UNIVERSIDAD ESTATAL DEL SUR DE MANABÍ FACULTAD DE …repositorio.unesum.edu.ec/bitstream/53000/1910/1/... · electrónicos, programación y diseño de circuito que permita cumplir

UNIVERSIDAD ESTATAL DEL SUR DE MANABÍ

FACULTAD DE CIENCIAS TÉCNICAS

CARRERA DE INGENIERÍA EN SISTEMAS COMPUTACIONALES

PROYECTO DE TITULACIÓN PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL

TÍTULO DE

INGENIERO EN SISTEMAS COMPUTACIONALES

TEMA

IMPLEMENTACIÓN DE UNA APLICACIÓN ELECTRÓNICA MEDIANTE

LA TECNOLOGÍA RASPBERRY PI PARA LA ENSEÑANZA DE LA

INTELIGENCIA ARTIFICIAL DE LA CARRERA DE INGENIERÍA EN

SISTEMAS COMPUTACIONALES

AUTOR

RUTH MARIA ALVARADO ESPINOZA

TUTOR

DR. JULIO ALBERTO CEDEÑO FERRÌN

Jipijapa – Manabí – Ecuador

2019

II



CARRERA DE INGENIERÍA EN SISTEMAS

COMPUTACIONALES

CERTIFICACIÓN DEL TUTOR

Que el presente proyecto de titulación: ´ÍMPLEMENTACIÓN DE UNA

APLICACIÓN ELECTRÓNICA MEDIANTE LA TECNOLOGÍA RASPBERRY PI

PARA LA ENSEÑANZA DE INTELIGENCIA ARTIFICIAL DE LA CARRERA

DE INGENIERÍA EN SISTEMAS COMPUTACIONALES´´. Ha sido exclusivamente

revisado en varias sesiones de trabajo, el cual se encuentra listo para presentación y apto

para su defensa.

Las opiniones y conceptos vertidos en el proyecto de investigación son el resultado de un

trabajo dedicado y constante, por lo tanto, se demuestra la originalidad de su contenido por

su autora: Sra. Ruth María Alvarado Espinoza con C.I 130894770-2.

Ing. Julio Alberto Cedeño Ferrín

TUTOR DEL PROYECTO DE TITULACIÓN

III

DECLARACIÓN DE AUTORIA

El proyecto de titulación: ´ÍMPLEMENTACIÓN DE UNA APLICACIÓN

ELECTRÓNICA MEDIANTE LA TECNOLOGÍA RASPBERRY PI PARA LA

ENSEÑANZA DE LA INTELIGENCIA ARTIFICIAL DE LA CARRERA DE

INGENIERÍA EN SISTEMAS COMPUTACIONALES´´.

DE CLAVES CIFRADAS UTILIZANDO IKE (INTERNET KEY EXCHANGE) EN LA

CARRERA DE INGENIERÍA EN SISTEMAS COMPUTACIONALES DE LA

UNIVERSIDAD ESTATAL DEL SUR DE MANABÍ”, elaborado por el egresado Ruth

María Alvarado, previo a la obtención del título de Ingeniero en Sistemas

Computacionales, certifica que la misma fue ejecutada por el autor, bajo la dirección del

Ing. Julio Cedeño Ferrín, cuyas ideas, criterios y propuesta expuesta en el presente trabajo

de investigación son de exclusiva responsabilidad de la misma.

Jipijapa, marzo 2019

Ruth María Alvarado Espinoza AUTOR

IV



CARRERA DE INGENIERÍA EN SISTEMAS

COMPUTACIONALES

CERTIFICACIÓN DE APROBACIÓN

Proyecto de titulación sometido a consideración de la Comisión de Titulación de la Carrera

de Ingeniería en Sistemas Computacionales de la Faculta de Ciencias Técnicas de la

Universidad Estatal del Sur de Manabí como requisito para obtener el título de Ingeniero

en Sistemas Computacionales.

TEMA: “IMPLEMENTACIÓN DE UNA APLICACIÓN ELECTRÓNICA

MEDIANTE LA TECNOLOGÍA RASPBERRY PI PARA LA ENSEÑANZA DE

INTELIGENCIA ARTIFICIAL DE LA CARRERA DE INGENIERÍA EN

SISTEMAS COMPUTACIONALES´”.

APROBADO POR EL TRIBUNAL EXAMINADOR DEL PROYECTO DE

INVESTIGACIÓN

Ing. Holanda Campozano Pilay Ing. Adriana Castillo Merino

MIEMBRO DEL TRIBUNAL MIEMBRO DEL TRIBUNAL

Lcda. Kirenia Maldonado Zúñiga

MIEMBRO DEL TRIBUNAL

V

DEDICATORIA

En primer lugar, a Dios Padre Celestial, por haberme dado la fortaleza y sabiduría

necesaria para culminar esta importante etapa de mi vida.

De igual manera, mi sincero agradecimiento a toda mi familia, en especial a mis padres

pilar fundamental ya que me han apoyado constantemente en todos los eventos de mi vida,

en especial en este proyecto.

A los docentes, que a lo largo de estos años fueron y serán ejemplo, de constancia,

dedicación y superación de las adversidades que la vida nos presenta.

Ruth María Alvarado Espinoza

VI

AGRADECIMIENTO

A Dios por haberme dado la voluntad y el entendimiento para terminar una meta más, a

mi madre, por ser siempre un apoyo incondicional y por saber inculcarme los valores de

la vida, a mi padre, por ser la persona siempre estuvo pendiente en todo momento

necesitado, y demás familiares que con su apoyo y ayuda en todo momento fueron

fundamentales para culminar esta meta de mi vida.

A los Docentes, por las enseñanzas y experiencias dadas a lo largo de estos años y a

todas aquellas personas que me ayudaron con su experiencia y apoyo incondicional,

orientándome siempre.

Al ING. JULIO ALBERTO CEDEÑO FERRÌN Tutor de Proyecto de Investigación,

por su valiosa colaboración y ayuda en el desarrollo de este trabajo.

Ruth María Alvarado Espinoza

VII

ÍNDICE DE CONTENIDOS

CERTIFICACIÓN DEL TUTOR ................................................................................. II

DECLARACION DE AUTORIA ............................................................................... III

CERTIFICACIÓN DE APROBACIÓN ...................................................................... IV

DEDICATORIA .......................................................................................................... V

AGRADECIMIENTO ................................................................................................ VI

ÍNDICE DE CONTENIDOS ......................................................................................VII

ÍNDICE DE ILUSTRACIÓN ....................................................................................... X

ÍNDICE DE TABLAS ................................................................................................ XI

ÍNDICE DE GRÁFICOS ...........................................................................................XII

RESUMEN EJECUTIVO ........................................................................................ XIII

EXECUTIVE SUMMARY ...................................................................................... XIV

INTRODUCCIÓN ........................................................................................................ 1

I. TÍTULO DEL PROYECTO DE INVESTIGACIÓN .................................................. 2

II. EL PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN ................................................................. 3

2.1. Definición del problema ......................................................................................................... 3

2.2. Formulación del problema.………………………………………………………………………………………………………3

III. OBJETIVOS ........................................................................................................... 4

3.1. Objetivo general ..................................................................................................... 4

3.2. Objetivos específicos .............................................................................................. 4

IV. JUSTIFICACIÓN ................................................................................................... 5

V. MARCO TEORICO ................................................................................................. 6

5.1. ANTECEDENTES INVESTIGATIVOS ........................................................................... 6

5.2. BASES TEÓRICAS ............................................................................................... 8

5.2.1. Robótica .............................................................................................................. 8

5.2.2. La robótica educativa .......................................................................................... 9

5.2.3. Robot .................................................................................................................. 9

5.2.4. Clasificación de los robots según su cronología ............................................................ 9

5.2.5. Mindstorm Lego ................................................................................................ 10

5.2.6. Microbit ............................................................................................................ 10

5.2.7. Sistema de visión artificial ............................................................................................... 11

5.2.8. Clasificación de los robots interactivos robótica social .............................................. 11

5.2.8.1. Robot interactivo Descripción Robots Evocativos .................................................. 11

5.2.8.2. Robots de Interfaz .......................................................................................... 12

5.2.8.3. Robots Receptivos .......................................................................................... 12

5.2.8.4. Robots Sociables ............................................................................................ 12

5.2.8.5. Robot operative system (ROS) ..................................................................................... 12

5.2.9. Raspberry Pi ..................................................................................................... 13

5.2.10. Pines Gpio Raspberry Pi ................................................................................................ 13

5.2.11. Herramienta o plataforma de desarrollo para Raspberry Pi ................................... 13

5.2.12. Hardware ........................................................................................................ 14

5.2.13. Software ......................................................................................................... 14

VIII

5.2.14. Raspbian ........................................................................................................ 15

5.2.15. Python ............................................................................................................ 15

5.2.16. Ide: Spyder ..................................................................................................... 15

5.2.17. Adaptadores de dispositivos Mindstorms a Raspberry Pi ...................................... 16

5.2.18. Librerías de uso del BCM2835 .................................................................................... 16

5.2.19. Librería BCM2835 ......................................................................................... 17

5.2.20. Rasbsberry Pi y arduino y su potencial uso como herramienta para educación ...... 17

5.2.21. Servomotor ..................................................................................................... 17

5.2.22. Sensor de corriente.......................................................................................................... 18

5.2.23. Motores DC .................................................................................................... 18

5.2.24. Diodos Led ..................................................................................................... 18

5.2.24.1. Características de los Diodos Led…………………………………………... 18

5.2.25. Los sistemas embebidos ................................................................................................ 19

5.2.26. Máquinas virtuales ......................................................................................... 19

5.2.27. Inteligencia artificial (AI).............................................................................................. 20

5.2.28. Aprendizaje automático ................................................................................................. 20

5.2.29. Ingeniería del conocimiento .......................................................................................... 20

5.2.29.1. Conocimiento declarativo ........................................................................................... 21

5.2.29.2. Conocimiento procedimental ..................................................................................... 21

5.2.29.3. Conocimiento heurístico.............................................................................................. 21

5.2.30. Aprendizaje significativo ................................................................................................ 21

5.2.31. Inteligencia artificial y su enseñanza ........................................................................... 21

5.2.32. Aprendizaje por experiencias – Aprendizaje por proyectos................................... .22

5.2.33. Aplicaciones……………………………………………………………………22

5.3. MARCO CONCEPTUAL .................................................................................... 23

VI. HIPÓTESIS ....................................................................................................... ...26

VII. VARIABLES .................................................................................................. ....26

7.1. Variable Dependiente………………………………………………..……..….…...26

7.2. Variable Independiente…………………………………………………………………………………………………..........26

VIII. METODOLOGÍA……………………………………………………………….....27

8.1 Métodos …………………………………………………………………………………………………………………………….………..27

8.2 Técnicas …………………………………………………………………………………………………………………………….………..27

8.3 Población …………………………………………………………………………………………………………………………………….28

8.3.1 Muestra ……………………………………………………………………………………………………….…………………………..28

8.4 Recursos …………………………………………………………………………….29

IX. PRESUPUESTO ……………………………………………………………..…….30

X. ANÁLISIS Y TABULACIÓN DE RESULTADOS…………………………..…....31

XI. CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES ................................................................. 41

XII. BIBLIOGRAFIA ................................................................................................. 42

XIII.PROPUESTA ...................................................................................................... 45

13.1. Título de la Propuesta ......................................................................................... 45

13.2. Justificación……………………………………………………………………....45

13.3. OBJETIVOS ...................................................................................................... 46

13.3.1. Objetivo General ............................................................................................................... 46

IX

13.3.2. Objetivos Específicos.. .............................................................................................. …… 46

13.4. ANÁLISIS DE FACTIBILIDAD.. ..................................................................... 47

13.4.1. Factibilidad Técnica……………………………………………………………47

13.4.2. Factibilidad Operacional…….…………………………………………………47

13.4.3. Factibilidad Económica………………………………………………………...47

13.5. DECLARACIÓN DE LA PROPUESTA….……………………………………..49

13.5.1. Alcance………….……………………………………………………………...49

13.6. FASES DE LA PROPUESTA …………………………………………………...50

13.7. DISEÑO DE LA PROPUESTA………………………………………………….51

XIV. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES……………………………….…53

14.1. Conclusiones……………………………………………………………………...53

14.2. Recomendaciones……………..….………………………………………………53

XV. MANUAL TÉCNICO……………………………………………………………..54

XVI. MANUAL DE PRÁCTICA………………………………………………...……70

XVII. ANEXOS. ………………………………………………………………………85

X

ÍNDICE DE ILUSTRACIÓN

ILUSTRACIÓN 1 FUENTE DE PODER FIJA Y VARIABLE ................................... 57

ILUSTRACIÓN 2 DIODOS LED ............................................................................... 57

ILUSTRACIÓN 3 SALIDA MÓDULO MOTORES DC ............................................ 58

ILUSTRACIÓN 4 SALIDA MÓDULO MOTORES DRONES .................................. 59

ILUSTRACIÓN 5 SALIDA MÓDULO MOTORES PASO A PASO ......................... 59

ILUSTRACIÓN 6 SALIDA MÓDULO SERVOMOTORES ...................................... 60

ILUSTRACIÓN 7 TARJETA RASPBERRY PI ......................................................... 61

ILUSTRACIÓN 8 PROTOBOARD ............................................................................ 62

ILUSTRACIÓN 9 FUENTE DE PODER RASPBERRY PI ........................................ 62

ILUSTRACIÓN 10 SERVOMOTOR MG996R .......................................................... 63

ILUSTRACIÓN 11 SERVOMOTOR SG90 ................................................................ 63

ILUSTRACIÓN 12 MOTOR DRONE ........................................................................ 64

ILUSTRACIÓN 13 MOTOR PASO A PASO ............................................................. 64

ILUSTRACIÓN 14 MOTOR DC ................................................................................ 65

ILUSTRACIÓN 15 PANTALLA LCD ....................................................................... 66

ILUSTRACIÓN 16 CABLES DUPOND .................................................................... 66

ILUSTRACIÓN 17 SENSOR ULTRASÓNICO ......................................................... 67

ILUSTRACIÓN 18 BUZZER ..................................................................................... 67

ILUSTRACIÓN 19 SENSOR DE MOVIMIENTO PIR .............................................. 68

ILUSTRACIÓN 20 ENTRENADOR ELECTRÓNICO CON RASPBERRY PI ......... 68

ILUSTRACIÓN 21 ..................................................................................................... 73

ILUSTRACIÓN 22 ..................................................................................................... 75

ILUSTRACIÓN 23 ..................................................................................................... 77

ILUSTRACIÓN 24 ..................................................................................................... 80

ILUSTRACIÓN 25 ..................................................................................................... 81

ILUSTRACIÓN 26 ..................................................................................................... 83

ILUSTRACIÓN 27 ENCUESTAS A ESTUDIANTES ............................................... 84

ILUSTRACIÓN 28 ENCUESTAS A ESTUDIANTES ............................................... 84

ILUSTRACIÓN 29 TARJETA ELECTRÓNICA RASPBERRY PI ............................ 85

ILUSTRACIÓN 30 REALIZANDO PRACTICAS ..................................................... 85

ILUSTRACIÓN 31 ENTREVISTA A LOS DOCENTES ........................................... 86

ILUSTRACIÓN 32 ENTREVISTA A LOS DOCENTES ........................................... 86

XI

ÍNDICE DE TABLAS

TABLA 1 TARJETA RASPBERRY PI ...................................................................... 31

TABLA 2 FUNCIONAMIENTO DE LA TARJETA RASPBERRY PI ...................... 32

TABLA 3 DISEÑOS DE APLICACIONES CON LA TARJETA RASPBERRY PI ... 33

TABLA 4 DISEÑO DE UN MÓDULO CON TARJETA RASPBERRY PI ................ 34

TABLA 5 SISTEMA OPERATIVO DE LA RASPBERRY PI ................................... 35

TABLA 6 APLICACIONES DE LA RASPBERRY PI ............................................... 36

TABLA 7 PROGRAMACIÓN DE LA RASPBERRY PI............................................ 37

TABLA 8 IMPLEMENTACIÓN DE UN MÓDULO.................................................. 38

XII

ÍNDICE DE GRÁFICOS

GRÁFICO 1 TARJETA RASPBERRY PI .................................................................. 31

GRÁFICO 2 FUNCIONAMIENTO DE LA TARJETA RASPBERRY PI .................. 32

GRÁFICO 3 DISEÑOS DE APLICACIONES CON LA TARJETA RASPBERRY PI33

GRÁFICO 4 DISEÑO DE UN MÓDULO CON TARJETA RASPBERRY PI............ 34

GRÁFICO 5 SISTEMA OPERATIVO DE LA RASPBERRY PI ............................... 35

GRÁFICO 6 APLICACIONES DE LA RASPBERRY PI ........................................... 36

GRÁFICO 7 PROGRAMACIÓN DE LA RASPBERRY PI ....................................... 37

GRÁFICO 8 IMPLEMENTACIÓN DE UN MÓDULO.............................................. 38

XIII

RESUMEN EJECUTIVO

El presente proyecto de titulación se enfoca en la ´Ímplementación de una Aplicación

Electrónica mediante la tecnología Raspberry Pi para la enseñanza de la Inteligencia

Artificial de la Carrera de Ingenierías en Sistemas Computacionales´´. Donde se procedió a

realizar una investigación para conocer el funcionamiento de los componentes

electrónicos, programación y diseño de circuito que permita cumplir con los objetivos

propuestos para obtener la información del marco teórico se empleó el método

bibliográfico, se realizó las entrevistas a los docentes y las encuestas a los estudiantes para

obtener información relevante acerca de la aplicación de este proyecto que fortalezca

proceso de enseñanza aprendizaje. La Implementación una Aplicación Electrónica, será

utilizado para trabajar con circuitos digitales, aplicando la Tecnología Raspberry Pi, donde

se integran tecnologías como Programación y Electrónica, además se ha elaborado un

manual de usuario y técnico que sirva de guía al profesional en formación para realizar las

prácticas, que le permitirá desenvolverse de manera eficiente en el campo profesional en

mantenimiento de sistemas inteligente.

PALABRAS CLAVE.

Componentes, enseñanza - aprendizaje, inteligencia artificial, tecnología.

.

XIV

EXECUTIVE SUMMARY

The present degree project focuses on the ´Ímplementation of an Electronic Application

through Raspberry Pi technology for the teaching of Artificial Intelligence of the

Computer Systems Engineering Degree´´. Where a study is carried out to know the

operation of electronic components, programming and circuit design that allows to meet

the proposed objectives to obtain the information of the theoretical framework, the

bibliographic method will be used, interviews with teachers and surveys will be carried

out. Students to obtain relevant information about the application of this project that

strengthens the teaching-learning process. The Implementation of an Electronic

Application will be used to work with digital circuits, applying Raspberry Pi Technology,

where technologies such as Programming and Electronics are integrated, and a user and

technical manual has been developed to guide the professional in training to perform the

practices, which allow you to function efficiently in the professional field in intelligent

system maintenance.

KEYWORDS.

Components, teaching - learning, artificial intelligence, technology

1

INTRODUCCIÓN

Esta investigación, consiste en el diseño de la ´Ímplementación de una Aplicación

Electrónica mediante la tecnología Raspberry Pi para la enseñanza de Inteligencia

Artificial de la Carrera de Ingeniería en Sistemas Computacionales´´, y tiene como

finalidad entregar una herramienta pedagógica que fortalezca la enseñanza tradicional a

una enseñanza científica, donde el estudiante interactué con el docente en los talleres de

laboratorio, y que fortalezca el proceso de enseñanza – aprendizaje.

La utilización de recursos didácticos permite a los alumnos disponer de herramientas que

fomenten la innovación y la aplicación de los conocimientos adquiridos durante su

formación, es una forma muy interesante de potenciar tanto su interés como su

participación proactiva en el proceso de aprendizaje. En este trabajo se presenta la

experiencia que ha adquirido el grupo de investigación de Sistemas Concurrentes de la

Universidad de Granada en la construcción de maquetas domóticas como herramientas

docentes que pueden favorecer el proceso de aprendizaje a los alumnos en carreras de

carácter técnico, como son la ingeniería informática o la electrónica.

Se aplicó el método científico para el diseño de los programas de control y circuitos

electrónicos, además se utilizó, método bibliográfico para elaborar el marco teórico y se

ejecutó la entrevista a los Docente y la encuesta a los estudiantes para fundamentar la

´Ímplementación de una Aplicación Electrónica mediante la tecnología Raspberry Pi para

la enseñanza de Inteligencia Artificial de la Carrera de Ingeniería en Sistemas

Computacionales´´.

Este proyecto se detalla las características técnicas de los componentes electrónicos para la

implementación de una aplicación Electrónica, además de establecer la programación que

sirva para la realización de prácticas de laboratorio y fortalecer el proceso de enseñanza

aprendizaje en la Carrera de Ingeniería en Sistemas Computacionales.

2

I. TÍTULO DEL PROYECTO DE INVESTIGACIÓN




3

II. EL PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN

2.1. Definición del problema

El problema se debe a la falta de innovación en la utilización de nuevas tecnologías, para

la aplicación de prácticas en el laboratorio de Electrónica y Robótica, que permitan

fortalecer la enseñanza – aprendizaje de la Inteligencia Artificial en la Carrera de

Ingeniería en Sistemas Computacionales. Los nuevos profesionales deben ampliar sus

conocimientos y poder generar proyectos de investigación acorde con las tendencias

tecnológicas del mundo globalizado que le permitan enfrentar y solucionar problemas

laborales de orden técnico en el campo real. En la Carrera falta invertir recursos

económicos, que promuevan proyectos didácticos que motiven la investigación científica,

permitiendo trabajo de docencia más práctico que teórico, que es uno de los requisitos

imprescindible en la educación moderna. Con la tecnología Raspberry Pi creamos una

herramienta para las prácticas de laboratorio, y la Implementación de una Aplicación

Electrónica, permite mejorar la enseñanza - aprendizaje de la inteligencia Artificial para el

Laboratorio de la Carrera de Ingeniería en Sistemas Computacionales.

2.2. Formulación del problema

¿De qué manera influirá la implementación de una Aplicación Electrónicas mediante la

tecnología Raspberry Pi, para la enseñanza de la Inteligencia Artificial de la Carrera de

Ingeniería en Sistemas Computacionales?

4

III. OBJETIVOS

3.1. Objetivo general

Implementar una Aplicación Electrónica mediante la tecnología Raspberry Pi para


Computacionales.

3.2. Objetivos específicos

• Analizar los requisitos específicos teóricos que son necesarios para el

funcionamiento de la Aplicación Electrónica, utilizando la tecnología Raspberry

Pi.

• Determinar diferentes tipos de dispositivos electrónicos utilizados en el desarrollo

de la aplicación de prácticas programadas con Raspberry Pi.

• Crear una Aplicación electrónica que permita mejorar el proceso de la enseñanza

de Inteligencia Artificial utilizando la tecnología Raspberry Pi.

5

IV. JUSTIFICACIÓN

El presente proyecto de investigación se realiza ante el avance de la tecnología electrónica,

por esta razón es necesario que el estudiante este inmerso y conozca los beneficios que

poseen estas herramientas didácticas de trabajos, como son la tecnología de las tarjetas

Raspberry Pi, el cual hace importante desarrollar la Implementación de una Aplicación

Electrónica mediante la esta tecnología para la enseñanza de Inteligencia Artificial, para

el laboratorio de Electrónica de la Carrera de Ingeniería en Sistemas Computacionales,

permitiendo impulsar el trabajo colaborativo entre los estudiantes.

Con la Implementación de una Aplicación Electrónica mediante la tecnología Raspberry Pi

para la enseñanza aprendizaje de Inteligencia Artificial, el estudiante desarrolla habilidades

en el manejo diversos tipos de circuito utilizando la placa de Raspberry Pi y después

aplicarla en el campo laboral.

Las prácticas de laboratorio constituyen un cumplimiento importante en la enseñanza-

aprendizaje de los estudiantes, donde tienen la oportunidad de aprender nuevas habilidades

en el aula, que les ayudarán al conocimiento de diversas técnicas de laboratorio para

fortalecer sus conocimientos en las prácticas.

El desarrollo de este proyecto también permitirá a los docentes fortalecer las metodologías

de enseñanza-aprendizaje en las asignaturas que corresponden a la Electrónica. Así mismo,

es importante que los docentes realicen prácticas con la tecnología Raspberry Pi en clases,

permitirá a los estudiantes interactuar con la nueva tecnología y de esta forma ir creando

nuevos proyectos de investigación.

6

V. MARCO TEÓRICO

5.1. ANTECEDENTES INVESTIGATIVOS

(López de la Torre, 2018). El autor da a conocer que la programación y la robótica son dos

materias que, en sintonía, están ganando un espacio significativo en las aulas. A través del

trabajo de la algorítmica, y del diseño, construcción y programación de robots, el alumno

adquiere nuevas habilidades tanto técnicas como sociales. En la actualidad, estas

disciplinas tienen como objetivo programar y utilizar placas programables para la

realización de proyectos de robótica. Entre las más utilizadas están Arduino o Raspberry

Pi. Sin embargo, es destacable el caso de Inglaterra, donde un gran número de empresas y

organismos se unieron para el desarrollo de una placa, micro: bit, para ofrecer un sistema

intuitivo y funcional para el trabajo de la programación y la robótica en las escuelas,

obteniendo resultados muy positivos.

(Patrón, J. S., & Monje, C. R. B., 2016). Los autores manifiestan que el sistema de Interfaz

Cerebro-Computador (BCI, Brain-Computer Interface) brinda una percepción en el

desarrollo de interfaces aplicables para los usuarios con diferentes aproximaciones, desde

aplicaciones médicas hasta videos juegos, contadores digitales de señales, donde lo

autónomo y lo wearable (utilizable en el cuerpo humano) hacen referencia a accesibilidad

para los usuarios. Sistemas como los EPOC ofrecen una solución simple para la

adquisición de señales de electroencefalografía y electromiografía, a bajo costo y con una

rápida configuración, si se comparan con el equipamiento médico de alta tecnología.

(González, D., & Postay, J. D., 2017). Los autores consideran que el objetivo de este

trabajo es desarrollar nuevos algoritmos de aprendizaje para agentes inteligentes. En una

etapa inicial, investigamos la manera que el ser humano adquiere el conocimiento

basándonos en las teorías de aprendizaje desarrolladas en otras disciplinas científicas, es

decir, el trabajo tiene características transdiciplinarias ya que posee un enfoque desde la

ciencia cognitiva en su conjunto. Debemos destacar que esta investigación no tiene

intención de realizar un sistema o programa para lograr un objetivo particular sino

demostrar como un sistema puede adquirir el conocimiento a partir de la experiencia, y

cómo puede emplearse con fines prácticos.

7

(Agapito Vicente, 2017). El autor en su investigación da a saber con un ejemplo sobre un

estudiante al que se le ha diagnosticado Trastorno de Aprendizaje No Verbal (TANV)

tiene dificultades de aprendizaje que consisten fundamentalmente en problemas viso

espaciales, que se manifiestan en problemas en matemáticas y en el razonamiento lógico.

A lo anterior se unen dificultades sociales debido a su problema a la hora de interpretar el

lenguaje no verbal. Estos alumnos suelen ser objeto de adaptaciones curriculares

significativas (especialmente en matemáticas) y requieren de un apoyo adicional por parte

del profesorado y de los departamentos de orientación de los centros en los que estudian.

(Muñoz Ramírez, A. J., & Gómez de Gabriel, J. M., 2016). En este trabajo los autores

muestran la experiencia de usar una herramienta de desarrollo de ingeniería basada en

modelos (MDE) frente a otra herramienta tradicional de programación de sistemas

embebidos en lenguaje C, para la realización de clases prácticas de robótica. Se ha

planteado una práctica basada en el control cinemático de un robot móvil en ambos

entornos con similares bloques y funciones de partida. Los resultados muestran tanto la

comparación de las evaluaciones objetivas realizadas a los dos grupos como los datos

relativos a los tiempos requeridos para la realización de las diferentes partes de la práctica.

(Zurita, R., Fuente, J. D. L., Bucarey, M., Bonet, D., Castillo, R. D., Grosso, G., &

Rodríguez, J., 2017). Los autores consideran que la formación en conceptos fundamentales

de Ciencias de la Computación es prioritaria para ampliar las posibilidades de comprender

e intervenir mejor el mundo moderno. La robótica educativa es un dispositivo

metodológico ampliamente difundido como ambiente para la enseñanza de la disciplina a

estudiantes sin formación previa en la temática. Frankestito, es el robot educativo

desarrollado por la Facultad de Informática con capacidad de visión y comunicación vía

wireless, con la tecnología raspberry Pi.

(Moreno, C. A. G., Solís, A. C., & Meoño, A. G., 2015). En esta investigación los autores

manifiestan sobre Arduino que es una plataforma abierta diseñada para crear prototipos de

objetos o ambientes interactivos usando electrónica libre. Consiste, tanto en hardware

como en software, en una tarjeta de circuito impreso que puede ser adquirida a bajo costo o

ensamblarse siguiendo planos disponibles de forma gratuita, así como un ambiente de

desarrollo de fuente abierta con librerías para escribir códigos para controlar la tarjeta.

8

(Rodríguez González, 2018). El objetivo de este trabajo considera el autor que es evaluar

la implementación de modelos predictivos basados en redes neuronales y técnicas de

Machine Learning en dispositivos con capacidad de cómputo relativamente baja para

modelos de esta índole. Es por ello que en nuestro estudio el dispositivo seleccionado ha

sido la Raspberry pi 3 y las dos aplicaciones que se verán son la clasificación de objetos

mediante técnica de reconocimiento de imágenes y la predicción de valores futuros de

datos financieros en procesos de datos en streaming. Se ha optado por introducir bases

teóricas afines a las aplicaciones empleadas para favorecer la lectura dinámica del

documento y para la correcta asimilación de conceptos.

(Yaguachi, 2015). Para el presente proyecto el autor desarrolla un sistema que permita el

control de luminosidad en función de la orientación del sol, un método que dotado de

inteligencia artificial capte con máxima precisión la radiación solar y su incidencia para ser

aprovechada. Es por ello la necesidad de desarrollar un proyecto donde se realice una

implementación de un sistema de posicionamiento automático seguidor de luz solar,

controlado a través de un microcontrolador empleando lógica difusa para su control.

5.2. BASES TEÓRICAS

5.2.1. Robótica

Es una rama de la ingeniería que utiliza elementos de la ingeniería electrónica, ciencias de

la computación y la ingeniería mecánica que busca la construcción de máquinas capaces de

desempeñar tareas realizadas por el ser humano o que requieren del uso de inteligencia.

Éstas pueden ser sistemas artificiales por medio de software, denominadas BOTS, o

sistemas electromecánicos y software que son denominados Robots. En la actualidad la

robótica sigue avanzando, debido al desarrollo e investigaciones en inteligencia artificial,

visión artificial, mayor capacidad de procesamiento y mejores condiciones de plataformas

de comunicación. (García Espinosa, R. E., Ocampo Ordoñez, E., Gómez Quintero, D. M.,

& González Alcalá, A. I., 2016)

9

5.2.2. La robótica educativa

La robótica educativa también conocida como robótica pedagógica es una disciplina que

tiene por objeto la concepción, creación y puesta en funcionamiento de prototipos

robóticos y programas especializados con fines pedagógicos La robótica educativa como

un contexto de aprendizaje que se apoya en las tecnologías digitales para hacer robótica e

involucra a quienes participan, en el diseño y construcción de creaciones propias (objetos

que poseen cuerpo, control y movimientos), primero mentales y luego físicas, construidas

con diferentes materiales y controladas por un computador llamadas simulaciones o

prototipos. (Giovanny, C., Sánchez Tenelanda, F. B., & Casco Rosero, J. V., 2017)

5.2.3. Robot

Para definirlo en términos generales, un robot es una maquina automática o autónoma que

posee cierto grado de inteligencia, capaz de percibir su entorno y de imitar determinados

comportamientos del ser humano. Los robots se utilizan para desempeñar labores riesgosas

o que requieren de una fuerza, velocidad o precisión que esta fuera de nuestro alcance.

5.2.4. Clasificación de los robots según su cronología

Primera generación: Manipuladores, se trata de sistemas mecánicos multifuncionales con

sencillos sistemas de control ya sea esta manual con secuencia fija o de secuencia variable.

Segunda generación: Los robots de esta generación son conocidos como los robots de

aprendizaje, en esta segunda etapa de los robots se desarrolló hasta los años 80, las

características que tenían estos robots es que eran más conscientes con su entorno, es decir

contaban con un sistema de retroalimentación que les permitía poder obtener mayores

datos de su entorno y de esa forma almacenarlos de forma física, la información junto con

las instrucciones.

Tercera generación: Robots con control sensorizado, en esta generación tuvo su

desarrollo entre los años 80 y 90 estos robots están basado en el uso de sensores que le

permiten al robot poder entender o interpretar su entorno para de esta manera poder

adaptarse al mismo obteniendo resultados más óptimos en cuanto a movilidad, cabe

10

recalcar que en esta generación fue cuando los robots se volvieron programables y a

parecieron los lenguajes de programación que le permiten procesar la información que es

captada mediante los sensores.

Cuarta generación: Los robots de cuarta generación o también conocidos como robots

inteligentes, son robots que tienen características iguales a las anteriores, pero

adicionalmente poseen sensores que se encargan de enviar información a la computadora

que hace el papel de control sobre el estado del proceso, esto le ayuda al robot tomar

decisiones inteligentes y control de los procesos en tiempo real.

Quinta generación: En la actualidad se están desarrollando una nueva generación de

robots basados en la arquitectura de subsunción, cuyo máximo promotor es Rodney

Brooks, se quiere conseguir que el control parta de la correcta organización y distribución

de los módulos conductuales basados totalmente en la inteligencia artificial. (Ramos

Zambrano, R. D., 2015)

5.2.5. Mindstorm Lego

Lego Mindstorm (Lego Group, s.f.) es un kit de construcción de Lego que permite la

construcción, programación y testeo de proyectos de robótica a partir de un conjunto de

sensores (de luz, de temperatura, de contacto, de ultrasonidos) y motores, y un bloque

programable que será el cerebro del robot. Para programar este cerebro se utiliza un

entorno de programación por bloques. Sin embargo, estos bloques no presentan similitudes

con las estructuras e instrucciones habituales de un lenguaje de programación, sino que son

bloques que tienen un significado mucho más mecánico. Otra de las grandes desventajas

de este kit es su precio, que es mucho más elevado que el resto de propuestas.

5.2.6. Micro: bit

Las placas micro: bit (Micro: bit, s.f.) nacieron en el año 2015 como resultado del

programa BBC Computer Literacy (alfabetización digital) que tenía el objetivo de

fomentar la enseñanza de la computación en Inglaterra. Esta placa tiene un tamaño

pequeño pero un gran potencial en el entorno educativo. Permite al alumno fomentar su

creatividad y el aprendizaje de la programación y la robótica a través de un sistema que

11

tiene integrados una gran cantidad de sensores, y que puede ser programado en diferentes

lenguajes de programación (bloques, Python, JavaScript). De esta forma, la plataforma

micro: bit permite que el alumno pueda iniciarse en la programación en edades tempranas

a través de la programación por bloques, de forma que en niveles superiores pueda trabajar

lenguajes textuales, pudiendo así profundizar paulatinamente, aprendiendo de forma

constructiva. (López de la Torre C. , 2018)

5.2.7. Sistema de visión artificial

El sistema de percepción es también denominado sistema de visión artificial el cual

permite que el robot sea capaz de hacer frente a situaciones cambiantes del entorno, así

como a reaccionar ante posibles eventos inesperados mientras navega, lo que exige la

utilización de un sistema sensorial que suministre la información del entorno. Esta

información requerida debe permitir al robot realizar tres tareas fundamentales: estimar

su posición y orientación, mantener actualizado el mapa del entorno y detectar los

posibles obstáculos. (Obregón, 2018)

5.2.8. Clasificación de los robots interactivos robótica social

La robótica social estudia la interacción entre robots y seres humanos, así como la

comunicación entre ellos, tomando en cuenta comportamientos, patrones y normas que

rigen en la sociedad en la cual se desenvuelven. Dentro del área de investigación de la

robótica social se menciona la interacción hombre-máquina (HMI) e interacción robot-

robot, aceptación social, impacto de los robots en la sociedad y robótica de asistencia

social.

5.2.8.1. Robot interactivo Descripción Robots Evocativos

Son aquellos que cuentan con características fiscas similares a un ser vivo para animar a

las personas a interactuar con la tecnología proyectando confianza al humano. Uno

ejemplo es el perro robot Aibo, sus principales funciones son reconocimiento de voz,

detección y reconocimiento facial.

12

5.2.8.2. Robots de Interfaz

Son robots que utilizan un modo de comunicación tipo humano para facilitar la interacción

con las personas. Un ejemplo que se destacada es el robot “Rhino” desarrollado en el

artículo de título “The Interactive Museum Tour -Guide Robot”. La tarea principal del

robot era proporcionar visitas interactivas a los visitantes del museo.

5.2.8.3. Robots Receptivos

Es un tipo de robot que aprende a través del entrenamiento ya sea del movimiento o del

habla. Responden a estímulos que las personas utilizan para interactuar con ellos. Por

ejemplo, el robot “Pepper” el cual consiste en un torso de un humanoide montado en una

plataforma móvil, desarrollado por las compañías Aldebaran Robotics y SoftBank.

5.2.8.4. Robots Sociables

Son aquellos con sus propias metas y motivaciones internas. Tratan de involucrar a las

personas de una manera social no solo para el beneficio de estas, sino para beneficiarse

ellos mismos. En el artículo de título “Interactive Robotic Framework for Multi-sensory

Therapy for Children with Autism Spectrum Disorder” desarrollado por Bevill, Park se

desarrolló un robot para la terapia multisensorial para niños con trastornos del espectro

autista. Basado en emociones y expresiones faciales, así como un sistema de monitoreo

basado en la visión y el audio para la medición cuantitativa de la reacción del paciente.

(Ochoa Arias, C. E., & Trávez Acuña, F. S., 2018)

5.2.8.5. Robot operative system (ROS)

Es un framework usado de manera generalizada en la robótica. Su modularidad ofrece a

los usuarios la capacidad de reutilizar código en distintas plataformas sin necesidad de

grandes cambios en el código, permitiendo la transferencia de funcionalidades entre

distintos robots, es un sistema de código abierto, meta-operativo, para robot. Proporciona

los servicios de un sistema operativo, incluyendo la abstracción de hardware, el control de

dispositivo de bajo nivel, la implementación de la funcionalidad comúnmente utilizada, el

paso de mensajes entre procesos y la administración de paquetes. También proporciona

13

herramientas y bibliotecas para obtener, construir, escribir y ejecutar código en varios

equipos. (Gutierrez Perez, 2017)

5.2.9. Raspberry Pi

Es un computador (CPU) de placa reducida o placa única de bajo costo, este es un

producto que fue desarrollado o creado en Reino Unido por la fundación Raspberry Pi, el

desarrollo de este equipo fue desarrollado con el objetivo de estimular, motivar e

incentivar la enseñanza de en Reino Unido por la fundación Raspberry Pi, el desarrollo de

este equipo fue desarrollado con el objetivo de estimular, motivar e incentivar la enseñanza

de la ciencia de la computación en las entidades educativas. El microcomputador

Raspberry Pi hace uso de una distribución de sistema operativo Linux (Raspbian) y nos

permite poder instalar un gestor de base de datos como por ejemplo MYSQL, como

lenguaje de programación para el desarrollo.

5.2.10. Pines Gpio Raspberry Pi

Los GPIO (Pines de propósito general de entrada y salida) son pines genéricos en un chip,

que le permite a los usuarios poder controlar o programar conforme el uso que se le desee

dar, estos pines pueden ser controlados en tiempo de ejecución. Los pines GPIO no tienen

un propósito o uso específicamente definido. Los pines pueden ser utilizados de la

siguiente manera. Se los puede configurar para entrada y salida, se pueden habilitar y

deshabilitar. Estos pines son los que se utilizan para darle movilidad al robot araña

hexapodo, de tal forma que cada servomotor está conectado a un PIN GPIO en específico,

estos pines emiten una señal programada en lenguaje python basada en el estandar PWM,

de esta manera logramos realizar movimientos precisos conforme se lo desee movilizar o

posicionar cada una de la partes o piezas del robot.

5.2.11. Herramienta o plataforma de desarrollo para Raspberry Pi

Para enviar los pulsos eléctricos o la latencia a través de los pines GPIO se hace uso del

lenguaje de programación Python, esta plataforma de desarrollo hace uso de algunas

librerías que le permite poder interactuar y controlar servomotores para poder

posicionarlos o dirigirlos en la dirección que el usuario o programador desee, además a

14

esto esta plataforma nos permite conectarnos a nuestra base de datos MYSQL para poder

identificar cual es el comando que se desea ejecutar. (Ramos Zambrano, 2015)

5.2.12. Hardware

Ante la necesidad de seleccionar un sistema empotrado capaz de soportar ROS con un bajo

coste, un bajo consumo y facilitar el aprendizaje, la familia de sistemas empotrados

Raspberry Pi es una de las mejores elecciones que se puede realizar. Raspberry Pi ofrece

las siguientes placas compatibles con ROS:

Raspberry Pi 3

Raspberry Pi Zero

Raspberry Pi Zero W

La placa Raspberry Pi tiene las siguientes características técnicas:

Procesador a 1,2 GHz de 64 bits con cuatro núcleos ARMv8802.11n Wireless LAN

Bluetooth 4.1

Bluetooth Low Energy (BLE)

Puertos USB

40 pines GPIO

Puerto Full HDMI

Puerto Ethernet

Conector combo compuesto de audio y vídeo de 3,5 mm

Interfaz de la cámara (CSI)

Interfaz de pantalla (DSI)

Ranura para tarjetas microSD (push-pull en lugar de push-push)

Núcleo de gráficos VideoCore IV 3D

Dimensiones de placa de 8.5 por 5.3 cm

5.2.13. Software

Raspberry Pi tiene compatibilidad con los siguientes sistemas operativos:

Noobs

Raspbian

15

Ubuntu Mate

Windows 10

OSMC

La selección del sistema operativo viene determinada por la compatibilidad con ROS y la

cantidad de documentación necesaria para la instalación del mismo. (Gutierrez Perez,

2017)

5.2.14. Raspbian

Es una distribución de GNU/Linux basado en Debian y optimizado para el hardware de la

Raspberry Pi, su lanzamiento fue el 12 de junio de 2012. La distribución usa LXDE como

escritorio y Midori como navegador web. Destaca el menú raspi-config que permite

configurar el sistema operativo sin tener que cambiar los ficheros manualmente. [9]

Además, incluye herramientas de desarrollo muy interesantes, como IDE14 para Python,

Scratch para programar videojuegos la tienda de aplicaciones denominada Pi Store.

5.2.15. Python

Python es un lenguaje de programación Creado por Guido Van Rossum en 1991. Se trata

de un lenguaje interpretado por lo que los errores se dan en tiempo de ejecución. Es un

lenguaje multiplataforma (Windows, Linux, Mac). Las distribuciones de Linux suelen

venir con el intérprete de Python ya incorporado. Administrado por la Python Software

Foundation. Posee una licencia de código abierto, denominada como Python Software

Foundation License. Está ganando mucha importancia los últimos años debido a las

múltiples librerías diseñadas basadas en Machine Learning, Big Data, Inteligencia

Artificial y diseño web.

5.2.16. Ide: Spyder

Es un potente entorno de desarrollo interactivo Open-Source para programación en

Python. Cuenta con funciones avanzadas de edición, pruebas interactivas, depuración e

introspección y un entorno informático numérico. También se puede usar como una

16

biblioteca que proporciona widgets potentes relacionados con la consola. Se liberó bajo la

licencia del MIT15. Entre sus características más importantes están:

• El editor que integra es multilenguaje.

• Consola interactiva.

• Visor de documentación.

• Exploración de variables.

• Dispone de un explorador de archivos. (Rodríguez González, 2018)

5.2.17. Adaptadores de dispositivos Mindstorms a Raspberry Pi

Estas plataformas permiten utilizar los sensores y actuadores de los kits de Lego

Mindstorms junto con la Raspberry Pi, nos aportan la misma funcionalidad que si

tuviéramos conectado el brick de Lego, además tienen un tamaño adecuado para poder

desarrollar robots sin perder eficacia. La existencia de diferentes adaptadores que

sustituyen el Brick Inteligente de Lego Mindstorms nos hizo realizar un estudio y buscar

información para luego hacer una comparación y elegir el que más nos convendría. Según

íbamos leyendo y obteniendo datos de otros usuarios en la realización de diferentes

proyectos, llegamos a la conclusión que había dos de ellos que destacaban del resto y de

los cuáles podríamos tener más información. Estos dos adaptadores principales son:

• PiStorms, distribuido por mindsensors.com.

• BrickPi, distribuido por Dexter Industries.

5.2.18. Librerías de uso del BCM2835

Existen diversas librerías que están configuradas para el chipset BCM2835 que utiliza la

Raspberry Pi y se utilizan para controlar las funciones del bus I2C. Esto nos llevó al

análisis de las librerías más importantes que trabajan sobre el chipset BCM2835, algunas

de ellas fueron: Librería WiringPi [9], es una librería programada en C y su objetivo es

tener una única plataforma común y un conjunto de funciones para acceder a la GPIO de la

Rasberry Pi. WiringPi utiliza su propio sistema de numeración de pines.

17

5.2.19. Librería BCM2835

Es una librería escrita en C para Raspberry Pi. Proporciona acceso a la GPIO y otras

funciones de entrada y salida en el chip Broadcom BCM 2835, permitiendo el acceso a los

veintiséis pines de la Raspberry PI para que pueda controlar e interactuar con varios

dispositivos externos. La elección de la librería se basará en una comparación de ambas

librerías en el siguiente apartado. La librería que utilicemos nos permitirá manejar los

pines la GPIO de la Raspberry Pi y además nos proporcionará funciones para

comunicarnos con el adaptador a través del bus I2C. En cualquier caso, será necesario

consultar la documentación de BCM2835 ARM Peripherals Manual, que se puede acceder

desde la documentación del sitio web de la propia Raspberry Pi. (Ayerbe González, 2017)

5.2.20. Raspberry Pi y arduino y su potencial uso como herramienta para la

educación

Existen muchas herramientas para crear aplicaciones y prototipos usando electrónica, los

cuales se emplean prácticamente en todo. Desde habitaciones inteligentes hasta

instrumentos musicales o juguetes, desde pequeños robots hasta drones, que pueden incluir

dispositivos personalizados e interactivos. Estas herramientas pretenden reducir la

dificultad en el estudiante en trabajar con sistemas y componentes electrónicos, facilitando

su uso en cualquier rama o nivel, poniéndose al alcance de quienes estén ávidos de

experiencias e innovación, favoreciendo en gran medida a estudiantes, profesores e

investigadores. Sin embargo, muchas de estas herramientas, son productos comerciales, los

cuales son caros y de plataforma cerrada, difícilmente asequibles como equipamiento para

aquellas Instituciones de Educación Superior del sector público, que cuentan con recursos

limitados. (Moreno, 2015)

5.2.21. Servomotor

Es un dispositivo parecido a los motores de corriente continua que tiene características de

ubicarse en la posición que se desee dependiendo del pulso eléctrico que se le envié,

trabajan en un radio de 0 a 180 grados. Se lo controla mediante la conexión de sus tres

cables (Poder, GND y Pulsos Eléctricos o latencia). Los servomotores utilizan la

18

modulación por ancho de pulsos (PWM) para controlar los movimientos en cada una de las

direcciones.

5.2.22. Sensor de corriente

El sensor de corriente es capaz de medir de forma lineal corrientes de hasta 5 Amperios en

ambos sentidos (+5A y -5A). Produce en su salida una tensión lineal proporcional a la

corriente que atraviesa sus pines de medición. En el sistema mecatrónico se usará en las

entradas de alimentación de los motores para saber si el motor llega a tener alguna

sobrecarga eléctrica producto de alguna colisión de un brazo robótico. (Fausto, M. S. R.,

Jonathan, V. T., Martínez, V., & Salvador, J., 2018)

5.2.23. Motores DC

El motor es un elemento imprescindible en la mayoría de los sistemas de control, por tanto,

es importante conocer su forma de trabajo y sus propiedades para poder elegir el modelo

más adecuado. Básicamente, el motor eléctrico se encarga de transformar la energía

eléctrica que se le aplica en energía mecánica, por medio de un proceso electromagnético.

El funcionamiento de un motor se basa en las propiedades magnéticas de la corriente

eléctrica y la posibilidad de crear, a partir de ellas, unas determinadas fuerzas de atracción

y repulsión encargadas de actuar sobre un eje y generar un movimiento de rotación.

(Giovanny, C., Sánchez Tenelanda, F. B., & Casco Rosero, J. V., 2017)

5.2.24. Diodos Led

Los leds se encuentran en los electrodomésticos, ya que se encarga de ser destinatario de

infrarrojos o guías luminosas, y son siempre utilizados por la señalización vial por ejemplo

en los semáforos que tiene un variado de colores que van cambiando de acuerdo a la

sincronización expuesta consiguiendo así bajo de energía eléctrica.

5.2.24.1. Características de los diodos LED

Los sistemas de iluminación de los diodos leds, tienen las siguientes características: los

leds duran más tiempo de lo estipulado, en cual no generan calor ya que esta energía se

19

convierte en irradiación y es favorable al ahorro energético, de todos modo, el encendido

de las bombillas son instantánea donde tiene una gran resistencia que se puedan prender y

apagar las veces que sean necesarias, tal es el caso, que aguantan las temperaturas más

extremas, tanto altas como bajas, así mismo con la humedad, es decir que los leds se

pueden modificar en tamaño, color y temperatura (Led, 2016).

5.2.25. Los sistemas embebidos

Los sistemas embebidos hacen referencia a una combinación de hardware y software de

computador diseñada para realizar operaciones de cómputo, normalmente en tiempo real, y

cumplir con una función específica; sus re - cursos son limitados, pero son muy útiles en la

construcción de productos dedicados. Esta combinación puede ser reemplazada en muchos

casos por un circuito integrado que realice la misma tarea, pero una de las ventajas de los

sistemas embebidos es su flexibilidad, ya que a la hora de realizar alguna modificación

resulta mucho más sencillo modificar unas líneas de código en el software que reemplazar

todo el circuito integrado. (Hernández, M. F. D., Montenegro, J. L. G., Beleño, R. D. H.,

García, J. D., & Sánchez, N. S., 2018)

5.2.26. Máquinas virtuales

Esto consiste en una máquina hipotética M1 construida sobre una máquina real M0. La

máquina M1 tiene asociado un lenguaje de maquina L1 y cuando se escribe un programa

en ese lenguaje, éste se traduce al lenguaje de máquina de nivel inferior (L0).

La traducción puede ser: interpretada, compilada o una combinación de ambos. De esta

forma Tanembaum también introduce el concepto de Máquinas Multinivel, cuando se

tienen una serie de capas de máquinas con el fin de obtener funciones cada vez más

complejas. El concepto de máquina Multinivel facilita el estudio y también el desarrollo de

los sistemas computacionales, ya que se puede trabajar por niveles, lograr especialización

para hacer eficiente un determinado nivel, obteniendo una mejora global en el desempeño

del sistema si entrar a rediseñar cada uno de los niveles. (Villegas-Lemus, 2017)

20

5.2.27. Inteligencia artificial (AI).

La Inteligencia Artificial estudia la creación y el diseño de sistemas capaces de resolver

algoritmos y problemas cotidianos por sí mismos utilizando como paradigma la

inteligencia humana.

Es decir, se encarga de crear procesos que, al ser ejecutados sobre una arquitectura física,

produzcan acciones o resultados que maximicen una medida de rendimiento determinada,

basándose en la secuencia de entradas percibidas y en el conocimiento almacenado en

dicha arquitectura. Para ello, se vale de ciencias como las matemáticas, la computación, la

lógica y la filosofía.

5.2.28. Aprendizaje automático

El aprendizaje puede definirse como la capacidad de adquirir nuevos conocimientos, pero

también es aprendizaje el desarrollo de habilidades cognoscitivas y motoras, a través de la

práctica o el descubrimiento de nuevas teorías o factores, mediante la observación o

experimentación. Resolver este problema es uno de los objetivos de la inteligencia

artificial a largo plazo. El estudio y el modelado en forma de programas de estos tipos de

aprendizaje es el objeto de investigación del aprendizaje automático.

5.2.29. Ingeniería del conocimiento

La ingeniería del conocimiento dentro del área de la Inteligencia Artificial la ingeniería del

conocimiento, que va encaminada a sistematizar y apoyar primero el proceso de

construcción de modelos, y posteriormente, la reducción de esos modelos a programas.

Consiste en generar un nuevo conocimiento a partir de la información contenida en base de

datos documentales y mediante el cruce del contenido de los documentos, partiendo de la

teoría actorred y poniendo de manifiesto redes o generando otras nuevas.

Hay tres tipos de conocimiento que debemos tener en cuenta.

21

5.2.29.1. Conocimiento declarativo

Es aquel tipo de conocimiento pasivo, que se basa en sentencias para expresar hechos del

mundo que nos rodea. Posee una mayor capacidad expresiva y menor capacidad creativa o

computacional. Un ejemplo serían las bases de datos. Se pueden representar con modelos

relacionales (en formas de grafos, árboles o redes semánticas) o mediante esquemas

basados en logica (tanto posicional como de predicados).

5.2.29.2. Conocimiento procedimental

Es aquel que es compilado y se refiere a una forma de realizar una tarea, es decir, el saber

cómo hacerlo. Pueden estar caracterizados por gramáticas formales, usualmente

implementadas por sistemas o lenguajes procedimentales y sistemas basados en reglas.

5.2.29.3. Conocimiento heurístico

Es algo especial para resolver problemas complejos. Se trata de un criterio, estrategia,

método o proceso que simplifica la resolución de problemas. (Irusta Gonzalo, 2017)

5.2.30. Aprendizaje significativo

El aprendizaje significativo es un ingrediente esencial de la concepción constructivista, es

un aprendizaje que resulta de ahondar los saberes que posee el estudiante, relacionarlos

con la información nueva y construir nuevos conocimientos. (Patiño Constain, 2017)

5.2.31. Inteligencia artificial y su enseñanza

La enseñanza de la Inteligencia Artificial presenta múltiples retos que van desde abordar

aspectos éticos, cómo enseñarlos en etapas tempranas de pregrado y en la educación

secundaria y como hacerla más interdisciplinaria. La Inteligencia Artificial se encuentra en

la ciencia, que busca la comprensión profunda de la Inteligencia. La definición de esta

capacidad, la comprensión de sus límites y alcances, así como su caracterización

constituyen un problema de alta complejidad. Las áreas fundamentales de la Inteligencia

Artificial son las siguientes:

22

• Representación del conocimiento y razonamiento

• Aprendizaje automático

• Procesamiento del lenguaje natural

• Visión por computadoras

• Robótica

• Reconocimiento automático del habla. (Giovanny, C., Sánchez Tenelanda, F. B., &

Casco Rosero, J. V., 2017)

5.2.32. Aprendizaje por experiencias – Aprendizaje por proyectos.

El aprendizaje por proyecto permite que el conocimiento hoy en día esté disponible en

formato abierto y gratuito en internet, por lo tanto, el aprendizaje basado exclusivamente

en el traslado de información del docente al estudiante está obsoleto, debe fomentarse el

aprendizaje por habilidades. La preparación por proyectos es una oportunidad de fomentar

el aprendizaje activo del estudiante de una forma transversal y multidisciplinar, mejorando

la integración de esos conocimientos con el uso y desarrollo aplicado de los mismos El

alumnado se implica mucho más en su propio aprendizaje, se motiva, fomentando la

colaboración con los demás compañeros, lo cual permite explotar mucho mejor las

capacidades de cada estudiante individualmente creando en la pluralidad y diversidad del

estudiante un factor positivo para el aprendizaje.(Vega-Moreno, D., Solé, X. C., Rueda, M.

J., & Llinás, D., 2016)

5.2.33. Aplicaciones

Es un tipo de proyecto informático creado como herramienta para proporcionar a un

usuario realizar uno o varios tipos de trabajos. Esto lo distingue primordialmente de otros

tipos de programas, los cuales los sistemas operativos (que hacen trabajar a la PC), los

utilitarios (que ejecutan las tareas de mantenimientos o del uso frecuente), y los lenguajes

de programación (para inventar programas informáticos).

23

5.3. MARCO CONCEPTUAL

Debian

Sistema operativo libre formado por un conjunto de programas y utilidades básicas

basadas en un núcleo de Linux o FreeBSD. (Gutierrez Perez, 2017)

Software

Es el equipamiento lógico o soporte lógico de una computadora que comprende el

conjunto de los componentes lógicos necesarios que hacen posible la realización de tareas

específicas, en contraposición a los componentes físicos del sistema, llamados hardware

(Escobar Bermúdes, 2012)

CPU

Se determina como la unidad central de procesamiento, que se encarga de procesar todas

las instrucciones, y es la parte más importante del equipo informático (Moreno, 2015).

Android NDK

Android NDK es una herramienta complementaria del SDK de Android que permite

reutilizar librerías y código a través de JNI (Java Native Interface). (Gutierrez Perez,

2017)

SPI

Serial Peripheral Interface (SPI) es una interfaz bus usada principalmente para enviar

información entre microcontroladores y circuitos periféricos integrados. (Gutierrez Perez,

2017)

24

Estrategia didáctica

Es en un sentido estricto, un procedimiento organizado, formalizado y orientado a la

obtención de una meta claramente establecida. Su aplicación en la práctica diaria requiere

del perfeccionamiento de procedimientos y de técnicas cuya elección detallada y diseño

son responsabilidad del docente. (Figueroa Bernal, 2017)

I2C

Inter-integrated Circuit (I2C) es un bus de datos principalmente utilizado para la

comunicación entre microcontroladores y circuitos periféricos integrados. (Gutierrez

Perez, 2017)

Algoritmo

Conjunto de pasos, procesos o eventos secuenciales que se deben de realizar de una forma

ordenada para solucionar un determinado problema. Los algoritmos son programas o

conjuntos de instrucciones que son ejecutadas y procesados en un computador. (Preciado

Llanes, 2016)

Frecuencia

Es una medida que se utiliza para indicar el número de repeticiones de cualquier fenómeno

o suceso periódico en cada unidad de tiempo, la frecuencia se mide en hertzios (Hz). Un

hertzio es aquel suceso o fenómeno repetido una vez por segundo. (De la Cruz Vílchez, E.

E., & Cuzcano Rivas, A. B., 2016)

Controlador digital de señales

Un controlador digital de señales es una hibridación entre un DSP y un microcontrolador

lo que permite manejar interrupciones, realizar operaciones aritméticas y leer señales tanto

digitales como analógicas. (Fausto, M. S. R., Jonathan, V. T., Martínez, V., & Salvador, J,

2018)

25

Arduino Uno

Microcontrolador utilizado para validación de pruebas de comunicación, dispositivo de

fácil configuración y de características suficientes para desarrollar múltiples tareas. (Pérez

González, 2016)

Raspbian

Sistema operativo implementado en la Raspberry Pi, basado en Debian una distribución de

Linux, incluye más de 35.000 paquetes que permiten obtener mayor rendimiento y tiene

una interfaz sencilla. (Pérez González, 2016)

26

VI. HIPÓTESIS

Aplicación de la tecnología Raspberry Pi, para contribuir en el proceso enseñanza –

aprendizaje de los estudiantes, en el Laboratorio de Electrónica y Robótica de la Carrera de

Ingeniería en Sistemas Computacionales.

VII. VARIABLES

7.1. Variable Dependiente

Contribuir en el proceso enseñanza – aprendizaje de los estudiantes.

7.2. Variable Independiente

Aplicación de la tecnología Raspberry Pi.

27

VIII. METODOLOGÍA

Para desarrollo de esta investigación el método que se utilizo fue la cualitativa y

cuantitativas. De manera cualitativa se la realizo mediante encuestas que fueron preguntas

dirigidas a los estudiantes y encuestas a los docentes, y cuantitativa porque del proceso

estadístico se obtuvo valores numéricos de los resultados de las encuestas.

8.1. Métodos

Hipotético-deductivo: Mediante los objetivos y las variables, se realizó la formulación de

la hipótesis, también se desarrolló las conclusiones y la solución en la propuesta del

proyecto.

Analítico: Se desarrolló un análisis de acuerdo a la problemática con el fin de obtener una

solución en el proyecto.

Bibliográfico: Se utilizó este método para fundamentar los conceptos tomados en revistas,

artículos científicos y archivos web con la finalidad de referenciar lo teóricos de las

variables.

Estadístico: Mediante este método se permitió realizar la tabulación gráfica y porcentual

de las encuestas.

8.2. Técnicas

La técnica utilizada para el desarrollo de nuestra investigación fueron las encuestas

realizadas a los estudiantes y la entrevista a los docentes del laboratorio de electrónica

Robótica de la Carrera Ingeniería en Sistemas Computacionales.

Encuestas: Se realizó mediante un cuestionario de preguntas alternativa para los

estudiantes de la Carrera Ingeniería en Sistemas Computacionales, con el fin de mejorar

las prácticas en el laboratorio de electrónica Robótica.

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Entrevista: Se las desarrollo mediante un banco de preguntas a los docentes del

laboratorio de Electrónica Robótica de la Carrera Ingeniería en Sistemas Computacionales.

Observación directa: Se la efectuó en el laboratorio de electrónica Robótica de la Carrera

Ingeniería en Sistemas Computacionales en recopilando información para nuestro

proyecto.

8.3. Población

Para realizar el estudio de investigación se tomó en cuenta a los estudiantes que ven

Electrónica Robótica en la Carrera de Ingeniería en Sistemas Computacionales con su

población de 119 estudiantes, del período Académico Noviembre 2018 a Marzo 2019.

8.3.1. Muestra

Para obtener la muestra se consideró a los estudiantes de sexto semestre con una cantidad

de 36 estudiantes, de séptimo semestre participaron 27, de octavo 34 y de noveno 22 de la

Carrera de Ingeniería en Sistemas Computacionales, para un total de 119 estudiantes

encuestados.

Datos:

N: Tamaño de la población

Z: Nivel de confianza del 1,96 equivalente al 95%

e: Porcentaje de error admisible 5%

p: Valor de variable positiva 0,5

q: Valor de variable negativa 0,5

n: muestra

n =𝑍2𝑝 𝑞 𝑁

𝑁 𝑒2+ 𝑍2 𝑝 𝑞

n = 1,962 ∗ 0,5 ∗ 0,5 ∗119

119 ∗ 0,052 + 1,962 ∗ 0,5 ∗ 0,5

n =3,84 ∗ 0,5 ∗ 0,5 ∗ 119

119 ∗ 0,0025 + 3,84 ∗ 0,5 ∗ 0,5

n = 3,84 ∗ 29,75

0,2975 + 0,96

29

n = 114,24

1,2575 = 90,84 ≈ 91

Por lo tanto, la muestra utilizada para la investigación será de 91 estudiantes de la Carrera

de Ingeniería en Sistemas Computacionales.

8.4. Recursos

Humanos: Los recursos humanos que participaron en la investigación fueron:

• Investigador.

• Tutor del proyecto de tesis.

• Estudiantes de la Universidad Estatal del Sur de Manabí en carrera Ingeniería en

Sistemas Computacionales.

• Docentes del laboratorio de Electrónica Robótica de la Carrera Ingeniería en Sistemas

Computacionales.

Materiales: Los recursos materiales utilizado en el proceso de la investigación fueron:

• Hojas de papel bond A4

• Lápices y plumas

• Carpetas y Cd

• Preguntas paras las encuestas y la entrevista

• Anillados

• Grapadora

• Perforadora

• Anillados

Tecnológicos: Los recursos tecnológicos utilizados para el proceso del estudio y diseño

del módulo de dispositivo electrónico de potencia fueron los siguientes:

• Laptop

• Impresora

• Internet

30

• Pendrive

• Software

• Cámara fotográfica

Económicos: El presupuesto del proyecto de investigación es de 670.00 dólares

IX. PRESUPUESTO

N° Descripción Valor Unitario Cantidad

Valor

Total

Bolígrafos $0.35 4 $2.00

Carpetas $0.65 4 $3.00

Caja de grapas $1 2 $2.00

Pendrive $15.00 2 $30.00

Internet $21 $125.00

Rema de papel $ 4 4 $ 8.00

Entrenador electrónico con

Raspberry Pi 1 $250.00

Materiales Electrónicos $250.00

TOTAL $ $670.00

Fuentes: Elaborada por Ruth María Alvarado Espinoza

31

X. ANÁLISIS Y TABULACIÓN DE RESULTADOS

La siguiente encuesta estuvo dirigida a los estudiantes de la Carrera de Ingeniería en


1. ¿Conoce usted que es una tarjeta Raspberry Pi?

Tabla 1: Tarjeta Raspberry Pi

ALTERNATIVAS FRECUENCIA PORCENTAJE %

SI 7 8%

NO 84 92%

TOTAL 91 100% Fuente: Estudiantes de la Carrera de Ingeniería en Sistemas Computacionales Autora: Ruth María Alvarado Espinoza

Gráfico 1: Tarjeta Raspberry Pi SI

8%

NO 92%

Fuente: Estudiantes de la Carrera de Ingeniería en Sistemas Computacionales

Autora: Ruth María Alvarado Espinoza

Análisis e interpretación:

Aplicada la encuesta se puede manifestar que la minoría de estudiantes el 8% respondió

conocer sobre la tecnología Raspberry Pi mientras que la mayor parte de los estudiantes

el 92 % respondió no conocer.

Lo que se concluye que un alto porcentaje necesita tener conocimiento acerca del

manejo de la tecnología Raspberry Pi y poder desarrollar diferentes tipos de prácticas y

tener mejor desenvolvimiento en diversas áreas profesionales.

32

2. ¿Conoce usted el funcionamiento de la tarjeta Raspberry Pi?

Tabla 2: Funcionamiento de la tarjeta Raspberry Pi


SI 11 12%

NO 80 88%

TOTAL 91 100% Fuente: Estudiantes de la Carrera de Ingeniería en Sistemas Computacionales


Gráfico 2: Funcionamiento de la tarjeta Raspberry Pi

SI 12%

NO 88%




De acuerdo con la encuesta realizada a los estudiantes de la Universidad Estatal del

Sur de Manabí de Carrera de Ingeniería en Sistemas Computacionales, se puede

determinar que el 12% tiene conocimiento sobre su funcionamiento la tarjeta

Raspberry Pi, el 88% no considera conocerlo.

Se concluye, que es necesario que los estudiantes apliquen su conocimiento y

funcionamiento de la tarjeta Raspberry Pi en la práctica del laboratorio de

Electrónica y Robótica.

33

3. ¿Cree usted que es necesario que se diseñen aplicaciones con la tarjeta Raspberry

Pi?

Tabla 3: Diseños de aplicaciones con la tarjeta Raspberry Pi

ALTERNATIVAS FRECUENCIA PORCENTAJE

SI 83 91%

NO 8 9%

TOTAL 91 100%



Gráfico 3: Diseños de aplicaciones con la tarjeta Raspberry Pi NO

9%

SI 91%

Fuente: Estudiantes de la Carrera de Ingeniería en Sistemas Computacionales Autora: Ruth María Alvarado Espinoza


En cuanto al diseño de las aplicaciones con la tarjeta Raspberry Pi, el 91%

manifestaron que, si están de acuerdo que se diseñen aplicaciones y con la tarjeta

Raspberry Pi, y el 9% dijeron que no.

De acuerdo, a la respuesta obtenida mediante las encuestas, es necesario que se

realicen diseños de aplicaciones con la tarjeta Raspberry Pi, para el fortalecimiento de

las clases prácticas en los estudiantes, con el objetivo de mejorar la

enseñanza/aprendizaje de los estudiantes.

34

4. ¿Está Ud. de acuerdo que existan módulos para realizar prácticas con la tarjeta

Raspberry Pi?

Tabla 4: Diseño de un módulo con tarjeta Raspberry Pi


SI 85 93%

NO 6 7%

TOTAL 91 100%


Gráfico 4: Diseño de un módulo con tarjeta Raspberry Pi



Respecto al diseño de un módulo con tarjeta Raspberry Pi se obtuvieron los siguientes

resultados, el 93% de los encuestados manifestó que, si es necesario que se diseñe un

módulo mediante tarjeta Raspberry Pi para mejorar las prácticas en la asignatura de

Electrónica, el 7% dijo que no.

Se concluye que, si es necesario que se diseñe un módulo mediante tarjeta Raspberry Pi

para mejorar las prácticas es la asignatura de Electrónica.

35

5. ¿Sabe usted que sistema operativo usa la con la tarjeta Raspberry Pi?

Tabla 5: Sistema operativo de la Raspberry Pi


SI 26 29%

NO 65 71%

TOTAL 91 100%


Gráfico 5: Sistema Operativo de la Raspberry Pi

SI

29%

NO 71%



De acuerdo a los 91 encuestados, el 29% dijeron que, si conocen del sistema operativo

con que trabajan las tarjetas, y el 71% manifestaron que no conocen sobre el sistema

operativo que utiliza la tarjeta Raspberry Pi.

Se llegó a la conclusión de que los estudiantes no tienen conocimiento acerca del

sistema operativo que usa la Raspberry PI, debido a que el laboratorio de Electrónica y

robótica no cuenta con la tecnología necesaria para realizar prácticas. Por lo que es

importante que se realicen diseños con la tarjeta Raspberry Pi para que los estudiantes

aprendan a programar la tarjeta.

36

6. ¿Sabe usted que aplicaciones se pueden realizar con la tarjeta Raspberry Pi?

Tabla 6: Aplicaciones de la Raspberry Pi


SI 19 21%

NO 72 79%

TOTAL 91 100%


Gráfico 6: Aplicaciones de la Raspberry Pi

SI

21%

NO

79%




Del total de los estudiantes encuestados, el 21% respondieron que, si conocen, el

79% mencionaron que no conocen las aplicaciones que se pueden realizar con la

tarjeta Raspberry Pi.

Con ello se puede sostener que, la mayoría de los estudiantes no conocen acerca de

las diferentes aplicaciones que se pueden realizar con la tarjeta Raspberry Pi, debido

a que es una nueva tecnología. Por lo que es importante utilizar la tarjeta para que los

estudiantes desarrollen aptitudes y destrezas en cuanto a prácticas.

37

7. ¿Conoce usted la programación de la tarjeta Raspberry Pi?

Tabla7: Programación de la Raspberry Pi


SI 3 3%

NO 88 97%

TOTAL 91 100%


Gráfico 7: Programación de la Raspberry Pi SI 3%

NO 97%



De acuerdo con la encuesta realizada a los estudiantes de la Universidad Estatal del Sur de

Manabí de carrera de Ingeniería en Sistema Computacionales, se puede determinar que el

3% conoce la programación de la tarjeta Raspberry Pi, el 97% no consideran conocer.

Se concluye, que es necesario que los estudiantes conozcan la programación de la tarjeta

Raspberry pi, para que puedan diseñar e implementar los circuitos electrónicos en el

laboratorio de Electrónica y Robótica.

38

8. ¿Cree usted que con la implementación de un módulo práctico utilizando la

tarjeta Rasberry Pi se brindara un mejor aprendizaje a los estudiantes de la

Carrera de Ingeniería en Sistemas Computacionales?

Tabla 8: Implementación de un módulo


SI 81 89%

NO 10 11%

TOTAL 91 100% Fuente: Estudiantes de la Carrera de Ingeniería en Sistemas Computacionales


Gráfico 8: Implementación de un módulo

NO 11%

SI 89%



Análisis e interpretación

El 89% de los estudiantes encuestados indicaron que, si es factible la implementación

de un módulo electrónico de potencia, mientras que el 11% manifiesto que no es

necesario este módulo de prácticas.

De tal manera se observa en las estadísticas que la implementación del módulo de

dispositivo electrónico de potencia generará un gran impacto en el aprendizaje de los

estudiantes de la Carrera de Ingeniería en Sistemas Computacionales.

39

ENTREVISTA DIRIGIDA A LOS DOCENTES DE LA CARRERA DE

INGENIERÍA EN SISTEMAS COMPUTACIONALES.

´Ímplementación de una aplicación Electrónica mediante la tecnología Raspberry Pi para

la enseñanza de inteligencia Artificial de la Carrera de Ingenierías en Sistemas


1. ¿Con que tipo de herramientas didácticas ha trabajado usted, en el laboratorio de

Electrónica y Robótica para impartir sus clases tanto teóricas y prácticas?

El docente manifestó que, si utiliza herramientas didácticas, pero solo las que existen en el

laboratorio, las cuales se complementan con programas de simuladores virtuales, las cuales

se obtienen de internet junto con sus manuales técnicos que ayudan a la manipulación de

los simuladores.

2. ¿Considera usted importante la enseñanza de nuevas tecnologías en la cátedra de

Electrónica?

Si porque el docente debe tener herramientas tecnológicas acorde con los avances de la

ciencia para impartir las clases y así fortalecer el rendimiento académico de los estudiantes

3. ¿Considera usted qué el laboratorio de Electrónica de la Carrera de Ingeniería

Computacionales posee los recursos didácticos necesarios para impartir

correctamente la docencia con respecto a la tecnología Raspberry PI en conjunto con

los sensores?

Si posee estos elementos, pero de forma escasa por lo que es necesario que se implemente

más estos componentes electrónicos.

4. ¿Qué acciones metodológicas piensa usted que son necesarias para mejorar el

proceso de enseñanza aprendizaje de la asignatura robótica de la Carrera de


Implementar recursos didácticos para mejorar la enseñanza a los estudiantes.

40

5. ¿Piensa usted que en el Laboratorio de Electrónica y Robótica se debe

implementar un módulo de práctica con tecnología Raspberry PI para fortalecer el

proceso de enseñanza – aprendizaje en los sistemas robóticos?

Si es necesario implementar este tipo de proyecto que permitan desarrollar habilidades y

destreza en las prácticas con circuitos de Sistemas Digitales, de esta manera el estudiante

mejorará su creatividad al trabajar en proyectos de investigación. Según el docente al

implementar un módulo de práctico para el profesional en formación mejorará el nivel de

aprendizaje al utilizar una nueva herramienta didáctica de trabajo y proyectarse con

seguridad en el campo laboral.

41

XI. CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES

Fuente: Ruth María Alvarado Espinoza

42

XII. BIBLIOGRAFÍA

(s.f.).

Agapito Vicente, P. D. (2017). Programación por bloques con Raspberry PI para alumnos

con dificultades de aprendizaje. Ice.

Ayerbe González, C. (2017). Manejadores de sensores y actuadores lego Mindstorms para

Raspberry Pi Y MaRTE OS. Obtenido de http://hdl.handle.net/10902/12267

De la Cruz Vílchez, E. E., & Cuzcano Rivas, A. B. (2016). Regulación de la velocidad de

pronunciación de las silabas utilizando un microprocesador aplicado a la Ingeniería

Clínica. Obtenido de URI: http://repositorio.unac.edu.pe/handle/UNAC/1666

Escobar Bermúdes, D. I. (2012). Procesadores de texto y su incidencia en el aprendizaje

significativo de los estudiantes de los octavos años de educación básica del Colegio

Nacional 17 De abril” del cantón Quero. Obtenido de

http://repositorio.uta.edu.ec/jspui/handle/123456789/641

Fausto, M. S. R., Jonathan, V. T., Martínez, V., & Salvador, J. (2018). Diseño de una

Interfaz Hombre-Máquina para la Adquisición de Datos en Robots Móviles.

Fausto, M. S. R., Jonathan, V. T., Martínez, V., & Salvador, J. (2018). Diseño de una

Interfaz Hombre-Máquina para la Adquisición de Datos en Robots Móviles.

Figueroa Bernal, J. (2017). El desarrollo de las habilidades cognitivas a través de la

enseñanza de las plásticas y visuales. Obtenido de

https://hdl.handle.net/11634/3104

García Espinosa, R. E., Ocampo Ordoñez, E., Gómez Quintero, D. M., & González Alcalá,

A. I. (2016). Asimov: programa de robótica Tecnoparque Rionegro.

Giovanny, C., Sánchez Tenelanda, F. B., & Casco Rosero, J. V. (2017). Diseño e

implementación de un robot para monitoreo y guía de actividades lúdicas de niños

entre 1 y 3 años. Obtenido de http://dspace.unach.edu.ec/handle/51000/4157

González, D., & Postay, J. D. (2017). Aprendizaje autónomo en sistemas inteligentes. In

XIX Workshop de Investigadores en Ciencias de la Computación.

Gutierrez Perez, J. (2017). Introducción a ROS en Raspberry Pi.

Gutierrez Perez, J. (2017). Introducción a ROS en Raspberry Pi.

Hernández, M. F. D., Montenegro, J. L. G., Beleño, R. D. H., García, J. D., & Sánchez, N.

S. (2018). Raspberry PI3 y Pc DUINO: Tutorial de instalación y configuración.

Irusta Gonzalo, K. (2017). Aprendizaje en robots sociales.

43

Led, S. (28 de 06 de 2016). Características de las luces LED. Obtenido de Slideshare:

https://es.slideshare.net/LucesSeniorLED/caractersticas-de-las-luces-led

López de la Torre, C. (2018). Obtenido de http://hdl.handle.net/10902/14469

López de la Torre, C. (2018). Análisis y propuesta de uso de la plataforma micro: bit para

la enseñanza de la programación y la robótica en la Educación Secundaria

Obligatoria.

López de la Torre, C. (2018). Análisis y propuesta de uso de la plataforma micro: bit para

la enseñanza de la programación y la robótica en la Educación Secundaria

Obligatoria. Obtenido de http://hdl.handle.net/10902/14469

Moreno, C. A. (2015). Arduino como una herramienta para mejorar el proceso de

enseñanza–aprendizaje de las ciencias, tecnologías e ingenierías en la universidad

politécnica de tapachula.

Moreno, C. A. G., Solís, A. C., & Meoño, A. G. (2015). Aarduino como una herramienta

para mejorar el proceso de enseñanza–aprendizaje de las ciencias, tecnologías e

ingenierías en la universidad politécnica de tapachula.

Moreno, S. F. (11 de 08 de 2015). ¿Qué es la Cpu? Obtenido de Logo ValorTop:

http://www.valortop.com/blog/que-es-la-cpu-o-procesador-de-un-ordenador

Muñoz Ramírez, A. J., & Gómez de Gabriel, J. M. (2016). Modelar o programar en

prácticas de robótica. Obtenido de http://hdl.handle.net/10630/12008

Obregón, L. K. (2018). Diseño e implementación de un sistema de visión artificial usando

una técnica de mapeo y localización simultánea (SLAM) sobre una plataforma

robótica móvil.

Ochoa Arias, C. E., & Trávez Acuña, F. S. (2018). Diseño y construcción de una

plataforma robótica para pruebas de técnicas sobre visión artificial que permita el

aprendizaje y desarrollo del software en robots interactivos. Obtenido de

http://repositorio.espe.edu.ec/handle/21000/15040

Patiño Constain, R. (2017). Desarrollo de competencias tecnológicas mediante un proyecto

de robótica educativa.

Patrón, J. S., & Monje, C. R. B. (2016). Emotiv EPOC BCI with Python on a Raspberry pi.

Sistemas & Telemática,

Pérez González, C. (2016). Detección y seguimiento de objetos por colores en una

plataforma Raspberry Pi.

44

Preciado Llanes, F. (2016). Diseño de la Unidad de Gestión de Memoria (MMU) para

procesadores superescalares. Obtenido de

http://tesis.ipn.mx:8080/xmlui/handle/123456789/16209

Ramos Zambrano, R. D. (2015). Análisis y desarrollo de un robot araña hexápodo,

controlado vía wifi con cámara web integrada utilizando el microcomputador

Raspberry Pi. Obtenido de Http://Repositorio.Ug.Edu.Ec/Handle/Redug/11481

Ramos Zambrano, R. D. (2015). Análisis y desarrollo de un robot araña hexápodo,

controlado vía wifi con cámara web integrada utilizando el microcomputador

Raspberry Pi (Doctoral Dissertation, Obtenido de

Http://Repositorio.Ug.Edu.Ec/Handle/Redug/11481

Rodríguez González, M. J. (s.f.).

Rodríguez González, M. J. (2018). Raspberry pi como plataforma de algoritmos de

Machine Learning: reconocimiento de imágenes y datos financieros en streaming.

Obtenido de URI: https://hdl.handle.net/11441/80119

Vega-Moreno, D., Solé, X. C., Rueda, M. J., & Llinás, D. (2016). Integración de robótica

educativa de bajo coste en el ámbito de la educación secundaria para fomentar el

aprendizaje por proyectos.

Villegas-Lemus, M. (2017). KROTIC: Kit de Robótica Costarricense Versión Extendida.

Yaguachi, L. &. (2015). Diseño y desarrollo de un sistema de posicionamiento automático

seguidor de la luz solar de un eje, controlado por medio de un microcontrolador y

un motor paso a paso como actuador, empleando un control con lógica difusa.

Zurita, R., Fuente, J. D. L., Bucarey, M., Bonet, D., Castillo, R. D., Grosso, G., &

Rodríguez, J. (2017). Mejorando las posibilidades de aprender a programar,

ampliación del robot educativo multiplo N6 Max a Frankestito. In XII Congreso de

Tecnología en Educación y Educación en Tecnología.

45

XIII. PROPUESTA

13.1. Título de la propuesta

Desarrollo de un circuito Electrónico mediante la aplicación Raspbian para mejorar

el proceso de enseñanza de la Inteligencia Artificial de la Carrera de Ingeniería en

Sistemas Computacionales

13.2. Justificación

El proyecto de investigación se justifica porque el Laboratorio de Electrónica y

Robótica de la Carrera de Ingeniería en Sistemas Computacionales es necesario

contar con un circuito Electrónico mediante la Aplicación Raspbian utilizados en la

realización de ejercicios Electrónicos para que los docentes lo utilicen en el proceso

enseñanza-aprendizaje al impartir sus clases.

El diseño del circuito con los dispositivos programados tiene la finalidad de ser

utilizado como una herramienta didáctica para contribuir en el fortalecimiento de la

enseñanza – aprendizaje en los estudiantes de la asignatura de Inteligencia Artificial

y así puedan desarrollar sus conocimientos y habilidades.

Con la utilización de la Aplicación Raspbian en el desarrollo de prácticas técnicas, se

beneficiará la Carrera de Ingeniería en Sistemas Computacionales, los docentes y

estudiantes, para que puedan desarrollar ejercicios prácticos y reforzar sus

conocimientos adquiridos.

El desarrollo del circuito, contó con diferentes recursos tales como, los

conocimientos del tutor, los recursos materiales y económicos con el fin de cumplir

cada una de las fases estratégicas para culminar el desarrollo del proyecto de

investigación.

46

13.3. OBJETIVOS

13.3.1. Objetivo General

Desarrollar un circuito Electrónico mediante la aplicación Raspbian para mejorar el

proceso de enseñanza de la Inteligencia Artificial de la Carrera de Ingeniería en


13.3.2. Objetivos Específicos

• Identificar las herramientas necesarias para el desarrollo del circuito Electrónico,

mediante la aplicación Raspbian.

• Diseñar un circuito Electrónico, para mejorar el proceso de enseñanza de la

Inteligencia Artificial.

• Implementar un circuito Electrónico utilizando Raspbian.

47

13.4. ANÁLISIS DE FACTIBILIDAD

13.4.1. Factibilidad Técnica

Este proyecto es factible técnicamente porque los estudiantes pueden realizar sus

prácticas en la asignatura de Inteligencia Artificial y además ofrece una descripción

detallada del funcionamiento y las características de los dispositivos electrónicos de

potencia para que así desarrollen sus conocimientos cognitivos.

13.4.2. Factibilidad Operacional

El circuito fue desarrollado para trabajar en diferentes prácticas, por lo que se

dispone de una factibilidad operacional completa, además existe personal capacitado

en el Laboratorio para que sirva de guía y de mantenimiento a todos los equipos que

contiene este proyecto.

13.4.3. Factibilidad Económica

Dentro de la investigación realizada se establecen los dispositivos que se van a

utilizar en el diseño del circuito Electrónico, el proyecto es factible en lo económico

e involucra gastos y se lo pueden implementar a futuro, el cual es herramienta

didáctica para el docente y los estudiantes puedan desarrollar sus prácticas y mejoren

sus conocimientos en la asignatura de Inteligencia Artificial.

A continuación, se detalla una ficha económica de los dispositivos electrónicos a

utilizarse dentro de la Aplicación Electrónica.

48

Presupuesto de los dispositivos Electrónicos con la tecnología Raspberry Pi

DESCRIPCIÓN Cantidad Precio Unit. Total

U $ $

Tarjeta Raspberry Pi 3 Modelo B 1 110.00 110.00

Protoboard 1 10.00 10.00

Fuente de poder Raspberry Pi

1 15.00 15.00

Servomotor MG996R

1 20.00 20.00

Servomotor SG90 1 5.00 5.00

Motor drone

1 10.00 10.00

Motor paso a paso

1 15.00 15.00

Motor DC 1 10.00 10..00

Pantalla Lcd 1 15.00 15.00

Cables Dupond 3 15.00 15.00

Buzzer 1 5.00 5.00

Sensor de Movimiento Pir 1 5.00 5.00

Sensor Ultrasónico 1 15.00 15.00

Entrenador Electrónico 1 250.00 250.00

Total $ 500.00

Fuente: Carrera de Ingeniería en Sistemas Computacionales


49

13.5. DESCRIPCIÓN DE LA PROPUESTA

La propuesta, consiste en el diseño ejercicios prácticos con parámetros reales

mediante la aplicación Raspbian para ser programados en los dispositivos

electrónicos, los cuales permitirán mejorar el desempeño de enseñanza-aprendizaje

con los estudiantes y docentes de la Carrera de Ingeniería en Sistemas

Computacionales.

El empleo del circuito Electrónico servirá de ayuda que los docentes obtengan un

método de enseñanza mediante la ejecución de prácticas en el laboratorio de

electrónica, siendo eficiente y económico, facilitando y agilizando el trabajo dentro

del laboratorio.

Cabe destacar que la intención de la propuesta es ofrecer una forma diferente de

enseñar y aprender, para proveer a los estudiantes una herramienta pedagógica

haciendo que las prácticas sean más interesante y agradable obteniendo así un

aprendizaje significativo.

13.5. 1. Alcance

El alcance de la investigación es el desarrollo de un circuito Electrónico, mediante la

Aplicación Raspbian a partir de los resultados del análisis de las herramientas

pedagógicas para fortalecer las prácticas y lograr una mejor eficiencia a nivel

educativo en los estudiantes, cuya herramienta es el resultado de las encuestas a los

estudiantes y entrevista a los docentes de la Carrera de Ingeniería en Sistemas

Computacionales.

Esta aplicación mediante Raspbian será puestos en práctica por la Carrera mediante la

ejecución del diseño de él circuito que será desarrollado para ser aplicado dentro del

Laboratorio de Electrónica.

50

13.6. FASES DE LA PROPUESTA

Análisis de los componentes utilizados en el

circuito

Diseño del circuito Electrónico

Desarrollo del circuito Electrónico

Implementación de un circuito Electrónico

Elaborado por: Ruth María Alvarado Espinoza

51

13.7. DISEÑO DE LA PROPUESTA

Diseño y construcción de la Aplicación Raspbian de prácticas con tecnología

Raspberry Pi

En la elaboración de la Aplicación Raspbian de prácticas con Raspberry Pi se

determinaron técnicamente cada uno de los componentes que lo forman, con el

objetivo de cumplir con el desarrollo de un sinnúmero de prácticas a través de la

interconexión de las diferentes partes constitutiva de la Aplicación.

De esta manera a continuación se presenta el diseño de algunas partes de la

Aplicación de prácticas con Raspberry Pi.

Elaborado por: Rut

Imagen 1. Programa en Raspbian Elaborado por: Ruth María Alvarado Espinoza

52

Imagen 2. Programa en Rasbian


Imagen 2. Programa en Rasbian


53

XIV. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

14.1. Conclusiones

• Se identificó los diferentes tipos de dispositivos electrónicos y sus características

técnicas de trabajo, necesario para el diseño del circuito electrónico, control del

programa utilizando la tarjeta Raspberry Pi, potenciar habilidades y su

participación proactiva en el proceso de aprendizaje.

• Se diseñó ejercicios programados con la tarjeta Raspberry PI, para el uso tanto de

docentes, como de los estudiantes, considerando sus necesidades, a la hora de

impartir sus clases en la asignatura de Inteligencia Artificial de la Carrera de

Ingeniería en Sistemas Computacionales.

• Se implementó la Aplicación Raspbian con la tarjeta Raspberry Pi, y se comprobó

de manera exitosa su funcionamiento al momento de realizar prácticas en el

laboratorio de Electrónica de la Carrera de Ingeniería en Sistemas

Computacionales.

14.2. Recomendaciones

• Se recomienda que, al utilizar el circuito, los docentes y estudiantes deben tomar las

debidas precauciones, para evitar algún daño en los componentes electrónicos.

• Promover el interés en los estudiantes a la hora de realizar prácticas con la

tecnología Raspberry Pi en la asignatura de Inteligencia Artificial.

• Que los estudiantes realicen diseños de circuitos Electrónicos Roboticos, para

fortalecer el aprendizaje y los conocimientos, además que desarrollen prácticas o

talleres en el laboratorio de Electrónica

54

XV. MANUAL TÉCNICO

MANUAL

TÉCNICO

55

ÍNDICE

INTRODUCCIÓN…................................................................................................ 56

FUENTE DE PODER FIJA Y VARIABLE…………………………………... 57

DIODOS LED…………………………………………………………………... 57

SALIDA MÓDULO MOTORES DC………………………………………….. 58

SALIDA MÓDULO MOTORES DRONES……………………….................. 58

SALIDA MÓDULO MOTORES PASO A PASO……………………………. 59

SALIDA MÓDULO SERVOMOTORES……………………………………… 60

TARJETA RASPBERRY PI…………………………………………………... 60

PROTOBOARD……………………………………………………………….. 61

FUENTE DE PODER RASPBERRY PI……………………………………… 62

SERVOMOTOR MG996R……………………………………………………. 62

SERVOMOTOR SG90………………………………………………………... 63

MOTOR DRONE……………………………………………………………… 64

MOTOR PASO A PASO……………………………………………………… 64

MOTOR DC……………………………………………………………………. 65

PANTALLA LCD……………………………………………………………… 65

CABLES DUPOND………………………………………………………….... 66

SENSOR ULTRASÓNICO………………………………………………….... 67

BUZZER……………………………………………………………………...... 67

SENSOR DE MOVIMIENTO PIR……………………………………………. 68

ENTRENADOR ELECTRÓNICO CON RASPBERRY PI………………...... 68

56

INTRODUCCIÓN

En el momento de trabajar con dispositivos electrónicos se deben tener en cuenta ciertos

parámetros eléctricos para poder precautelar la vida de los equipos y de las personas que

trabajan con ellos.

Por lo tanto, el manual técnico será de gran utilidad para que los docentes juntos con los

estudiantes conozcan cada uno de los parámetros nominales de los componentes

electrónicos del entrenador de práctica con la tecnología Raspberry Pi y poder realizar un

ejercicio de una manera eficaz con la finalidad de mejorar su nivel académico con esta

tecnología.

57

FUENTE DE PODER FIJA Y VARIABLE

Características técnicas:

Voltaje de entrada VAC: 110V-2 AMP

Voltaje de salida fija positiva DC: 5V, 12V

Voltaje de salida fija negativa DC: -5V, -12V

Voltaje de salida regulada DC: 15V

ILUSTRACIÓN 1 FUENTE DE PODER FIJA Y VARIABLE

Elaboración: Ruth María Alvarado Espinoza


DIODOS LED


Voltaje nominal VDC: 3V -30 mAmp

Numero de leds: 7

Resistencias de operación: 7 de 470 ohm

Salida de conexión: Terminales pin

ILUSTRACIÓN 2 DIODOS LED


58

SALIDAMÓDULO MOTORES DC


Voltaje de entrada DC: 5V

Voltaje de salida fija positiva DC: 12V

Número de voltaje de salida DC: 2

Entrada de disparo con transistores IN 3904: 2

Señalización de activación de transistores mediantes leds: 2


ILUSTRACIÓN 3 SALIDA MÓDULO MOTORES DC


SALIDA MÓDULO MOTORES DRONES



Voltaje de salida fija positiva DC: 3V a 12V


Entrada de disparo con transistores IN 3904: 2

Señalización de activación de transistores mediantes leds: 2


59

ILUSTRACIÓN 4 SALIDA MÓDULO MOTORES DRONES



SALIDA MÓDULO MOTORES PASO A PASO






ILUSTRACIÓN 5 SALIDA MÓDULO MOTORES PASO A PASO



60

SALIDA MÓDULO SERVOMOTORES




Número de conexión de entrada de servomotores DC: 5

Número de conexión de salida de servomotores DC: 5


ILUSTRACIÓN 6 SALIDA MÓDULO SERVOMOTORES


TARJETA RASPBERRY PI


CPU ARM 1176JZF-S a 700 MHz (familia ARM11)

GPU Broadcom VideoCore IV, OpenGL ES 2.0, MPEG-2 y VC-1 (con licencia), 1080p

30H.264/MPEG-4 AVC

Memoria (SDRAM) 512 MB (compartidos con la GPU)

Puertos USB 2.0 2 (vía hub USB integrado)

Entradas de vídeo Conector MIPI CSI que permite instalar un módulo de cámara

desarrollado por la RPF

Salidas de vídeo Conector RCA (PAL y NTSC), HDMI (rev1.3 y 1.4), Interfaz DSI para

panel LCD

61

Salidas de audio Conector de 3.5 mm, HDMI

Almacenamiento integrado SD / MMC / ranura para SDIO

Conectividad de red 10/100 Ethernet (RJ-45) via hub USB Periféricos de bajo nivel Pins

Input/Output de propósito general (GPIO), Serial Peripheral Interface Bus (SPI), I²C, I²S

Universal asynchronous receiver/transmitter (UART)

Reloj en tiempo real Ninguno

Consumo energético 700 mA, (3.5 W)

Fuente de alimentación 5 V vía Micro USB o GPIO

Dimensiones 85.60mm × 53.98mm

Sistemas operativos soportados GNU/Linux: Debian (Raspbian), Fedora (Pidora), Arch

Linux (Arch Linux ARM), Slackware Linux. RISC OS2

ILUSTRACIÓN 7 TARJETA RASPBERRY PI


PROTOBOARD


Voltaje de trabajo DC: 5V

Número de filas de conexión: 4

Número de puntos conexión: 800

Salida de conexión: Terminales dupond

62

ILUSTRACIÓN 8 PROTOBOARD


FUENTE DE PODER RASPBERRY PI


Voltaje de entrada VAC: 100-240 V


Corriente de salida DC: 3 Amp

Salida de conexión: Terminal

ILUSTRACIÓN 9 FUENTE DE PODER RASPBERRY PI


SERVOMOTOR MG996R



Número de terminales de salida: 2 de alimentación y 1 de disparo


63

ILUSTRACIÓN 10 SERVOMOTOR MG996R


SERVOMOTOR SG90



Número de terminales de salida: 2 de alimentación y 1 de disparo


ILUSTRACIÓN 11 SERVOMOTOR SG90


64

MOTOR DRONE



Número de terminales de alimentación: 2 de alimentación

Velocidad de operación: 18000 rpm

Salida de conexión: Cables terminales

ILUSTRACIÓN 12 MOTOR DRONE


MOTOR PASO A PASO



Número de terminales de salida: 4 de alimentación

Salida de conexión: Terminales pin hembra

ILUSTRACIÓN 13 MOTOR PASO A PASO


65

MOTOR DC



Número de terminales de salida: 2

Salida de conexión: Cables

ILUSTRACIÓN 14 MOTOR DC


PANTALLA LCD



Número de caracteres: 16 x 2 líneas

Programación de caracteres: 8

Tamaño de carácter: 5.23 x 3 mm

Backlight de led: color verde

Pantalla: Caracteres ASCII, además de los caracteres Kanji y griegos

Accionamiento del cursor: En movimiento cambio de su aspecto.

Capacidad de memora: 40 caracteres por línea de pantalla

Desplazamiento de los caracteres: Hacia la izquierda o la derecha

Interface paralela. Puede operar en modo de 8 bits, o de 4 bits para ahorrar pines del

microcontrolador

66

ILUSTRACIÓN 15 PANTALLA LCD


CABLES DUPOND


Voltaje de trabajo DC: 5OV

Colores: diferentes

Tipos: Cables H-H, H-M, M-M

ILUSTRACIÓN 16 CABLES DUPOND


67

SENSOR ULTRASÓNICO



Corriente de operación: 20 mAmp

Alcance de rango de operación: 2 a 50 cm

Frecuencia de trabajo: 40 KHz

Pulso ultrasónico. Apertura de 15°

Salida de conexión: 4 Terminales pin

ILUSTRACIÓN 17 SENSOR ULTRASÓNICO


BUZZER





Señal de salida: sonido

ILUSTRACIÓN 18 BUZZER


68

SENSOR DE MOVIMIENTO PIR




Alcance de rango de operación: 90°-50cm


ILUSTRACIÓN 19 SENSOR DE MOVIMIENTO PIR


ILUSTRACIÓN 20 ENTRENADOR ELECTRÓNICO CON RASPBERRY PI


69

XVI. MANUAL DE PRÁCTICA

MANUAL

DE

PRÁCTICA

70

ÍNDICE

INTRODUCCIÓN……………………………………………………………….. 71

PRÁCTICA N°1………………………………………………………………. 72

Tema: Servomotor SG90……………………………………………………... 72

PRÁCTICA N°2………………………………………………………………. 74

Tema: Diodos leds……………………………………………........................ 74

PRÁCTICA N°3………………………………………………………………. 76

Tema: Sensor PIR……………………………………………………………… 76

PRÁCTICA N°4……………………………………………………………..... 78

Tema: Motor paso a paso…………………………………………………….. 78

PRÁCTICA N°5………………………………………………………………. 80

Tema: Arranque de dos motores DC……………………………………….... 80

PRÁCTICA N°6………………………………………………………………. 82

Tema: Encendido de diodos leds mediante interface……………………….... 82

71

INTRODUCCIÓN

El presente manual de prácticas ha sido elaborado con la finalidad de tener una

herramienta didáctica que será de gran ayuda para poner en práctica los conocimientos

teóricos impartido por los docentes.

El entrenador electrónico con la tarjeta Raspberry Pi va a permitir realizar diferentes

ejercicios con parámetros reales, que le serán de gran ayuda para que el estudiante mejore

su aprendizaje en la materia de Inteligencia Artificial.

En cada uno de los problemas desarrollados se muestran la lista de los materiales a

utilizarse, la programación y el diagrama eléctrico, para que al estudiante se le haga más

fácil realizar cada una de las prácticas.

72

PRÁCTICA N°1

Tema: Servomotor SG90

Objetivo: Realizar el control de un servomotor SG90

MATERIALES NECESARIOS:

1 Computador

1 Tarjeta Raspberry Pi

1 protoboard

1 Servomotor SG90

Software raspbian

1 Fuente de voltaje

1 Multímetro

Cables dupond

DISEÑO DEL PROGRAMA

import RPi.GPIO

import time

GPIO.setmode(GPIO.BCM)

GPIO.setup (22, GPIO.OUT)

p = GPIO.PWM (22,60)

p.start(5.5)

try

while true

p.ChangeDutyCycle(4.5)

time.sleep(3)


time.sleep(2)


time sleep (2)

except KeyboardInterrupt #Si se pulsa

CONTROL + C se pone en stop

p.stop #Se detiene el servo

GPIO.cleanup() #Se limpian los

pines GPIO y se cierra el script

73

DIAGRAMA ELECTRICO N°1

ILUSTRACIÓN 21


74

PRÁCTICA N°2

Tema: Diodos leds

Objetivo: Controlar el encendido y apagado de diodos leds


1 Computador

1 Tarjeta raspberry pi

1 protoboard

4 Diodos leds

Software raspbian

1 Fuente de voltaje

1 Multímetro

Cables dupond


import RPi.GPIO as GPIO

from time import sleep


Led1 = 18

Led2 = 16

Led 3 = 12

Led 4 = 15

GPIO.setup(Led 1, GPIO.OUT)




print "Going forwards"

GPIO.output(Led 1, GPIO.HIGH)

GPIO.output(Led 2, GPIO. HIGH)



sleep (6)

75

print "Going backwards"

GPIO.output(Led 1, GPIO.LOW)

GPIO.output(Led 2, GPIO. LOW)



sleep(4)

GPIO,cleanup()


ILUSTRACIÓN 22


76

PRÁCTICA N°3

Tema: Sensor PIR

Objetivo: Activar el sensor PIR mediante una señal de movimiento


1 Computador


1 protoboard

1 Sensor PIR

Software raspbian

1 Fuente de voltaje

1 Multímetro

Cables dupond



Import time

from time import gmtime, strftime

GPIO.setmode (GPIO. BOARD)

Velocidad_PIN = 7

GPIO.setup (MOVIMIENTO_PIN, GPIO.IN)

GPIO.setup (3, GPIO.OUT)

try:

While True:

if GPIO.input (MOVIMIENTO_PIN):

GPIO.output (3, True)

time.sleep (4)

GPIO.output(3, False)

time.sleep (3)

77


ILUSTRACIÓN 23


78

PRÁCTICA N°4

Tema: Motor pasó a paso

Objetivo: Controlar el movimiento de un motor pasó a paso


1 Computador


1 Protoboard

1 Motor pasó a paso

Software raspbian

1 Fuente de voltaje

1 Multímetro

Cables dupond


import time

import sys


def step_4 (p):

if p==0:

GPIO.output(3,0)

GPIO.output(5,0)

GPIO.output(7,0)

GPIO.output(11,0)

if p==1:

GPIO.output(3,1)

GPIO.output(5,1)

GPIO.output(7,0)

GPIO.output(11,0)

if p==2:

GPIO.output(3,0)

GPIO.output(5,1)

79

GPIO.output(7,1)

GPIO.output(11,0)

if p==3:

GPIO.output(3,0)

GPIO.output(5,0)

GPIO.output(7,1)

GPIO.output(11,1)

if p==4:

GPIO.output(3,1)

GPIO.output(5,0)

GPIO.output(7,0)

GPIO.output(11,1)

realizar la secuencia determinada

def steps_4(value):

print value

global pas

if(value<0):

for i in range (0, abs(value)):

step_4(pas)

time.sleep(0.008)

pas+=1

if(pas>=5):

pas=1;

else:

for i in range (0, abs(value)):

step_4(pas)

time.sleep(0.008)

if(pas==1):

pas=5;

pas-=1

step_4(0)

80


ILUSTRACIÓN 24


PRÁCTICA N°5

Tema: Arranque de dos motores DC

Objetivo: Controlar arranque alternado de dos motores DC


1 Computador


1 protoboard

2 Motor DC

Software raspbian

1 Fuente de voltaje

1 Multímetro

Cables dupond



81

import time

GPIO.setmode(GPIO.BOARD)

GPIO.setup(35, GPIO.OUT)


def blink ():

print "Ejecución iniciada..."

iteracion = 0

while iteracion < 40:

GPIO.output(35, True)


time.sleep(3)


GPIO.output(37, True)

time.sleep(6)

iteracion = iteracion + 2

print "Ejecución finalizada"

GPIO.cleanup()


ILUSTRACIÓN 25


82

PRÁCTICA N°6

Tema: Encendido de diodos leds mediante interface

Objetivo: Controlar el encendido de diodos leds mediante interface


1 Computador


1 protoboard

4 Diodos leds

1 74LS367

Software raspbian

1 Fuente de voltaje

1 Multímetro

Cables dupond



import time






for i in range (3):





time.sleep(3)



83



time.sleep(3)





time.sleep(3)

GPIO.cleanup()


ILUSTRACIÓN 26


84

XVII. ANEXOS

ENCUESTA REALIZADA A LOS ESTUDIANTES DE LA CARRERA DE

INGENIERÍA EN SISTEMAS COMPUTACIONALES

ILUSTRACIÓN 27 ENCUESTAS A ESTUDIANTES


Autor: Ruth María Alvarado Espinoza

ILUSTRACIÓN 28 ENCUESTAS A ESTUDIANTES



85

ILUSTRACIÓN 29 TARJETA ELECTRONICA RASPBERRY PI



ILUSTRACIÓN 30 REALIZANDO PRACTICAS



86

ILUSTRACIÓN 31 ENTREVISTA A LOS DOCENTES



ILUSTRACIÓN 32 ENTREVISTA A LOS DOCENTES



87

ENCUESTA DIRIGIDA A LOS ESTUDIANTES DE LA CARRERA DE

INGENIERÍA EN SISTEMAS COMPUTACIONALES DE LA UNIVERSIDAD

ESTATAL DEL SUR DE MANABÍ.


la enseñanza de Inteligencia Artificial de la Carrera de Ingenierías en Sistemas


NOTA: Por favor, responder las siguientes preguntas con sinceridad y de forma

individual para obtener datos o información verídica. Marque con una X la selección

que estime conveniente

1.- ¿Conoce usted que es una tarjeta Raspberry PI?

Sí No

2.- ¿Conoce usted el funcionamiento de la tarjeta Raspberry PI?

Sí No

3.- ¿Cree usted que es necesario que se diseñen aplicaciones con la tarjeta Raspberry

PI?

Sí No

4.- ¿Esta Ud. de acuerdo que existan módulos para realizar prácticas con la tarjeta

Raspberry PI?

Sí No

5.- ¿Sabe usted que sistema operativo usa la tarjeta Raspberry PI?

Sí No

6.- ¿Sabe usted que aplicaciones se pueden realizar con la tarjeta Raspberry PI?

Sí No

88

7.- ¿Conoce usted la programación de la tarjeta Raspberry pi?

Sí No

8. ¿Cree usted que con la implementación de un módulo práctico utilizando la tarjeta

Raspberry pi se brindará un mejor aprendizaje a los estudiantes de la Carrera de


Sí No

Documents

UNIVERSIDAD ESTATAL DEL SUR DE MANABÍ FACULTAD DE …repositorio.unesum.edu.ec/bitstream/53000/1910/1/... · electrónicos, programación y diseño de circuito que permita cumplir