Diseño de una tarjeta electrónica integrada para aplicaciones de robótica educativa basada en metodologías STEM

Abstract

Este trabajo de grado presenta el diseño y la construcción de una tarjeta electrónica basada en el microcontrolador ESP32, pensada como una herramienta de bajo costo para la enseñanza de robótica en el programa de Ingeniería Electrónica de las Unidades Tecnológicas de Santander, dentro del grupo de investigación GICAV. El objetivo fue crear una plataforma de propósito general, es decir, que no estuviera atada a un solo tipo de robot, sino que pudiera usarse en distintos proyectos como seguimiento de línea, control remoto o robots de competencia. Para lograrlo, primero se definieron los requerimientos de la tarjeta a partir de la revisión de plataformas similares y de las necesidades del grupo de investigación. Luego se diseñó el esquemático eléctrico en KiCad, integrando el microcontrolador, dos drivers para controlar hasta cuatro motores, un regulador de voltaje y varios puertos de conexión. Con ese diseño se fabricó la placa de circuito impreso, se mandó a fabricar y ensamblar parcialmente en fábrica, y se terminó de soldar a mano en el laboratorio de la universidad. Una vez armada, la tarjeta se probó montándola en un robot de competencia tipo sumo, alimentando los motores de distintas formas según lo que se necesitara, y controlándola de forma remota por Bluetooth desde una aplicación de celular. En todas las pruebas los motores respondieron correctamente y el robot se movió como se esperaba. Se concluye que es posible construir, dentro de la misma institución, una plataforma robótica flexible y económica, capaz de adaptarse a diferentes proyectos sin necesidad de rediseñarla, y que puede servir como base para futuros trabajos de robótica educativa en la universidad.