Chisme del Lince 187: Siguelíneas Maqueen, un robot que sigue la cinta

La escena

Taller de Lynx Enterprises, jueves por la tarde. Sobre la mesa hay un Maqueen con su micro:bit y, en el suelo, un mapa gigante de Sierra Bermeja lleno de flechas, tres satélites dibujados con rotulador y una cámara apuntando al techo. Siguelíneas Maqueen.

—Voy a hacer que el robot llegue hasta mi cueva él solito —explica el Lince de la Noche—. Con GPS, cámara, inteligencia artificial y un algoritmo de rutas.

La Gata Montesa se levanta, coge un rollo de cinta aislante negra y pega una línea por el suelo, desde la mesa hasta la puerta.

—Dos ojos mirando al suelo y una regla —dice—. Si veo la cinta a la izquierda, giro a la izquierda. Si la veo a la derecha, giro a la derecha.

—Eso es demasiado fácil —protesta el Lince.

—Pues pruébalo.

El Maqueen arranca y, en lugar de seguir la cinta, se aparta de ella como si quemara.

—¡Se escapa! —grita el Lince.

—Claro —sonríe la Gata—. Esa es la Misión 0: antes de decidir, hay que comprobar qué está diciendo el sensor.

Introducción

En este chisme programamos un siguelíneas Maqueen: un robot que recorre un circuito siguiendo una cinta negra, sin que nadie lo conduzca. Es un proyecto para 2º de ESO con micro:bit y MakeCode.

Primero lo ensayamos en un simulador del siguelíneas Maqueen, con sensores, motores y tres circuitos. Allí te equivocas todo lo que quieras. Después pasamos al robot de verdad.

Por qué este chisme

Un robot que sigue una línea es el ejemplo más sencillo de robot autónomo: lee, decide y actúa sin ayuda. Muchos robots de almacén funcionan con esa misma idea, con una línea o una cinta en el suelo.

El chisme 83 ya enseñaba la idea. Aquí vamos un paso más allá: el simulador tiene su propia física, y tú vas a probar qué pasa cuando cambias la velocidad, el tiempo de reacción o el ruido de los sensores.

Cómo funciona

Bajo el morro del Maqueen hay dos sensores infrarrojos, uno a cada lado. Cada uno lanza una luz que no vemos y mide cuánta rebota. El suelo blanco devuelve mucha luz y la cinta negra casi nada. El sensor lo resume en un número: 0 o 1.

El robot solo puede encontrarse con cuatro situaciones:

Sensor izquierdo	Sensor derecho	Qué significa	Qué hace el robot
suelo	suelo	la línea pasa en medio	sigue recto
línea	suelo	la línea se escapa por la izquierda	gira a la izquierda
suelo	línea	la línea se escapa por la derecha	gira a la derecha
línea	línea	un cruce	sigue recto

Para girar a la izquierda, el robot frena la rueda izquierda y deja que la derecha siga avanzando. Es la misma tracción diferencial que viste en el Maqueen del chisme 72.

Qué necesitamos

• Un robot Maqueen con una micro:bit V2 y sus pilas.
• Un ordenador con MakeCode para micro:bit y la extensión maqueen.
• Cinta aislante negra de unos 2 cm sobre un suelo claro, para hacer el circuito.

Este chisme usa los bloques Maqueen v4 de la extensión. Si tu robot es de otra versión, los bloques tienen otro nombre. Pregunta a tu profesor antes de empezar.

Misión 0: ¿qué número da cada sensor?

Esta es la parte más importante, y la que más se olvida. El número que da el sensor sobre la línea depende del robot: unos dan 1 y otros dan 0.

Carga este programa (pestaña JavaScript de MakeCode). Un LED encendido a la izquierda quiere decir que el sensor izquierdo da 1. Uno encendido a la derecha, que lo da el sensor derecho.

// MISIÓN 0 · ¿qué número da cada sensor?
// LED encendido en la columna de la izquierda = el sensor izquierdo da 1
// LED encendido en la columna de la derecha = el sensor derecho da 1
basic.forever(function () {
    if (maqueen.readPatrol(maqueen.Patrol.PatrolLeft) == 1) {
        led.plot(0, 2)
    } else {
        led.unplot(0, 2)
    }
    if (maqueen.readPatrol(maqueen.Patrol.PatrolRight) == 1) {
        led.plot(4, 2)
    } else {
        led.unplot(4, 2)
    }
})

Pasa el robot sobre la cinta con la mano. Anota: sobre la línea negra, ¿el LED se enciende o se apaga? Ese dato es el valor de la variable LINEA del programa.

El programa

El programa lee los dos sensores y aplica las cuatro reglas. Los botones A y B bajan y suben la velocidad, de 20 a 100.

Aquí tienes el mismo programa en JavaScript, listo para pegar. La parte importante es el bucle basic.forever. Lo demás es el control de la velocidad.

// PARTE 1 · lo importante: leer los dos sensores y decidir
// Si tu robot gira al reves, cambia LINEA de 1 a 0 (o al reves)
let LINEA = 1
let velocidad = 50
let izq = 0
let der = 0
input.onButtonPressed(Button.A, function () {
    velocidad = Math.max(20, velocidad - 10)
    basic.showNumber(velocidad / 10)
})
input.onButtonPressed(Button.B, function () {
    velocidad = Math.min(100, velocidad + 10)
    basic.showNumber(velocidad / 10)
})
basic.forever(function () {
    izq = maqueen.readPatrol(maqueen.Patrol.PatrolLeft)
    der = maqueen.readPatrol(maqueen.Patrol.PatrolRight)
    if (izq == LINEA && der != LINEA) {
        // la linea se va por la izquierda: gira a la izquierda
        maqueen.motorStop(maqueen.Motors.M1)
        maqueen.motorRun(maqueen.Motors.M2, maqueen.Dir.CW, velocidad)
    } else if (der == LINEA && izq != LINEA) {
        // la linea se va por la derecha: gira a la derecha
        maqueen.motorRun(maqueen.Motors.M1, maqueen.Dir.CW, velocidad)
        maqueen.motorStop(maqueen.Motors.M2)
    } else {
        // los dos en blanco o los dos en negro (cruce): recto
        maqueen.motorRun(maqueen.Motors.All, maqueen.Dir.CW, velocidad)
    }
})

Lo que debes cambiar tú: el valor de LINEA, según lo que hayas visto en la Misión 0. Pon 1 si el sensor da 1 sobre la línea, o 0 si da 0.

Cómo probarlo

1. Con el robot en alto, sin tocar el suelo, comprueba que M1 es el motor izquierdo. Si no lo fuera, el robot giraría al revés.
2. Pon LINEA con el valor de la Misión 0 y la velocidad en 50.
3. Colócalo sobre la cinta, con los dos sensores a los lados de la línea, y pulsa reset.
4. Si en una curva cerrada se sale, baja la velocidad con el botón A. Prueba con 30 o 40.

¿Huye de la línea? Es lo que le pasó al Lince. Revisa LINEA: casi siempre es eso.

Antes de gastar pilas, ensaya en el simulador. Tiene tres pasos para pensar, un modo para ver todo hecho y una tabla donde se apuntan tus pruebas.

Qué estamos midiendo realmente

El sensor no sabe lo que es una línea. Solo mide cuánta luz infrarroja vuelve, y la placa la convierte en 0 o 1 con un umbral. Una línea de cinta brillante, un suelo oscuro o una luz solar fuerte pueden engañarlo.

Además, el robot no mira todo el tiempo: lee los sensores, decide, manda órdenes a los motores y vuelve a empezar. Entre una lectura y la siguiente pasa un tiempo.

A velocidad alta, en ese tiempo el robot recorre mucha distancia. Si en ese intervalo llega a una curva cerrada, se pasa de largo.

Por eso el simulador deja cambiar la pausa y el ruido de los sensores. Medir no significa medir bien: un robot que funciona una vez no es un robot fiable.

Para el aula

• Pregunta de investigación: ¿a qué velocidad máxima sigue el robot el circuito sin salirse? Cada pareja apunta la velocidad en una tabla y compara con las demás.
• Dos robots, dos resultados: si dos Maqueen dan distinto, ¿por qué? (pilas, suelo, sensores, LINEA).
• Hipótesis: «con la pausa de 50 ms, la velocidad máxima baja». Se comprueba en el simulador y después con el robot.
• Evaluación: cada pareja explica, con sus palabras, las cuatro situaciones del robot.
• DUA · representación: la misma idea en cuatro formatos: tabla, dibujos, bloques y JavaScript.
• DUA · acción y expresión: puede cargarse el programa completo sin escribir nada, o completarlo paso a paso.
• DUA · implicación: cámara lenta, letra grande y tres circuitos de dificultad creciente.

Retos

1. Haz que funcione: que dé dos vueltas al circuito más fácil.
2. Modifica algo: cambia la velocidad inicial y mira qué pasa.
3. Rueda interior: en lugar de parar la rueda, haz que vaya despacio o marcha atrás. ¿Qué giro es mejor?
4. Añade una luz: enciende un LED de la placa cuando haya un cruce.
5. Guarda los datos: apunta en una tabla velocidad, circuito y resultado de diez pruebas.
6. Reto con mensaje: diseña una ruta para un robot de reparto que lleve material a un lugar difícil de alcanzar.

Qué hemos aprendido

• Un siguelíneas Maqueen lee dos sensores y decide con cuatro situaciones.
• Para girar, un robot de dos ruedas frena una de ellas.
• Los sensores devuelven números que hay que comprobar antes de usarlos: es la Misión 0.
• La velocidad, el tiempo de reacción y el ruido cambian lo que el robot es capaz de hacer.

Escena final

El Maqueen recorre la cinta de punta a punta y se detiene delante de la puerta de la cueva. El Lince se queda mirándolo.

—Sin GPS, sin satélites y sin IA —dice—. Dos sensores y cuatro reglas.

—Y una cinta negra —añade la Gata—. Mañana lo hacemos con mi Cutebot, que cuenta lo que ve de otra forma.

Para seguir investigando

• El Maqueen del Lince: tracción diferencial en el simulador (chisme 72).
• Características de los robots: cuerpo, control y comportamiento (chisme 82).
• MakeCode para micro:bit: el editor de bloques y JavaScript.
• Radiación infrarroja en Wikipedia: la luz que usan los sensores.