robotica-educativa
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Seminario Internacional Tecnologas de Informacin y Comunicaciones aplicadas a la Educacin La Robtica Educativa
Autor: Mauricio Galvez Legua [email protected]
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La era del conocimiento Antes el trabajo era manual (fuerza)Escribir Leer Calcular
Herramientas de trabajo:
Solucionar mi problema (particular) Tecnologa2
La era del conocimiento Ahora el trabajo es mental (inteligencia) Escribir (procesador de texto) Leer e interpretar grficos Calcular (hoja de clculo) Programar (celulares, PDA, lavadoras, etc). Herramienta de trabajo: la computadora Solucionar el problema (general) Tecnologa y Ciencia
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Evolucin de Sistemas AutomticosRobotizacin
Tercera Revolucin Industrial
Automatizacin
Primera y Segunda Revolucin Industrial Edad de los Metales Edad de Piedra
Mecanizacin
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Qu es la Robtica? La robtica es una ciencia aplicada que se ocupa del estudio, desarrollo y aplicaciones de los robots. Una caracterstica de la robtica es que es un rea interdisciplinaria, esto quiere decir que es el resultado de la interaccin de varias disciplinas:
Robtica
=
Mecnica
+
Electrnica
+
Informtica
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Qu es un robot?Un robot es un dispositivo electrnico - mecnico, con capacidad de movimiento y accin, con cierto grado de autonoma, que desempea tareas en forma automtica y que exhiben inteligencia computacional y es programable. La palabra robot puede referirse tanto a mecanismos fsicos como a sistemas virtuales de software, aunque suele aludirse a los segundos con el trmino de bots. En este curso emplearemos la palabra robot para referirnos a mecanismos fsicos.
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Cmo trabaja un robot? Un robot trabaja realizando tres etapas:Es la manera en que el robot toma conocimiento de su estado y la relacin con el entorno que lo rodea.
Procesar
Procesa la informacin y en funcin a su programacin toma decisiones. Medio por el cul realiza una accin fsica.
Percibir
Actuar7
Morfologa de un robot La forma de un robot normalmente est relacionando con la apariencia de los seres humanos o animales. En el siguiente grfico podemos observar la relacin que existe entre un brazo robtico y el cuerpo de un ser humano.
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Esquema general de un robotMotores Switches Subsistema de Actuadores Pistones
Subsistema de Control
Subsistema elctrico Subsistema mecnico Elemento terminal Subsistema de Sensores
Inclinacin
Proximidad
Presin
Sonido9
Qu es la Robtica? La Robtica es una ciencia aplicada que se ocupa del estudio, desarrollo y aplicaciones de los robots. Una caracterstica de la robtica es que es un rea interdisciplinaria, esto quiere decir que es el resultado de la interaccin de varias disciplinas:
Mecnica
Electrnica
Informtica
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Robtica Educativa La Robtica Educativa es un medio de aprendizaje, en el cual la principal motivacin es el diseo y las construcciones de creaciones propias. Estas creaciones se dan en primera instancia de forma mental y posteriormente en forma fsica, las cuales son construidas con diferentes tipos de materiales y controladas por un sistema computacional. El Aprendizaje est ntimamente ligado al hacer. Se trata de una experiencia activa de construccin de conocimiento. Hacer es: escribir, diagramar, investigar, probar, intentar, equivocarse, etc.11
Robtica Educativa Permite construir las propias representaciones del entorno que nos rodea, facilitando un mejor entendimiento del mundo real. Anima a pensar creativamente, analizar situaciones y aplicar el pensamiento crtico y habilidades para resolver problemas reales. Estimula la imaginacin y creatividad y desarrolla de la concentracin y habilidades manuales. Permite ingresar a la ciencia por la puerta de la experimentacin, adems de provocar una inquietud por el razonamiento cientfico. Permite dotar al estudiante de un espacio controlado en donde puede cometer errores y estos no generen perjuicio en 12 el propio estudiante.
Robtica Educativa La robtica educativa, tal como se conoce ahora, surgi en el seno de uno de los mayores centros de produccin mundial del conocimiento: El Instituto Tecnolgico de Massachusetts (MIT), y la persona encargada de hacerlo fue el cientfico y educador Seymour Papert, creador del primer software de programacin para nios denominado LOGO y colega en Viena del clebre Jean Piaget.
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Fases de la robtica educativa La actividad de trabajar con la robtica educativa la podemos dividir en fases; esto es, actividades relativamente independientes entre s que definen una accin manual o intelectual en la ejecucin de la robtica educativa.
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Fases de la robtica educativa Colocando en orden lgico las 5 fases tenemos:
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Fase: Disear La idea y su representacin basada en la necesidad de resolver algn problema, dar origen al desarrollo de una maqueta, modelo, diseo. Usando ejemplos de la realidad (imitacin). Usando la imaginacin para crear algo nuevo. Se debe plasmar la idea en un medio fsico (bosquejar la posible solucin). Ejemplo: Dibujar en un papel.
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Fase: Construir En base al diseo planteado se empezar a construir una solucin al problema, valindose de piezas, sensores y conexiones. Introducir el tema de la robtica primero como un juego para armar modelos bsicos, los cuales son representaciones de cosas del entorno cotidiano: casa, puente, etc. Armar modelos intermedios los cules sean representaciones de cosas o seres vivos de la naturaleza. Ejemplo: el len, el cocodrilo, el sapo, etc. Se busca representar la naturaleza en forma artificial. Armar modelos avanzados que son representaciones de mecanismos o equipos de la industria, creaciones propias, etc.
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Fase: Programar Basada en el uso de un software de fcil uso (iconogrfico), que permita programar los movimientos y el comportamiento en general del modelo robtico. Pensar en una solucin al problema planteado (creatividad). Plasmar la solucin pensada en una secuencia no ambigua, finita y ordenada de pasos (instrucciones) que han de seguirse para resolver el problema (algoritmo).
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Fase: Programar Definir la estructura de datos que se requiere para solucionar el problema. Traducir el algoritmo en una secuencia de instrucciones que deben ser ingresados al subsistema de control del modelo robtico (lenguaje iconogrfico). Ingresar el programa en el subsistema de control del modelo robtico (puede ser en forma manual mediante el uso del teclado que tiene el cerebro o mediante la transferencia desde un computador).
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Fase: Probar Verificar visualmente que el modelo implementado funciona. Comprobar que su funcionamiento cumple con un conjunto de especificaciones, puede ser estndares, modelo matemtico, etc.
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Fase: Documentar y compartir Una vez que se ha probado el modelo y que funciona como lo hemos diseado, entonces debemos documentar el trabajo desarrollado. Esto se puede hacer de varias maneras: Dibujo a mano alzada, etc. Procesador de textos, editor de grficos, etc. Software especializado: MLCAD, Lego Digital Designer, etc.
MLCAD (Mike's LEGO Computer Aided Design) - Mike Lachmann21
Fase: Documentar y compartir La documentacin tambin nos sirve para algo muy importante: el compartir nuestro trabajo con los dems, de esa manera difundimos el conocimiento. Ejemplo: El programa Scratch es un lenguaje de programacin orientado a objetos. Fue desarrollado por el The Lifelong Kindergarten group" en el Media Lab del MIT (Massachussets Institute of Tecnology) por un equipo dirigido por Mitchel Resnick. La forma de trabajar con Scratch es: Imaginar, programar y compartir.
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Fases de la robtica educativa Finalmente estas 5 fases de relacionan segn el siguiente diagrama de flujo:
Disear
Construir
Programar
Probar
Documentar y compartir
No
Funciona bien?
Si
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La robtica educativa y el mtodo cientfico El mtodo cientfico es el conjunto de pasos fijados de antemano por una disciplina con el fin de alcanzar conocimientos vlidos mediante instrumentos confiables. Trata de protegernos de la subjetividad en el conocimiento.
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La robtica educativa y el mtodo cientfico Es una secuencia estndar para formular y responder a una pregunta: Observacin: Es aplicar atentamente los sentidos a un objeto o a un fenmeno, para estudiarlos tal como se presentan en realidad. Problema: Se define cual es el problema o lo que se intenta explicar. Hiptesis: Planteamiento de una explicacin o solucin al problema. Experimentacin: Probar la hiptesis. Conclusiones: De comprobarse la hiptesis se elabora una nueva teora.
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La robtica educativa y el mtodo cientficoHiptesis Experimentacin (Prueba de hiptesis) Conclusiones (Nuevas teoras) Publicar resultados de investigacin
Observacin
Problema
Modelar, predecir (sustento matemtico)
Disear
Construir
Programar
Probar
Documentar y compartir
No
Funcion a bien?
Si26
Kit de robtica WeDoWeDO (Comercial) WeDO (MED)
Programa Actuadores y sensores Controlador Piezas
WeDO y Scratch
WeDO y Scratch
Motor, sensor de Motor, sensor de movimiento y de movimiento y de inclinacin. inclinacin. Laptop XO y PC Laptop XO y PC
158 piezas
208 piezas
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Kit de robtica WeDo208 piezas de las ms variadas: Viene con una cartilla para el inventario. Es recomendable que antes y al finalizar la clase se haga el inventario de piezas. Sensores y actuadores: Permite dar movimiento a los modelos y sensar caractersticas fsicas. Actuador: Motor Software de programacin WeDo versin 12: Viene en una memoria USB de X Gbytes, lista para ser instalad en las Laptop XO
Sensor de distancia Finalmente al unir componentes tenemos: todos los
La cantidad y variedad de piezas permiten armar diversos modelos:
Sensor de Inclinacin
Hub: Permite conectar el motor y los sensores a la computadora. El hub se conecta a la Laptop XO mediante un puerto USB
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Modelos bsicos con WeDO El kit de WeDO viene con 12 modelos bsicos para ser armados: Pjaro volador Mono percusionista Pjaros danzarines Barco navegante Gigante colgante Aficin ruidosa Cocodrilo hambriento Len rugiente Chutador a gol Portero parapelotas Avin de rescate Hilador inteligente29
Software WeDoEl lenguaje de programacin esta basado en iconos (grficos) lo que facilita su uso.Permite visualizar las fichas de contenidos. Cuando se conecta el hub, motor o algn sensor, el software lo reconoce.
Cada mdulo de WeDo incluye una memoria USB con el software para ser instalado en la Laptop XO.Permite crear proyectos, grabar o cerrar los existentes para modificarlos.
Icono para detener el programa
Girar el motor en sentido horario
Girar el motor en sentido antihorario
Sensor de inclinacin
Sensor de distancia
Comando para repetir
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Ejemplos de la aplicacin de la robtica educativa en primariaConstruir mis ideas
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Disear: Sapo
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Disear: SapoVer video
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Disear: Tortuga
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Disear: TortugaEn diseo Producto final
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Disear: Pelicano
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Disear: PelicanoVer video
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Disear: Esquiador
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Disear: Esquiador
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Disear: EsquiadorVer video Manual de construccin
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Muchas gracias [email protected] Julio 2011
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