PDF de programación - Taller de Robótica en la escuela

TALLER DE ROBÓTICA EN LA ESCUELA

Rubén D. Maza – Eusebio A. Méndez – Juan A. Torres – Gustavo A. Mamaní
[email protected] – [email protected] – [email protected]

Laboratorio de Robótica Aplicada (LABRA)

Sede Regional Orán – Universidad Nacional de Salta (UNSA)


Abstract
El presente trabajo describe la experiencia realizada en un Taller de Robótica para alumnos
de 7mo Grado de una escuela pública de la ciudad de Orán (Salta). Dicho Taller se efectuó
en el marco del Proyecto de Extensión “Aprendiendo a Pensar con Robótica Educativa”, y
para la construcción de los robots del tipo autónomos móviles se utilizó un prototipo de kit
diseñado en el Proyecto de Investigación: “Desarrollo de un Kit para la Construcción de
Robots Autónomos Móviles Orientado a la Enseñanza y la Investigación” del Laboratorio de
Robótica Aplicada (LABRA).
El Taller de Robótica consistió en un encuentro semanal en la Sala de Computación de la
escuela de tres horas, durante el primer cuatrimestre del presente año, contando con un
cupo de veinticinco alumnos, organizados en cinco grupos de trabajo para la resolución de
un determinado problema. Internamente cada uno de los grupos realizaba la distribución de
tareas, como ser el diseñar la forma del robot, determinar los sensores a utilizar, desarrollar
los algoritmos de control, etc. Los programas eran realizados en el lenguaje xLOGO, y
posteriormente eran traducidos al lenguaje mikroPASCAL para poder finalmente ser
grabados en el microcontrolador del robot (de la familia de los PIC).-


Palabras Claves: Robótica Educativa – xLOGO – Microcontroladores – mikroPASCAL


Objetivos de la Comunicación
Relatar la experiencia de la enseñanza de la Robótica Educativa (la actividad de diseño y
construcción de robots con fines pedagógicos) en una escuela pública de enseñanza
primaria, utilizando para ello un kit robótico que utiliza elementos accesibles y de bajo costo,
y que permite una fácil programación mediante el uso de lenguajes similares a LOGO y
PASCAL, facilitando de esta manera la posibilidad concreta y efectiva de incorporar la
Robótica Educativa en la currícula escolar.


Desarrollo
A)
Como docentes de materias del primer año en carreras que comprenden a las ciencias
“duras” (Matemática, Física, Computación, etc.), comprobamos que un gran porcentaje de
los alumnos que ingresan a la universidad no lograron desarrollar el pensamiento lógico y la
capacidad de abstracción, un objetivo fundamental de la enseñanza en la escuela en todos
sus niveles. Así también las estadísticas muestran que sólo un tercio de los ingresantes se
inclinan por las carreras que son consideradas estratégicas para el desarrollo de un país, y
que son las que más demanda tienen en el mercado laboral a nivel mundial actualmente,
como las ingenierías y las informáticas.
Como complemento de esta situación podemos decir que tampoco se observa en la
sociedad actual una “predisposición” a la abstracción y al pensamiento lógico, empezando
por la Matemática y terminando en la Filosofía, y sin abstracción y pensamiento lógico no
hay desarrollo tecnológico ni científico, ni tampoco tendremos ciudadanos reflexivos con
sentido crítico y autonomía intelectual, que sean capaces de contribuir en la construcción de
una sociedad más justa, democrática y solidaria.
El resultado entonces es que nuestros alumnos no aprenden a pensar; y en plena “era del
conocimiento”, los que no sepan pensar serán los analfabetos de este nuevo milenio.
Tampoco en la escuela logran desarrollar la comprensión lectora ni la expresión oral, lo que

Introducción



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los transforma en futuros discapacitados verbales; y si a estos resultados le sumamos los
altos índices de repitencia y deserción, llegamos a la conclusión de que la educación actual
está en crisis.
Y es en este contexto que debemos plantear la oportunidad de tender hacia una nueva
escuela, que responda a las necesidades de este nuevo siglo y a los retos que presenta la
tecnología, y que tenga como objetivo final el desarrollar una “cultura del pensamiento” en
un sistema educativo con inclusión, equidad y calidad.
Como un pequeño aporte para tratar de revertir la situación planteada precedentemente,
desde el Laboratorio de Robótica Aplicada (LABRA) de la Sede Regional Orán de
Universidad Nacional de Salta (UNSA) decidimos difundir la Robótica Educativa (RE) como
una herramienta pedagógica, pues consideramos que ella representa un aporte válido y un
ejemplo concreto de la utilización correcta, adecuada y pertinente de la tecnología en la
Educación, puesto que fomenta el desarrollo de la capacidad de abstracción y el
pensamiento lógico formal de los alumnos.

Y con la finalidad de hacer viable y accesible este objetivo, y como una alternativa al uso de
los kits robóticos comerciales, este equipo de trabajo desarrolló bajo la modalidad “open
source” (tanto a nivel hardware como software), un kit económico que tiene las siguientes
características: modular, polimórfico, reconfigurable, de fácil programación y que utiliza
materiales y componentes accesibles y de bajo costo, y que puede ser empleado en la
enseñanza de la RE en las escuelas de nivel primario y secundario, e incluso ser utilizado
en cursos de Introducción a la Programación a nivel universitario, posibilitándose de esta
manera la implementación y puesta en práctica de los conceptos teóricos de la RE.

Para completar el objetivo de difundir la RE con el kit desarrollado, se implementó un Taller
de Robótica para alumnos de 7mo Grado en la escuela provincial “Osvaldo Burela” de la
ciudad de Orán (Salta). El taller consistió en un encuentro semanal en la Sala de
Computación de la escuela de tres horas de duración, durante el primer cuatrimestre del
presente año, contando con un cupo de veinticinco alumnos. Los temas abordados en el
Taller fueron los siguientes:

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B) ¿Qué es un Robot?
En la literatura especializada abundan las definiciones sobre lo que es un robot, pues cada
autor propone su propia definición. En el caso de este Taller y conjuntamente con los
alumnos, elaboramos la siguiente definición: “Un robot es una máquina con componentes
electrónicos y mecánicos, dotado de elementos para percibir su entorno y diseñado para
actuar en el mismo con una determinada capacidad de decisión”. De la definición propuesta
surge que un robot tiene las “capacidades” de percepción, decisión y acción, que están
relacionadas como se muestra en la Figura 1.



¿Qué es un Robot?
Reseña Histórica de la Robótica
Componentes de un Robot
Sensores y Actuadores
Programación de Robots
El lenguaje LOGO
Resolución de Problemas con Robots
Diseño y Construcción de un Robot Seguidor de Líneas

Figura 1: Capacidades de un Robot



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Es decir que básicamente, el robot constantemente está sensando y actuando con el
entorno en el que se encuentra (Figura 2). Esa capacidad de percepción está dada por el
uso de sensores que pueden captar determinados parámetros del ambiente, como ser: luz,
temperatura, presión, proximidad, etc. El hecho de decidir de manera autónoma la acción a
realizar, en un determinado instante, está dada por el programa de control que posee. Esto
implica que si cambiamos el programa de control, el robot podrá realizar una tarea
totalmente distinta, lo que nos brinda infinitas posibilidades de aplicación. Y la utilización de
elementos denominados actuadores, permiten al robot desarrollar alguna acción como ser:
desplazarse, girar, manipular algún objeto, etc.



Figura 2: El Robot y su Entorno


Desde un punto de vista esquemático (Figura 3), un robot está compuesto por tres capas,
las cuales son:

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La Capa Física contiene el hardware del robot, esto es, la estructura mecánica (chasis,
ruedas, etc.) y los circuitos electrónicos (de control, de potencia, etc.).-

La Capa de Control implementada en el programa (software) de control que permite
dotar al robot de la capacidad de realizar alguna tarea en su medio ambiente.-

La Capa de Entrada/Salida permite interactuar al robot con su entorno (el mundo real),
y que está compuesta por los sensores (de luz, de contacto, infrarrojos, ultrasonidos,
etc.) y los actuadores (motores, brazos, pinzas, etc.).-


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Figura 3: Arquitectura Conceptual de un Robot


C) Marco Teórico de la Robótica Educativa
El uso de la tecnología en la educación es una tendencia irreversible que se acentúa cada
vez más, pero “más tecnología” no implica “mejor educación” pues aquella es en última
instancia una herramienta, constituyendo lo más importante el abordaje pedagógico que se
utilice para su incorporación en el proceso de aprendizaje. En ese sentido la RE es una
propuesta válida para lograr el “aprender a pensar” por parte de los alumnos utilizando la



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tecnología (robots en este caso), pues tiene como basamento un conjunto de sólidas teorías
educativas elaboradas durante el siglo XX, las cuales son:

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El Constructivismo de Piaget: El conocimiento se construye progresivamente gracias a
la interacción entre el alumno y el medio….

El Construccionismo de Papert: Y la mejor manera de lograr dicha construcción es
construyendo algún “objeto para pensar”….

El Aprendizaje Significativo de Ausubel: Que posea un contenido de real interés para el
alumno…


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La Zona de Desarrollo Próximo de Vigotsky: Y con