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Robotica Educativa

ROBÓTICA EDUCATIVA

¿Porqué promover el uso de Robótica en las Instituciones Educativas?
La presencia de Tecnologías en el aula de clase, busca proveer ambientes de aprendizaje interdisciplinarios donde los estudiantes adquieran habilidades para estructurar investigaciones y resolver problemas concretos, forjar personas con capacidad para desarrollar nuevas habilidades, nuevos conceptos y dar respuesta eficiente a los entornos cambiantes del mundo actual.
Un ambiente de aprendizaje con Robótica pedagógica, es una experiencia que contribuye al desarrollo de la creatividad y el pensamiento de los estudiantes.

Objetivos de la robótica en el ámbito educativo
Como objeto de estudio en si misma


  • La Robótica definida como "Educación para la Robótica", es decir, definida como objeto de estudio y dominio, ya sea para fines industriales, científicos, exploratorios, etc. es el objetivo de las escuelas técnicas o Laboratorios de Automatización.
  • Como recurso pedagógico La robótica para la educación definida como medio para estimular el acercamiento personalizado, el estudio e investigación, la construcción e invención de y con los materiales y conceptos de las "ciencias" y "tecnologías" que convergen en ella. Estos objetivos se vinculan con las instituciones educativas no técnicas en todos sus niveles.

Algunos objetivos de la Robótica como recurso pedagógico podrían ser:

1.    El desarrollo del pensamiento:

  •      En el contexto de construcción: desarrollando la inteligencia práctica y el pensamiento creativo
  •       En el contexto de programación: formalizando procesos de acción y retroalimentación.
2.    El desarrollo del conocimiento. Específicamente de mecánica, electricidad, física en general, matemática y geometría aplicadas, y programación.
3.         La adopción de criterios de diseño y evaluación de las construcciones.
4.        La valoración de sí mismos como constructores e inventores en este contexto
5.      La comprensión y valoración del aporte de la tecnología en el mundo a través de una comprensión más íntima y más personal de la misma.



Aplicación de la Robótica en la Educación
Los robots están apareciendo en los salones de clases de tres distintas formas:
Primero, los programas educacionales utilizan la simulación de control de robots como un medio de enseñanza. Un ejemplo palpable es la utilización del lenguaje de programación del robot Karel, el cual es un subconjunto de Pascal; este es utilizado por la introducción a la enseñanza de la programación.

El segundo y de uso más común es el uso del robot tortuga en conjunción con el lenguaje LOGO para enseñar ciencias computacionales. LOGO fue creado con la intención de proporcionar al estudiante un medio natural y divertido en el aprendizaje de las matemáticas.

En tercer lugar está el uso de los robots en los salones de clases. Una serie de manipuladores de bajo costo, robots móviles, y sistemas completos han sido desarrollados para su utilización en los laboratorios educacionales. Debido a su bajo costo muchos de estos sistemas no poseen una fiabilidad en su sistema mecánico, tienen poca exactitud, no existen los sensores y en su mayoría carecen de software

Rol del Docente
La robótica es un medio multimedio y de esta riqueza proviene su valoración pedagógica, pero también son la causa de las dificultades que hay que enfrentar para su implementación.
El perfil del docente no suele estar preparado para un "multimundo". Tampoco la escuela lo está. Por ello es tan difícil realizar integraciones y más aún que éstas permanezcan en el tiempo. Sin embargo los que ingresan al mundo de la robótica podrán asombrarse con las múltiples relaciones curriculares que se le abren.Las aplicaciones matemáticas y geométricas y la investigación y experimentación de fenómenos físicos, son algunas de las más obvias. Pero también en plástica se podrán crear muñecos animados integrando el trabajo mecánico y de programación con técnicas de títeres. En geografía podrán construirse sistemas planetarios. En historia, maquetas simulando viajes de exploración.

¿Cómo implementar un programa de Robótica en una Institución Educativa media superior?

Se han diseñado y desarrollado las siguientes tres estrategias de implementación:
Desarrollo de una unidad colaborativa entre las áreas de Matemáticas, Ciencias y Literatura. Básicamente es una unidad de Introducción a la Robótica, donde colaborativamente cada una de las áreas desarrolla desde su perspectiva los aspectos de Historia y Usos de los Robots; los componentes de los Robots y el diseño de Robots. La transferencia de los conocimientos adquiridos en este proceso, se ve materializado al final de la unidad, donde los estudiantes construyen su propio móvil, el cual ha sido diseñado previamente por ellos mismos en la sección Diseño de Robots.
Desde el área de Tecnología e Informática. Se hace trabajo conjunto con los docentes del área de cada institución educativa, con el objeto de proponer y planificar actividades complementarias a las que actualmente se vienen desarrollando en cada plantel, y así introducir desde el área, los conceptos, el diseño y la construcción de modelos de robótica.
Formación de grupos de jóvenes investigadores en robótica. Esta estrategia va dirigida a los estudiantes de Educación Media que están interesados en profundizar en el campo de la robótica.
El trabajo del club se divide en cuatro etapas: iniciación, diseño de robots, construcción de robots y socialización. Una vez superada la etapa de iniciación, la dinámica del grupo se centra en un constante desarrollo de las siguientes tres etapas, según las metas del grupo.

Primera etapa iniciación
Esta parte sugiere algunas actividades que se pueden adelantar en el grupo de robótica. Estamos seguros que muchas de nuestras actividades, serán replanteadas y modificadas a medida que van adquiriendo experticia en este nuevo conocimiento.
Conceptualización con base en los preconceptos de los integrantes acerca de:

  •        Los robots
  •        Los robots en el mito
  •        En la edad media
  •        Los robots en la ciencia
  •        En Forma literaria, en cuanto a fabricación real
  •        Imagen de los robots
  •         Lecturas de Isaac Asimov “que es el hombre”
  •        Las 3 leyes de la robótica
  •        El hombre del bicentenario
  •        Que es un robot
  •        Que es la robótica
  •        Campos de la robótica
  •        Robots industriales
  •        Propiedades y características de los robots industriales
  •        Componentes generales de un robot industrial
  •        Modelo operacional de un robot industrial.
  •        Generaciones de robots industriales
  •    Robots no industriales: robots militares, robots promocionales, robots educacionales, robots médicos, robots domésticos o personales, robots de entretenimiento
  •    Diversidad de la robótica: los exoesqueletos, brazos mecánicos, los simuladores, vehículos a control remoto, robots juguete, brazos manipuladores educacionales, robots de suelo, sondas especiales, maniquíes programables, robots promocionales, brazos manipuladores industriales.

Segunda etapa diseño de un robot

  •          Se conforman grupos de interés para el prediseño de un prototipo de robot.
  •          Análisis de factibilidad sobre los prediseños.
  •          Mi prediseño ya existe? Como funciona?, que mejoras le quiero hacer?
  •          Organización del material requerido para la construcción.
  •          Estudio de materiales

Tercera etapa construcción
FASE MECÁNICA. Estructura anatómica del robot
v        ESTRUCTURAS Y RAMPAS
v          MOVIMIENTO CON OPERADORES MEACÁNICOS

  •   Operadores mecánicos sencillos
  •   Palancas, bielas, levas, transmisión de movimiento
v             OPERADORES Y ESTRUCTURAS DESMONTABLES

  •       Manivela-polea
  •             Biela-embolo
  •             Balancín-palanca
  •              Reductores de velocidad
FASE ELÉCTRICA
v        CONCEPTO DE ENERGÍA, existen 3 fuentes de energía fundamentales que son utilizadas para proveer de movimiento a los robots, la neumática, la hidráulica y la eléctrica.
v             MOVIMIENTO CON OPERADORES ELÉCTRICOS
ü  Circuito
ü  Pila
ü  Conductor
ü  Receptor
ü  Resistencia
ü  Interruptor
ü  Cortocircuito
ü  Motor eléctrico

FASE ELECTRÓNICA
v            SENSORES
v           CONVERTIDORES
v           TRANSDUCTORES
v           CIRCUITOS ELECTRÓNICOS
Sensores y la interfaz electrónica
Sensores: sin sensores un robot es tan solo una máquina. Los robots necesitan sensores para ubicar su espacio de trabajo y el espacio que están ocupando con su espacio de trabajo. Una vez determinado y separado el espacio propio del robot y su espacio de trabajo, ellos necesitan deducir que es lo que está pasando en su entorno y estar listos para reaccionar en función de las situaciones ante las cuales están siendo confrontados

FASE INFORMÁTICA. Control del robot
v          Programación
v         Operadores
v          Ciclos
v          Manejo de variables
v         Fallas más frecuentes de los robots

Cuarta etapa socialización
Realización de una feria de Robótica, donde los integrantes muestran sus productos a sus padres, compañeros de estudio y demás miembros de la comunidad educativa.
Otra posibilidad para integrar la robótica a la educación media superior consiste en la compra directa del Robot de acuerdo a las necesidades educativas de la institución o de la academia de estudio. En la página siguiente podemos encontrar una basta variedad de robots.

BIBLIOGRAFÍA
[1] Ruiz-Velasco Sánchez, Enrique. Ciencia y Tecnología a través de la Robótica Cognoscitiva. Centro de Estudios sobre la Universidad (CESU). UNAM. México
[2] Tomado de “La robótica pedagógica en los procesos de enseñanza y aprendizaje de las Matemáticas. Fundación Omar Dengo. Costa Rica
[3] Tomado de Robotics in the Classrom, Introduction to Robotics, Wright Patterson AFB, Ohio 45433
[4] Ruiz-Velasco Sánchez, Enrique. Robótica Pedagógica. Centro de Estudios sobre la Universidad (CESU). UNAM. México
CRÉDITOS:
Artículo Escrito por Mónica María Sánchez C. Ingeniera en Instrumentación y Control con conocimientos en Informática Educativa, estudios realizados de maestría en Ingeniería electrónica y computación e investigadora en las siguientes áreas: Evaluación Software Educativo, Robótica Educativa, Informática Educativa, Recursos y ambientes de aprendizaje.

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