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Construyendo un Brazo Robótico

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Construyendo con Robolab

En estos días hemos estado construyendo robots con el entorno Robolab de Lego, en los modos Pilot e Inventor, es un buen recurso para lograr que nuestros estudiantes construyan ss propios aprendizajes y solucionen problemas utilizando las TICs.

A continuación presentamos imagénes desarrolladas en clase.

Robotica con Lego - Robolab

Iniciamos esta entrada recordando que Robolab es un entorno de programación gráfico que permite controlar el bloque inteligente de LEGO RCX. Este software comercializado por LEGO está orientado al uso educativo con niños y jóvenes, con edades comprendidas entre 6 y 16 años, y utiliza una versión adaptada de LabVIEW, de National Instruments. EL software de Robolab está basado en iconos, que permiten crear diagramas que son los programas que controlan el RCX. Ofrece modos diferentes de programación adaptados al nivel de aprendizaje del alumnado: Pilot e Inventor. Además, ofrece el modo Investigator orientado a su uso en el laboratorio de ciencias.

Se puede trabajar en 3 modos:

Modo Pilot
Pilot es el nivel básico. Por medio de una serie de plantillas introduce a los más jóvenes en la lógica de la programación. Estas plantillas están protegidas, por lo que no pueden ser alteradas. Las modificaciones que se pueden hacer son pocas, pero garantiza que los programas siempre funcionarán, por lo que en muy poco tiempo pueden conseguirse resultados. El modo Pilot consta de cuatro niveles con dificultad creciente que abren el camino a utilizar Robolab

Modo Inventor
El modo Inventor constituye la segunda fase del aprendizaje. Usuarios y usuarias desarrollarán sus propios programas distribuyendo y enlazando en la ventana de diagramas una serie de iconos. Inventor consta de cuatro niveles. Las diferencias entre ellos se centran en las opciones que ofrece cada uno: el cuarto nivel es el que ofrece todo el potencial de Inventor y permite desarrollar complicadas aplicaciones.

Modo Investigator
El modo Investigator está diseñado para ser utilizado en el laboratorio de ciencias. Utiliza para ello una versión adaptada de LabVIEW. Convierte el RCX en una interesante herramienta de trabajo en aquellas experiencias que requieran recoger datos. Si utilizamos el RCX para recoger datos (por ejemplo, la evolución de la temperatura en el aula a lo largo de un día), Investigator nos ayudará a procesar dichos datos y a presentarlos. Además, permite editar por completo el informe de la experiencia, para imprimirlo a continuación, o si así se desea, convertirlo en una presentación por ordenador o en una página Web.

Actualmente hay dos versiones en venta: la 2.0 en castellano y la 2.5 en inglés. La 2.5 soporta la nueva torre de infrarrojos con conector USB y permite utilizar la cámara de vídeo de LEGO como sensor.

Construyendo un brazo robótico hidraúlico

En este apartado explicaremos paso a paso como se construye un brazo robótico hidraúlico.

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Tambien pueden verlo en:
http://issuu.com/roboticaeducativauigv2011/docs/brazorobotico

Constructivismo y Construccionismo

Las similitudes entre las teorías del construccionismo y el constructivismo, están dadas en la importancia que le dan a las condiciones externas-ambientales que combinadas con las capacidades internas del individuo facilitan el aprendizaje, así como la retroalimentación correctiva aplicada a la práctica. Sus diferencias se pueden observar en la forma como el estudiante percibe su actuar frente al aprendizaje. Las teorías cognitivistas “se concentran en las actividades mentales del estudiante que conducen a una respuesta y reconocen los proceso de planificación mental, la formulación de metas y la organización de estrategias” (shuell, 1986), la memoria tiene un lugar privilegiado en el proceso del aprendizaje, donde se guardan de forma organizada y significativa el conocimiento. Thompson, Simonson y Hargrave (1992, citado por Peggy A. Ertmer y Timothy j. Newby 1993).

En su dimensión de propuesta pedagógica; el constructivismo apunta a tener en cuenta el aprendizaje significativo, capacitar al aprendiz para que realice tareas asegurando consistencia, se aprende a realizar la tarea sin garantizar que se la mejor forma de realizarla, que el educando construya su propio aprendizaje, privilegiando las actividades realizadas por los alumnos; en tanto que el construccionismo favorece que el estudiante construya su propia realidad y la explicación es anárquica.

En el aspecto de la motivación, el constructivismo se basa en la expectativa interna y externa, se evidencia en los planes y metas como agentes activos de la acción, no se reconocen las necesidades individuales, busca masificar los procesos de aprendizaje, los aprendices pueden ser autónomos pero no contextualizan la información recibida; en tanto que el construccionismo tiene en cuenta las ideas previas, el alumno debe buscar información; puede perder el horizonte al dejar toda acción como determinación del propio aprendiz, el construccionismo busca Contextualizar mucho la información y puede llevar a la toma de decisiones que no contribuyen al proceso en el cual participan.

Desde el contexto, la primera teoría (constructivismo) integra al aprendiz a su entorno pero no permite una interacción con este, permitir que el estudiante se desempeñe en su entorno, permitiendo que este más motivado y se sienta más seguro de sí mismo, el aprendiz no puede contextualizar el conocimiento, pero no incentiva actividades que aborden la realidad social; de otro lado la segunda teoría favorece integración y retroalimentación con la comunidad circundante, favorecer la interacción y retroalimentación con el entorno hace que sea responsable de su realidad y de la realidad de su congéneres el aprendiz contextualiza el conocimiento pero actúa solo de acuerdo a sus intereses, incentiva actividades que abordan la realidad social y particulariza para fomentar el aprendizaje significativo.

Analizando el perfil o rol del maestro, se puede comprobar que desde el constructivismo el docente pretende cambiar las distribuciones mentales del estudiante permeando el conocimiento, permite suministrar procesos que le permiten adquirir el conocimiento, estudia donde debe comenzar el proceso y terminar, y el construccionismo se centra en la creación de herramientas cognitivas reconociendo las experiencias de los individuos. El conocimiento está ligado al contexto experiencias del educando, se asume el riesgo de no tener en cuenta las estructuras de aprendizaje de los mismos, Contextualizando las instrucciones a seguir desde la propia realidad anteriormente descrita.

En la evaluación constructivista se evalúa a través del análisis de procesos internos del educando, busca alcanzar objetivos planteados en la actividad escolar, la evaluación es de tipo objetiva, relacionan la nueva información con el conocimiento existente en la memoria, y en la evaluación construccionista se evalúa que el aprendizaje tenga lugar en ambientes reales especifica estrategias instruccionales que ayudarán al estudiante explorar temas y a pensar en un área determinada. La evaluación es más subjetiva, teniendo en cuenta la situación contextual del educando. Esta más dirigida hacia los procesos de construcción

En la metodología constructivista se enfatiza no tanto en los resultados sino en el proceso seguido, el aprendiz aprende a realizar una tarea, no enfatiza los resultados pero la motivación del logro y el éxito son importantes, comunica o transferir conocimiento a los estudiantes de manera eficiente y efectiva (Bednar et al., 99), y el construccionismo resalta el proceso interno de razonar construyendo su propio conocimiento. La conformidad es esencial y el pensamiento divergente, la correcta reestructuración del propio conocimiento. Debe basarse en las estructuras mentales, o esquemas, existentes en el estudiante. Ej: mapas conceptuales.

El papel de la memoria en el proceso constructivista se da como un proceso activo, resaltando el conocimiento, se ocupa de cómo la información es recibida, organizada, almacenada y localizada, cree que el conocimiento es independiente de la mente, con estrategias cognitivas se estructura, y organiza la información para su procesamiento, en tanto que el construccionismo está dirigido a la “creación de significados a partir de experiencias” (Bernard et al, 99). Lo que se conoce del mundo nace de la propia interpretación de las experiencias; el conocimiento debe ser significativo para que el estudiante, lo aprenda.

Lozano, armando explica que el constructivismo y el construccionismo han evolucionado, mostrando la importancia del constructo, en cuanto el conocimiento no se trasmite, si no que es producto de la elaboración mental, implicando una acción sobre nociones, juicios, concepciones previas, mediatizada por la interacción con los objetos y fenómenos de la naturaleza. La visión del constructivismo se hace construccionista cuando la construcción del conocimiento se hace a nivel interpsíquico, a nivel colectivo, promoviendo el desarrollo de ciertas capacidades y superando el énfasis en el aprendizaje memorístico de contenidos.


Fuente: http://es.shvoong.com/books/dictionary/2017410-constructivismo-construccionismo/#ixzz1QbN10its

La Robotica en la Educación

Conociendo la Robótica Educativa

La Robótica Educativa tiene como eje central la creación de un modelo robótico, por ello desarrolla habilidades motoras en el estudiante, estimulando su interés por las ciencias tecnológicas. Asimismo, se propicia que los estudiantes trabajen en equipo y practiquen el respeto mutuo privilegiando el aprendizaje inductivo y por descubrimiento guiado a través de situaciones didácticas construccionistas que plantea el docente.

Integrando la Robótica Educativa en el aula

Si la intención es utilizar esta herramienta en el proceso de enseñanza se debe tener en claro qué objetivos y/o capacidades podemos lograr para adecuarlo a un tema concreto o especialidad. Algunos objetivos generales a lograr en los estudiantes son:

•Desarrollar habilidades manuales.
•Desarrollar capacidades creativas.
•Desarrollar habilidades de grupo mediante la socialización y el trabajo colaborativo y en equipo.
•Desarrollar aprendizajes en forma recreativa y lúdica.
•Desarrollar principios de la ciencia mediante los experimentos.
•Propiciar el autodescubrimiento.
•Propiciar la asignación de responsabilidades.

Entonces, ¿cómo integro la Robótica Educativa?

La Robótica Educativa se puede usar como un objeto de aprendizaje o como medio de enseñanza – aprendizaje. Lo recomendable es utilizarla como medio de enseñanza - aprendizaje, tal como sucede con la computadora, para lo cual se debe planificar en las actividades educativas; en el desarrollo de los contenidos y capacidades teniendo en cuenta el carácter multidisciplinario y transversal de la Robótica Educativa.

El Dr. Víctor Castillo Ríos sostiene que la Robótica Educativa es un medio eficaz que además de motivar a los estudiantes, permite aprender de forma lúdica conceptos de las ciencias que muchas veces son muy complicados de entender para los estudiantes. De igual manera, asegura el Dr. Castillo, la Robótica Educativa desarrolla de forma sencilla capacidades intrínsecas en los estudiantes. De esta manera genera grandes expectativas y disposición en los estudiantes y docentes cuando la emplean.

Experiencias innovadoras en el Perú

La Dirección General de Tecnologías Educativas del Ministerio de Educación promueve un proyecto nacional para integrar la Robótica Educativa en el contexto actual de la Educación Básica Regular de manera sencilla, articulada y flexible. Al momento de articularla con el Diseño Curricular Nacional, la Robótica Educativa se presenta como un medio de aprendizaje que busca la transversalidad curricular en diversas áreas. De esa manera se puede aprovechar el aspecto multidisciplinario para aprender construyendo. Este proyecto generará oportunidades en la mejora de las estrategias de aprendizaje y, más aún, estará al alcance de todos los estudiantes y no solo de un sector de la población.

Todas estas experiencias han sido favorables en cuanto al mejoramiento de las condiciones de ambientes de aprendizaje y las oportunidades de acceder a herramientas tecnológicas innovadoras.

Finalmente, el uso de esta herramienta permite alcanzar logros significativos, integrando áreas, diversificando contenidos y herramientas en el desarrollo de la ciencia y tecnología. Es necesario planificar el uso de toda herramienta que innove estrategias e integre procesos educativos, tal como lo hace la Robótica Educativa y, más aún si se puede integrar lo lúdico con el aprendizaje formal. Para los docentes, es adecuado citar la frase de Albert Einstein: “Si buscas resultados distintos, no hagas siempre lo mismo”.



Fuente: http://www.perueduca.edu.pe/web/visitante/docentes/articulos2011/uso-de-la-robotica-educativa-como-medio-de-aprendizaje-tic-en-la-educacion

Clasificación de los robots

Robots de primera generación:
Dispositivos que actúan como "esclavo" mecánico de un hombre, quien provee mediante su intervención directa el control de los órganos de movimiento. Esta transmisión tiene lugar mediante servomecanismos actuados por las extremidades superiores del hombre, caso típico manipulación de materiales radiactivos, obtención de muestras submarinas, etc.

Robots de segunda generación:
El dispositivo actúa automáticamente sin intervención humana frente a posiciones fijas en las que el trabajo ha sido preparado y ubicado de modo adecuado ejecutando movimientos repetitivos en el tiempo, que obedecen a lógicas combinatorias, secuenciales, programadores paso a paso, neumáticos o Controladores Lógicos Programables. Un aspecto muy importante está constituido por la facilidad de rápida reprogramación que convierte a estos Robots en unidades "versátiles" cuyo campo de aplicación no sólo se encuentra en la manipulación de materiales sino en todo los procesos de manufactura, como por ejemplo: en el estampado en frío y en caliente asistiendo a las máquinas-herramientas para la carga y descarga de piezas. En la inyección de termoplásticos y metales no ferrosos, en los procesos de soldadura a punto y continúa en tareas de pintado y reemplazando con ventaja algunas operaciones de máquinas convencionales.

Robots de tercera generación:
Son dispositivos que habiendo sido construidos para alcanzar determinados objetivos serán capaces de elegir la mejor forma de hacerlo teniendo en cuenta el ambiente que los circunda. Para obtener estos resultados es necesario que el robot posea algunas condiciones que posibiliten su interacción con el ambiente y los objetos. Las mínimas aptitudes requeridas son: capacidad de reconocer un elemento determinado en el espacio y la capacidad de adoptar propias trayectorias para conseguir el objetivo deseado. Los métodos de identificación empleados hacen referencia a la imagen óptica por ser esta el lenguaje humano en la observación de los objetos, sin embargo no puede asegurarse que la que es natural para el hombre, constituye la mejor solución para el robot.

Fuente: http://www.dei.uc.edu.py/tai2002/IA/clasificacion.htm

Breve historia de la robótica.

Por siglos el ser humano ha construido máquinas que imiten las partes del cuerpo humano. Los antiguos egipcios unieron brazos mecánicos a las estatuas de sus dioses. Estos brazos fueron operados por sacerdotes, quienes clamaban que el movimiento de estos era inspiración de sus dioses. Los griegos construyeron estatuas que operaban con sistemas hidráulicas, los cuales se utilizaban para fascinar a los adoradores de los templos.

Durante los siglos XVII y XVIII en Europa fueron construidos muñecos mecánicos muy ingeniosos que tenían algunas características de robots.

Jacques de Vauncansos construyó varios músicos de tamaño humano a mediados del siglo XVIII. Esencialmente se trataba de robots mecánicos diseñados para un propósito específico: la diversión.

En 1805, Henri Maillardert construyó una muñeca mecánica que era capaz de hacer dibujos. Una serie de levas se utilizaban como ‘ el programa ’ para el dispositivo en el proceso de escribir y dibujar. Éstas creaciones mecánicas de forma humana deben considerarse como inversiones aisladas que reflejan el genio de hombres que se anticiparon a su época. Hubo otras invenciones mecánicas durante la revolución industrial, creadas por mentes de igual genio, muchas de las cuales estaban dirigidas al sector de la producción textil. Entre ellas se puede citar la hiladora giratoria de Hargreaves (1770), la hiladora mecánica de Crompton (1779), el telar mecánico de Cartwright (1785), el telar de Jacquard (1801), y otros.

El desarrollo en la tecnología, donde se incluyen las poderosas computadoras electrónicas, los actuadores de control retroalimentados, transmisión de potencia a través de engranes, y la tecnología en sensores han contribuido a flexibilizar los mecanismos autómatas para desempeñar tareas dentro de la industria. Son varios los factores que intervienen para que se desarrollaran los primeros robots en la década de los 50’s. La investigación en inteligencia artificial desarrolló maneras de emular el procesamiento de información humana con computadoras electrónicas e inventó una variedad de mecanismos para probar sus teorías.

No obstante las limitaciones de las máquinas robóticas actuales, el concepto popular de un robot es que tiene una apariencia humana y que actúa como tal. Este concepto humanoide ha sido inspirado y estimulado por varias narraciones de ciencia ficción.

Una obra checoslovaca publicada en 1917 por Karel Kapek, denominada Rossum’s Universal Robots, dio lugar al término robot. La palabra checa ‘Robota’ significa servidumbre o trabajador forzado, y cuando se tradujo al ingles se convirtió en el término robot. Dicha narración se refiere a un brillante científico llamado Rossum y su hijo, quienes desarrollan una sustancia química que es similar al protoplasma. Utilizan ésta sustancia para fabricar robots, y sus planes consisten en que los robots sirvan a la clase humana de forma obediente para realizar todos los trabajos físicos. Rossum sigue realizando mejoras en el diseño de los robots, elimina órganos y otros elementos innecesarios, y finalmente desarrolla un ser ‘ perfecto ’. El argumento experimenta un giro desagradable cuando los robots perfectos comienzan a no cumplir con su papel de servidores y se rebelan contra sus dueños, destruyendo toda la vida humana.

Entre los escritores de ciencia ficción, Isaac Asimov contribuyó con varias narraciones relativas a robots, comenzó en 1939, a él se atribuye el acuñamiento del término Robótica. La imagen de robot que aparece en su obra es el de una máquina bien diseñada y con una seguridad garantizada que actúa de acuerdo con tres principios.

Estos principios fueron denominados por Asimov las Tres Leyes de la Robótica, y son:

1.Un robot no puede actuar contra un ser humano o, mediante la inacción, que un ser humano sufra daños.
1.Un robot debe de obedecer las ordenes dadas por los seres humanos, salvo que estén en conflictos con la primera ley.
1.Un robot debe proteger su propia existencia, a no ser que esté en conflicto con las dos primeras leyes.
Consecuentemente todos los robots de Asimov son fieles sirvientes del ser humano, de ésta forma su actitud contraviene a la de Kapek.

Fuente: http://www.monografias.com/trabajos6/larobo/larobo.shtml

¿Qué es la Robotica?

La robótica es un concepto de dominio publico. La mayor parte de la gente tiene una idea de lo que es la robótica, sabe sus aplicaciones y el potencial que tiene; sin embargo, no conocen el origen de la palabra robot, ni tienen idea del origen de las aplicaciones útiles de la robótica como ciencia.

La robótica como hoy en día la conocemos, tiene sus orígenes hace miles de anos. Nos basaremos en hechos registrados a través de la historia, y comenzaremos aclarando que antiguamente los robots eran conocidos con el nombre de autómatas, y la robótica no era reconocida como ciencia, es mas, la palabra robot surgió hace mucho después del origen de los autómatas.

Desde el principio de los tiempos, el hombre ha deseado crear vida artificial. Se ha empeñado en dar vida a seres artificiales que le acompañen en su morada, seres que realicen sus tareas repetitivas, tareas pesadas o difíciles de realizar por un ser humano. De acuerdo a algunos autores, como J. J. C. Smart y Jasia Reichardt, consideran que el primer autómata en toda la historia fue Adán creado por Dios. De acuerdo a esto, Adán y Eva son los primero autómatas inteligentes creados, y Dios fue quien los programó y les dio sus primeras instrucciones que debieran de seguir. Dentro de la mitología griega se puede encontrar varios relatos sobre la creación de vida artificial, por ejemplo, Prometeo creo el primer hombre y la primer mujer con barro y animados con el fuego de los cielos. De esta manera nos damos cuenta de que la humanidad tiene la obsesión de crear vida artificial desde el principio de los tiempos. Muchos han sido los intentos por lograrlo.

Los hombres creaban autómatas como un pasatiempo, eran creados con el fin de entretener a su dueño. Los materiales que se utilizaban se encontraban al alcance de todo el mundo, esto es, utilizaban maderas resistentes, metales como el cobre y cualquier otro material moldeable, esto es, que no necesitara o requiriera de algún tipo de transformación para poder ser utilizado en la creación de los autómatas.

Estos primeros autómatas utilizaban, principalmente, la fuerza bruta para poder realizar sus movimientos. A las primeras maquinas herramientas que ayudaron al hombre a facilitarle su trabajo no se les daba el nombre de autómata, sino más bien se les reconocía como artefactos o simples maquinas.

Fuente: http://www.monografias.com/trabajos6/larobo/larobo.shtml