Balón de fútbol

Botball es un programa educativo de robótica que se centra en involucrar a estudiantes de secundaria y preparatoria en competencias de robótica en equipo. Miles de niños y adultos jóvenes participan en el programa Botball. Está activo desde 1998 y cuenta con un plan de estudios de robótica que se centra en el diseño, la construcción y la programación de un par de robots autónomos. Los equipos utilizan un kit estandarizado de materiales, documentan el proceso y luego compiten en un torneo en el que los desafíos cambian anualmente. Todos los materiales de los kits son exactamente los mismos para todos los equipos del mundo, por lo que no hay ventajas injustas. Los equipos de Botball tienen su base principalmente en los Estados Unidos con más de 300 equipos y torneos locales en más de una docena de regiones. En los últimos años, también celebra una Conferencia Global sobre Robótica Educativa (GCER) anual, con un torneo internacional que atrae a equipos de todo el país, así como de México, Austria, China, Uganda, Polonia, Qatar, Kuwait, Egipto y muchos otros. ^[1]

El mantra de Botball es que "los niños de Botball de hoy son los científicos e ingenieros del mañana". ^[2] El programa está gestionado por el Instituto KISS para Robótica Práctica (KISS significa el acrónimo de ingeniería: Keep It Simple Stupid) cuya visión es utilizar la robótica "para estimular e involucrar a los estudiantes en la exploración de su potencial en ingeniería, ciencia y matemáticas". ^[3] El objetivo de Botball y KISS es educar a la fuerza laboral del futuro e involucrar a los estudiantes en ciencia, tecnología, ingeniería y matemáticas. Este objetivo es compartido por el Proyecto de Alianza Robótica de la NASA (RAP) que se asocia con Botball y otros programas de educación en robótica. La misión de NASA RAP es "permitir la implementación de futuras misiones de exploración espacial robótica". La NASA patrocina Botball al proporcionar mentores técnicos y otros recursos. ^[4] También alberga un curso gratuito en línea sobre programación de robots en C, que presenta un controlador que se utilizó en Botball. ^[5] NASA RAP ve a Botball como una oportunidad para llegar a su futura fuerza laboral y brindar experiencia práctica relevante y las habilidades necesarias a los posibles futuros científicos de la NASA. ^[6]

Botball es conocido por la sofisticación y complejidad de sus competencias de robótica. Lo que diferencia a Botball de otros programas de robótica para estudiantes es que los robots son autónomos; por lo tanto, no están dirigidos por control remoto. Los estudiantes usan la informática para programar los robots para que reconozcan los desafíos y luego intenten alcanzar los objetivos de la competencia. Los robots contienen varios tipos de sensores y también dos cámaras digitales para sus sistemas de visión artificial. ^[7] La ​​revista Robot Magazine destacó en un artículo la jugabilidad y los sistemas: "Cada año, el juego ofrece diferentes desafíos en distintos niveles de dificultad, por lo que los participantes pueden centrarse en objetivos más difíciles o encontrar soluciones más simples, según sus habilidades... Botball utiliza el CBC2, un potente controlador de robot que interactúa fácilmente con una gran cantidad de sensores y efectores y cuenta con un procesador de CPU/Vision basado en ARM 9 que ejecuta LINUX, un sistema de control DAQ/Motor basado en ARM 7 y pantallas táctiles y de visualización integradas que son fáciles de usar. El CBC2 utiliza el entorno de desarrollo integrado KISS-C y sus bibliotecas, especialmente diseñadas para ser amigables con usuarios con experiencia en programación muy diferente. Tanto el CBC2 como el KISS-C fueron desarrollados por el Instituto KISS y se utilizan en programas de investigación universitarios, así como en el Programa Botball". ^[8]

Las competiciones de botball consisten en utilizar robots autónomos para completar una serie de tareas (como recoger objetos y trasladarlos a otra ubicación o reconocer objetos de un color determinado y clasificarlos) en un tiempo límite de dos minutos. Los robots reciben información mediante sensores y cámaras digitales que les ayudan a identificar los objetos. Antes y entre las rondas de competición, los participantes programan los robots utilizando un entorno de desarrollo integrado (KISS-C es la última versión). Los competidores de botball también deben completar una documentación en línea de su progreso y sus objetivos para sumar puntos.

Una competición similar para adultos, llamada KIPR Open (anteriormente Beyond Botball), comenzó en 2001. ^[9]

El Instituto KISS de Robótica Práctica es una organización de investigación y educación sin fines de lucro 501(c)(3), constituida en Virginia en 1994. Actualmente tiene su sede en Norman, Oklahoma. El Instituto KISS fue cofundado por la Sra. Cathryne Stein, el Dr. David Miller y el Dr. Marc Slack con el objetivo de crear un centro para un sistema de programas de educación en tecnología y ciencia basados ​​en la robótica, y utilizar la tecnología robótica para servir mejor al bien público. La Sra. Stein se ha jubilado recientemente como directora ejecutiva; la sucede el Dr. Steve Goodgame, un educador experimentado que se convirtió en director ejecutivo a través de No Contest. El Dr. Miller es el Director de Tecnología, así como el Profesor Wilkonson de Ingeniería Aeroespacial y Mecánica en la Universidad de Oklahoma. El Dr. Miller es un ex empleado del JPL, que ha hecho importantes contribuciones al proyecto Mars Rover de la NASA.

Botball fue creado por primera vez en 1997 por el Instituto KISS de Robótica Práctica (KIPR). ^[10]

Al comienzo de cada temporada de Botball, cada equipo recibe un kit de componentes con material suficiente para construir dos robots completamente autónomos.

Los componentes mecánicos utilizados en Botball son piezas de Lego Technic . Los componentes eléctricos incluyen una variedad de controladores de robot, de los cuales el kit de cada equipo contiene dos (lo que les permite construir dos robots completamente autónomos con cada kit), así como una serie de sensores y motores diferentes.

• Wombat de KIPR
• KIPR Wallaby
• iRobot Create , con un XBC o CBC conectado.

• 
  KIPR Wallaby
• 
  Un iRobot Create sin modificar .

Utilizado anteriormente:

• Handy Board , con y sin placa de expansión
• Lego RCX , v1 y v2
• XBC  – v1, v2 y v3
• CBC – v1 y v2
• Enlace KIPR

• 
  Un ejemplo de una pizarra práctica . Esta es más grande que la que se incluye en la mayoría de los sets.
• 
  El RCX sin accesorios ni motores.
• 
  El controlador del robot XBC . El Game Boy Advance , Game Boy Micro o Game Boy Advance SP se pueden utilizar con el XBC.
• 
  Un controlador CBC Botball (basado en un Chumby )
• 
  Enlace KIPR

• Servomotores​

En Botball, los servomotores se utilizan generalmente para accionar un brazo o accesorio del robot. Son servos estándar para aficionados, que se comandan a una posición mediante una señal de ancho de pulso estándar, como en el caso de los coches y aviones a control remoto, pero en este caso las señales las genera el CBC (o controladores anteriores). Los servos tienen un rango angular de 0 a 180 grados y proporcionan par motor para mantener la posición comandada. Los servos se pueden calibrar desde una pantalla de control especial en el CBC sin necesidad de programación para probar o ajustar sus posiciones mecánicas para un comando angular deseado.

• Motores eléctricos de corriente continua

En Botball, los motores eléctricos de corriente continua se utilizan generalmente para impulsar las ruedas. Sin embargo, con el Wallaby, se les puede ordenar que funcionen a una velocidad precisa y se detengan en una posición de rotación precisa. Esto se proporciona a nivel del sistema operativo en el CBC mediante el muestreo periódico de la fuerza electromotriz a medida que gira el motor y se ajusta la potencia. El código de usuario solo necesita especificar la velocidad deseada (y la posición de detención, si es necesario) mediante funciones del motor.

• Sensores pasivos
  • Sensor táctil

Un sensor táctil detecta cuando se golpea el sensor.

• • Sensor de luz

Un sensor de luz detecta la luz. Los sensores de luz se utilizan al principio de la ronda, cuando se enciende una bombilla para señalar el comienzo de la ronda.

• • Cámara a color

En Botball, la cámara se utiliza para realizar un seguimiento de los objetos en movimiento o para desplazarse hacia ellos. La cámara puede rastrear el centro de áreas (o "manchas") de color (esto se denomina "rastreador de manchas"). Las coordenadas de las manchas se pueden utilizar, a su vez, para apuntar un brazo o para guiar al robot hacia el objeto mediante un programa de guía.

• • Sensor de haz de ruptura IR

Este sensor utiliza un haz que pasa entre un emisor y un receptor para detectar pequeñas obstrucciones.

• Sensores activos
  • Emisores/receptores de infrarrojos
  • Sensor de sonar

Estos sensores se utilizan para saber la distancia entre el robot y un objeto.

El lenguaje de programación oficial utilizado en Botball desde 1997 hasta 2008 fue Interactive C. KISS
-C es el lenguaje de programación oficial utilizado en Botball desde 2009 hasta 2011. KISS IDE es el entorno de programación oficial utilizado en Botball desde el otoño de 2011 hasta 2016. KISS IDE es compatible con C , C++ , Java y Python .

Los robots sólo se pueden construir con las piezas incluidas en el kit. ^[11]

• Se puede utilizar un máximo de 93 pulgadas cuadradas de papel (que debe pesar 20 libras o menos) ^{[ cita requerida ] . El papel utilizado debe ser blanco o negro.}
• Se puede utilizar una cuerda en la construcción del robot; se pueden utilizar hasta 36 pulgadas.
• Se pueden utilizar diez bandas elásticas del número 19.
• Las piezas metálicas incluidas en el kit no se pueden romper en pedazos más pequeños.
• De las partes metálicas sólo se podrán doblar las barras y placas planas.
• Las únicas piezas desmontables del iRobot Create son la rueda trasera, los clips de la rueda motriz y la pared del compartimento de carga trasero. El resto de piezas no se pueden quitar ni desmontar.
• El área en la que comienzan los robots varía según el año. En 2010, el área de inicio mide 22 x 31,5 x 15 pulgadas (10395 pulgadas ³ ).
  • El robot debe tener una cierta altura al comienzo del partido.
• Un equipo puede tener cuatro objetos diferentes en el campo.
  • Todos los objetos deben caber en la casilla inicial.
• No se permiten comunicaciones inalámbricas durante el torneo.

Cada año tiene un conjunto diferente de objetivos. El tema de 2008 se basó en el espacio exterior , con los robots a bordo de una estación espacial. Los robots deben prepararse para una erupción solar recolectando "comida" (bolas verdes), rescatando a los "miembros de la tripulación" (bolas naranjas) y desplegando "satélites" (vasos azules) y "velas solares" ( sombrillas de cóctel ). Los robots también deben recolectar a Botguy (un robot de peluche) y un jardín (una gran bola verde) y colocarlos de lado. El tablero está formado por dos tablas de ocho pies por cuatro pies conectadas por una zanja de dos pies por cuatro pies. La zanja tiene dos puentes a cada lado, que los robots deben derribar para llegar al otro lado.

El tamaño del campo depende del juego; este tiene un total de 8 pies por 12 pies, con la mayor parte de la superficie rodeada por 1+Tubo de PVC de 1 ⁄ 2 pulgada. Cuando dos equipos compiten entre sí, comienzan en extremos opuestos de la superficie de juego y tienen 120 segundos para moverse alrededor de los objetos y sumar puntos. Al final de un juego, los robots deben detenerse, momento en el que un juez puntúa el juego para determinar qué equipo de robots ganó.

Para la temporada 2008, la puntuación inicial de un equipo es 0 y luego los puntos se calculan al final del juego utilizando los valores de puntos que se encuentran en la siguiente tabla: ^[11]

La temporada regional de Botball se extiende desde fines de enero hasta principios de mayo. Durante este tiempo, los estudiantes asisten a un taller de dos días y reciben capacitación sobre los conceptos básicos de programación informática. Los estudiantes tienen de seis a ocho semanas para programar, construir y probar sus robots. A medida que los robots progresan, los estudiantes tienen que documentar cómo va su robot, así como los ajustes y cambios que hicieron con respecto al diseño original. Durante la competencia regional, hay tres rondas: Clasificación, Eliminatorias dobles y Alianza. Clasificación: La clasificación es cuando un equipo se enfrenta a sí mismo (es más como una ronda de práctica), pero los estudiantes aún ganan puntos y hay un premio para el equipo que obtiene la puntuación más alta en la ronda de clasificación. Las Eliminatorias dobles es donde comienza la competencia real y donde los equipos compiten entre sí hasta que son eliminados dos veces. Los Partidos de Alianza son partidos para equipos que han sido eliminados dos veces al principio de la competencia. Dos equipos se emparejan y compiten por puntos (funciona como las rondas de clasificación, pero hay un equipo individual en cada lado e intentan sumar puntos como una alianza).

A partir de 2012, las regiones en los Estados Unidos son las siguientes:

• Arizona
• Colorado
• Florida
• Área de Chicago
• Gran Los Ángeles
• Georgia
• Área metropolitana de DC/Virginia
• Gran San Diego
• Gran San Luis
• Hawai
• Maryland
• Nueva Inglaterra
• Nuevo Méjico
• Nueva York / Nueva Jersey
• California del Norte
• Oklahoma
• Polonia
• Sur de California
• Texas

Botball también tuvo 4 torneos ^{[12] [13]} en Medio Oriente :

• Egipto
• Katar
• Kuwait
• Emiratos Árabes Unidos

A partir de 2011, Botball también tuvo torneos en

• Austria

A partir de 2001, KIPR comenzó a realizar una competencia nacional y en 2003 participó el primer equipo internacional. La competencia internacional se lleva a cabo durante el verano después de que se hayan completado todas las competencias regionales. Todos los equipos que participan en una competencia regional son elegibles para participar en la competencia internacional. Las reglas del juego en la competencia internacional son generalmente idénticas a las del juego regional de ese año. El evento se lleva a cabo durante la GCER (Conferencia Global de Robótica Educativa). El KIPR Open (anteriormente Beyond Botball) también se lleva a cabo en la GCER y varios oradores vienen a hablar sobre el campo de la robótica. La GCER se ha realizado en Hawái; el norte y el sur de California; Norman, Oklahoma; Jacksonville, Florida; Leesburg, Virginia; y Edwardsville, Illinois, y Washington DC. En 2013, la GCER se llevará a cabo en Norman, Oklahoma.

Wikimedia Commons alberga una categoría multimedia sobre Botball .

• www.botball.org — Sitio web oficial de Botball
• El sitio web del Instituto KISS de Robótica Práctica