a los estudiantes que primero predigan las lecturas, y luego haz el Laboratorio de investigación de sensores anotando cada valor.
3.Insiste en que esta semana el robot solo lee y reporta: son los estudiantes, y no el robot, quienes deciden qué significan los números; las reacciones automáticas llegan la próxima semana.
4.Haz el Reto de calibración y umbral, mostrando el ruido con lecturas repetidas y fijando el umbral entre dos condiciones bien diferenciadas.

Ideas equivocadas frecuentes

"Un sensor da un sí o un no": la mayoría da un número que cambia de a poquito junto con el mundo.
"Con una lectura basta": por el ruido conviene tomar varias y usar la de en medio o el promedio.
"El mismo umbral sirve en todas partes": la luz y las superficies cambian de un cuarto a otro, así que se calibra para el lugar donde estás.
"El sensor está descompuesto porque el número baila": un bailoteo pequeño es ruido normal, no una falla.

Preguntas para hacer

¿Qué número leíste, y qué significa: cerca o lejos, claro u oscuro?
¿Por qué tomaste más de una lectura en el mismo punto?
¿Dónde fijaste tu umbral, y cómo lo decidiste?
¿Tu umbral seguiría funcionando en un cuarto más iluminado? ¿Cómo lo comprobarías?

Adaptaciones para el salón y los equipos

Hazlo más fácil

Usa un solo sensor y dos condiciones bien diferenciadas (una pared cerca y una lejos), y fijen el umbral entre todos.

Hazlo más difícil

Pide a los estudiantes que comparen dos sensores, que expresen el ruido como un rango y que calibren un umbral que funcione en dos cuartos distintos.

Equipos y grupo completo

In pairs or small groups, give each student a role that rotates - driver (builds or types), navigator (reads the plan), and recorder (fills the worksheet) - so everyone participates. For a whole-class demo, run one shared robot or simulator on the board, have students predict together, then let groups repeat it on their own path. Groups can also mix paths: one builds on the kit while another checks the same idea in the simulator or unplugged, then they compare results.

Notas para con equipo y sin equipo

Every activity this week runs three ways - all three teach the same core idea, so pick whichever fits your room. No specific product is required.

Kit

Hoja de trabajo Bitácora de lecturas del sensor (imprimible)
Cinta métrica o regla para fijar distancias conocidas
Lápiz y papel para anotar las lecturas
Un robot programable con sensor de contacto, distancia, luz o color
Una pared, un libro o una caja para colocar a distancias medidas
Una linterna y tarjetas de colores para las pruebas de luz y de color

Simulador

Hoja de trabajo Bitácora de lecturas del sensor (imprimible)
Cinta métrica o regla para fijar distancias conocidas
Lápiz y papel para anotar las lecturas
Computadora o tableta con el simulador del navegador

Sin dispositivos

Hoja de trabajo Bitácora de lecturas del sensor (imprimible)
Cinta métrica o regla para fijar distancias conocidas
Lápiz y papel para anotar las lecturas
Una venda para los ojos o una bufanda para la actividad del sensor humano
Tarjetas en tonos claros y oscuros (o tiras en escala de grises) para clasificar

Solución de problemas

Problemas frecuentes de las actividades de esta semana y qué intentar.

La lectura brinca de un lado a otro y no se estabilizaKitTry: Eso es ruido: toma tres lecturas en cada distancia y usa la de en medio.
La lectura de distancia se queda atorada en un número grande, hagas lo que hagasKitTry: Puede que estés más allá del límite de detección del sensor o apuntando al vacío; apúntalo directo a una pared plana a menos de un metro.
La lectura del simulador cambia un poquito cada vez, aunque el robot esté quietoSimuladorTry: Ese ruido está simulado a propósito: toma unas cuantas lecturas y usa el valor de en medio.
No queda claro cuál número de la pantalla es el del sensorSimuladorTry: Busca el valor que cambia cuando acercas la pared: ese es el de la distancia.
Dos estudiantes dan números distintos para la misma tarjetaSin dispositivosTry: Eso se parece al ruido entre sensores: pónganse de acuerdo en una escala común y vuelvan a leer, que es una forma de calibración.
Todo saca el mismo númeroSin dispositivosTry: Separa más las condiciones (una pared mucho más cerca, una tarjeta mucho más oscura) para que las lecturas se distingan bien.
A veces una superficie cae del lado equivocadoKitTry: Puede que las dos condiciones estén demasiado juntas, o que el ruido sea grande; mueve el umbral o usa superficies con más contraste.
Todo el conjunto de lecturas se corrió desde hace ratoKitTry: Cambió la luz del cuarto: recalibra ahora mismo, que es justamente por lo que la calibración importa.
Las casillas se siguen clasificando mal aunque el umbral esté a la mitadSimuladorTry: Sube el contraste entre las casillas o baja el ruido simulado, y vuelve a calibrar.
Cuesta trabajo sacar el promedioSimuladorTry: Suma las tres lecturas y divide entre tres, o simplemente usa la lectura de en medio de las tres.
Dos personas fijan umbrales distintosSin dispositivosTry: Por eso importa la calibración: pónganse de acuerdo en una sola escala y un solo umbral para todo el grupo.
Las tarjetas intermedias son difíciles de clasificarSin dispositivosTry: Los valores intermedios están cerca del umbral; eso es normal, anótenlos como los casos más difíciles.

Respuestas de la comprobación de conocimientos

Las respuestas se muestran aquí solo para la persona adulta; la hoja de trabajo del estudiante las mantiene ocultas.

1. Relaciona cada sensor con lo que mide.
Respuesta correcta: Sensor de distancia -> Qué tan lejos está algo; Sensor de luz -> Qué tanta claridad hay; Sensor de contacto -> Si algo está presionado; Sensor de color -> De qué color es una superficie
Por qué: Cada sensor mide una sola cosa: distancia, nivel de luz, contacto o color.
2. Con tus propias palabras, ¿qué es un umbral de sensor?
Respuesta correcta: Un umbral es un número de corte. Si la lectura queda de un lado, el robot decide una cosa, y si queda del otro, decide otra, como "más cerca de 15 cm significa que hay una pared cerca".
Por qué: Un umbral es un valor de corte que convierte el número de un sensor en una decisión de sí o no.
3. ¿Qué es una lectura de sensor?
Respuesta correcta: El número que te da un sensor en un momento dado
Por qué: Una lectura de sensor es el número que reporta un sensor en un momento dado, y cambia de a poquito conforme cambia el mundo.
4. Un sensor de distancia marca 30 cm frente a una pared y 12 cm frente a una pared más cercana. ¿Qué te dice esto sobre cómo funciona la lectura?
Respuesta correcta: La lectura se hace más chica cuando las cosas se acercan
Por qué: La lectura de un sensor de distancia se achica conforme el objeto se acerca, y por eso puedes convertirla en una decisión de cerca o lejos.
5. Quieres que el robot trate como "cerca" todo lo que esté a menos de 15 cm. ¿Cómo se llama ese número 15?
Respuesta correcta: Un umbral
Por qué: Un umbral es un valor de corte que tú eliges y que separa dos casos, como cerca frente a lejos o claro frente a oscuro.
6. Lees cinco veces la misma pared quieta y obtienes 30, 31, 30, 29, 31. ¿Por qué bailan los números?
Respuesta correcta: Por el ruido, así que se toman varias lecturas
Por qué: El ruido es el bailoteo pequeño y normal de las lecturas aunque nada cambie, así que en robótica se toman varias lecturas y se usa la de en medio o el promedio.
7. Tu umbral de claro u oscuro funcionó en el salón, pero falla en un cuarto soleado. ¿Qué deberías hacer?
Respuesta correcta: Calibrar el sensor para el cuarto nuevo y fijar un umbral nuevo
Por qué: El mismo umbral no funciona en todos los cuartos, así que calibras el sensor a la nueva luz y eliges un umbral nuevo que separe de forma confiable lo claro de lo oscuro.