Chisme 70 del Lince: programar robot, la misión de Lince-1

Lynx Enterprises llegó al IES Monterroso un martes, con una furgoneta discreta y una caja enorme. Dentro iba Lince-1, el primer robot de la empresa: un robot de ruedas, cámara y pinzas.

Víctor Vílchez, que cuando cae la noche es el Lince de la Noche, lo colocó en medio del aula y dio un paso atrás, orgulloso.

—Aquí tenéis a Lince-1. Mide el mundo, agarra muestras de peridotita y lo puede hacer todo. Solo tengo que decirle qué hacer.

Lince-1 no se movió. Pasaron diez segundos. Después veinte.

—¿Está roto? —preguntó la Gata Montesa, que había llegado sin que nadie la viera.

—Está esperando órdenes. Para programar robot hay que escribirle un programa, y todavía no tiene ninguno.

—O sea, que has construido una escultura muy cara.

El Lince carraspeó. Se le ocurrió una solución espectacular: escribir cuarenta órdenes seguidas, una por cada paso hasta la puerta.

—Víctor —dijo la Gata—, ¿y si el robot repite una orden en vez de que tú la escribas cuarenta veces?

—Eso es… justo lo que iba a decir.

—Claro. Y, por cierto, el traje de superhéroe lo dejamos en casa. Los ingenieros no necesitan capa: les basta con saber programar robot con tres ideas.

Introducción

Hoy vamos a aprender a programar robot desde cero, sin ruedas ni motores. Usaremos un robot simulado, Lince-1, en una página web.

Hay tres ideas, y con ellas se programa casi cualquier cosa: la secuencia, la selección y la iteración. Cada misión de la página te obliga a usar una de ellas. Programar robot es pensar en estructuras, no memorizar órdenes.

Abre la página del chisme y sigue la entrada a la vez.

Por qué este chisme

Mucha gente cree que programar es escribir líneas raras. En realidad, programar robot consiste en pensar: qué tiene que sentir, qué tiene que decidir y qué tiene que hacer.

Esas tres ideas aparecen en un aspirador robot, en el rover Perseverance que explora Marte y en el brazo de una fábrica de coches. Si las entiendes aquí, las reconocerás en cualquier sitio. Quien sabe programar robot en un simulador sabe hacerlo en uno real.

¿Qué es un robot?

Un robot es una máquina que siente, decide y actúa:

• Siente el mundo con sensores: cámaras, botones, medidores de luz, de distancia…
• Decide qué hacer con un programa: una lista de órdenes.
• Actúa sobre el mundo con actuadores: motores, pinzas, luces, altavoces.

Además, tiene cierta autonomía: no necesita que una persona le diga cada movimiento. Por eso un coche teledirigido no es un robot, porque decide la persona. Y por eso ChatGPT tampoco, porque es un programa sin sensores ni actuadores propios que actúen sobre el mundo físico.

En la primera tarjeta de la página tienes ocho casos para clasificar. Algunos son discutibles, y eso es parte de la ingeniería.

Las tres estructuras

Para programar robot solo hacen falta tres piezas.

1. Secuencia. Órdenes una detrás de otra, en orden. Si cambias el orden, cambia el resultado: girar y avanzar no es lo mismo que avanzar y girar.

avanzar
girar derecha
avanzar

2. Selección. El robot decide. Hace unas órdenes si se cumple una condición, y otras si no.

si obstáculo delante
  girar derecha
si no
  avanzar

3. Iteración. Repetir. Puede ser un número fijo de veces o mientras algo sea cierto.

repetir 4
  avanzar

mientras no en la meta
  avanzar

Fíjate en la sangría: los 2 espacios a la izquierda. Las órdenes que dependen de un repetir, mientras o si se escriben 2 espacios más a la derecha. Así el robot sabe qué órdenes forman el bloque.

Cómo funciona la página para programar robot

La página tiene seis misiones. Escribes el programa, pulsas Ejecutar y ves cómo se mueve Lince-1 por un claro de Sierra Bermeja. La línea que se está ejecutando se ilumina.

• Misión 1, secuencia: llegar a la baliza. Aquí cuenta el orden.
• Misión 2, iteración: un pasillo de 11 casillas con solo 2 líneas de programa.
• Misión 3, iteración anidada: recoger 4 muestras en las esquinas de un cuadrado, con un bucle dentro de otro.
• Misión 4, selección: hay muestras escondidas. Si el robot intenta recoger donde no hay nada, falla.
• Misión 5, si / si no: rodear el claro decidiendo sobre la marcha.
• Misión 6, las tres juntas: las muestras cambian en 5 mundos distintos y tu programa debe funcionar en todos.

Cada misión limita las líneas, porque al programar robot menos líneas significa menos errores. No es un capricho: un buen programa es corto porque usa bien las estructuras.

La página te dice qué ha ido mal en cada intento. Si el robot choca con una roca, no es mala suerte: el programa no comprobaba el camino.

Qué necesitamos

• Un ordenador con navegador (sirve cualquiera moderno). No hace falta móvil.
• Papel y lápiz para predecir antes de ejecutar y anotar tus resultados.

Construcción: programar robot en cuatro pasos

1. Elige la misión 1 y predice dónde acabará Lince-1 con tu programa. Anótalo.
2. Escribe las órdenes a mano o con los botones de la página.
3. Pulsa Ejecutar y observa. Si falla, lee el mensaje y corrige una sola cosa cada vez.
4. Cuando lo consigas, pasa a la siguiente misión.

Un truco de ingeniero: si un programa no funciona, no lo borres entero. Ejecútalo más despacio, mira en qué línea ocurre el error y cambia solo eso.

Qué aprendemos al programar robot

Programar robot no es magia: es una lista de órdenes que la máquina cumple al pie de la letra. No entiende lo que quieres, solo hace lo que has escrito.

Eso explica los fallos. Si el robot choca, tu programa no comprobó el camino. Si no termina nunca, hay un bucle infinito: la condición del mientras no cambia.

También aprendemos a generalizar. En la misión 6 no sirve contar casillas, porque las muestras cambian de sitio. Un buen programa mira lo que tiene delante.

Para el aula: programar robot en clase

• Predice y comprueba. Antes de ejecutar, ¿dónde terminará el robot? ¿Cuántas veces se ejecutará cada orden?
• Cuenta las líneas. ¿Cuántas líneas necesitas con y sin repetir? ¿Qué ganas con el bucle?
• Cambia el orden. Intercambia dos órdenes de una secuencia y anota qué cambia.
• Busca el fallo. Un compañero escribe un programa con un error adrede; tú lo encuentras.
• Robot humano. En parejas, uno hace de robot y solo obedece órdenes escritas; el otro escribe el programa. ¿Qué pasa si una orden es ambigua?
• Clasifica. Trae un aparato de casa y decide si es un robot. ¿Qué siente, qué decide, qué hace?
• Informe. La página genera un informe imprimible con las misiones superadas.

Usa la evaluación de la página: al final hay un test de seis preguntas con explicación.

Retos para programar robot

1. Supera las seis misiones y demuestra que sabes programar robot.
2. Resuelve la misión 3 sin bucles y cuenta cuántas líneas necesitas.
3. Resuelve la misión 5 usando repetir en vez de mientras. ¿Qué pasa si el claro cambia de tamaño?
4. Inventa una orden nueva que te gustaría que entendiera el robot (por ejemplo «saltar roca») y explica qué sensores y actuadores necesitaría.
5. Diseña tu propio mapa en papel y que un compañero escriba el programa.
6. En la misión 6, prueba tu programa en los 5 mundos con el selector y explica por qué funciona en todos.

Qué hemos aprendido

• Un robot siente, decide y actúa, y sin programa no hace nada.
• Para programar robot bastan tres ideas: secuencia, selección e iteración.
• Un buen programa es corto y funciona en muchos casos, no solo en uno.
• Los errores son información: el mensaje del robot dice dónde buscar.

La próxima vez, el Lince descubrirá que los robots también necesitan reglas. Pero eso será otro chisme.

Para seguir investigando

• Para ver reglas de decisión en acción, mira El árbol del Lince.
• Para un juego que repite y decide, prueba Simón dice con gestos.
• Para repasar cómo siente un sensor, lee El nivel de burbuja.
• Para saber más sobre qué es un robot, consulta Robot en Wikipedia.

Prototipo educativo: Lince-1 es un simulador.