¿Te resulta más fácil leer con fondo crema, un tono de color, más contraste o un texto más grande? Elige tus colores y tu texto una sola vez, para todas las páginas.

Lección gratuita

Planificar una trayectoria recta con tiempo

Después de esta lección: Puedo planificar una trayectoria recta con puntos y tiempos dentro de un límite de velocidad.

Lección de 55 min2 comandosLaboratorio JupyterLab de ciencia de datos: pandas, Matplotlib y scikit-learn en el navegador

Cómo planifica un robot su camino

Una trayectoria es la lista de posiciones por las que pasa la mano de un robot, con el momento en que llega a cada una. Para mover una pieza sin golpear nada, la mano debe seguir una recta a una velocidad que el robot aguante.

Aprenderás a repartir puntos entre dos extremos y a calcular cuánto tarda. Todo es una simulación.

Al final de esta lección

Nota

Puedo planificar una trayectoria recta con puntos y tiempos dentro de un límite de velocidad.

Palabras clave

PalabraQué significaEjemplo
Trayectoriaposiciones por las que pasa la mano, con sus momentos
Interpolación linealrepartir puntos a igual distancia entre dos extremos
Fraccióncuánto camino se ha hecho, de 0 a 10,4
Velocidad máximael límite que el robot no debe pasar
Duraciónel tiempo que tarda en recorrer el camino

Las celdas que rellenan los estudiantes quedan en blanco en esta vista previa.

Una fracción reparte el camino entre dos puntos

Cada punto del camino es el inicio más una fracción de la diferencia. Con la fracción en 0 estás en el inicio, y con la fracción en 1 estás en el final.

Para cinco pasos, las fracciones son 0, 0,2, 0,4, 0,6, 0,8 y 1. Esto se llama interpolación lineal.

Ejemplo resuelto: cinco pasos del camino

PuntoFracciónxy
0000
10,268
20,41216
30,61824
40,82432
513040

Las celdas que rellenan los estudiantes quedan en blanco en esta vista previa.

Las x de los seis puntos del camino

Comando
docker exec jupyter python3 -c "import numpy as np; print(np.linspace(0, 30, 6))"

Se muestra aquí y no se ejecuta. Crea una cuenta gratuita para pulsar Ejecutar y escribirlo en el terminal de tu propio laboratorio.

La duración es la longitud entre la velocidad

La longitud del camino sale del teorema de Pitágoras. De (0, 0) a (30, 40) es la raíz de 30 al cuadrado más 40 al cuadrado, es decir 50 cm.

Si la mano va a 20 cm por segundo, tarda 50 entre 20, es decir 2,5 segundos. Con la mitad de velocidad tarda el doble.

Ejemplo resuelto: la duración con varias velocidades

LongitudVelocidad máximaDuración
50 cm20 cm/s2,5 s
50 cm10 cm/s5 s
50 cm25 cm/s2 s
80 cm20 cm/s4 s

Las celdas que rellenan los estudiantes quedan en blanco en esta vista previa.

La longitud del camino y su duración

Comando
docker exec jupyter python3 -c "import numpy as np; print(np.hypot(30, 40), np.hypot(30, 40) / 20)"

Se muestra aquí y no se ejecuta. Crea una cuenta gratuita para pulsar Ejecutar y escribirlo en el terminal de tu propio laboratorio.

El camino con sus tiempos en Python

Código: python
import math

# Un camino recto de (0, 0) a (30, 40), en centímetros.
start = [0, 0]
end = [30, 40]
steps = 5
speed = 20  # centímetros por segundo

length = math.hypot(end[0] - start[0], end[1] - start[1])
print("longitud:", length, "cm")
print("duración:", length / speed, "s")

for k in range(steps + 1):
    fraction = k / steps
    x = start[0] + fraction * (end[0] - start[0])
    y = start[1] + fraction * (end[1] - start[1])
    print("punto", k, ":", round(x, 1), round(y, 1))

Dónde está la mano en un instante

En el segundo t, la mano ha recorrido la velocidad por t centímetros. Dividido entre la longitud, eso es la fracción del camino.

Si la fracción pasa de 1, la mano ya llegó y se queda en el final. Hay que limitar la fracción a 1.

Ejemplo resuelto: la mano en el tiempo

SegundoFracciónPosición
00(0, 0)
10,4(12, 16)
20,8(24, 32)
31 (limitada)(30, 40)

Las celdas que rellenan los estudiantes quedan en blanco en esta vista previa.

Un error muy común

Advertencia

Mucha gente cree que repartir los puntos a igual distancia ya da una velocidad constante. Solo es cierto si los puntos se envían a intervalos de tiempo iguales. Si no, la mano acelera y frena sin querer.

Para ir más lejos: un camino más largo

Planifica un camino de (0, 0) a (60, 80) con 4 pasos y una velocidad máxima de 25 cm/s.

Apunta la longitud, la duración y los cinco puntos del camino.

Sobre este laboratorio y su código: Laboratorio JupyterLab de ciencia de datos: pandas, Matplotlib y scikit-learn en el navegador

¿Enseñas a una clase? Asigna este módulo a tus alumnos con guía del profesor, tareas con corrección automática y un laboratorio para cada alumno.