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Educación Secundaria

Publicado el 3 de julio de 2015 | por carlosrodp

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La robótica y la impresión 3D

Datos del Proyecto

Nombre del proyecto: LA ROBÓTICA E IMPRESIÓN EN 3D
Centro (donde se desarrolla la experiencia): I.E.S. HERMANOS MACHADO
Localidad y provincia: DOS HERMANAS (SEVILLA)
Nombre del docente que coordina el proyecto: CARLOS ALBERTO RODRÍGUEZ PARRALES
Estudiantes a los que va dirigido (nivel(es)/curso(s)): ESTUDIANTES DE 1º Y 2º DE E.S.O.
Número de estudiantes: 17

Descripción de la Experiencia

El proyecto que presentamos este curso desde el IES Hermanos Machado continúa con la temática de la robótica que iniciamos el curso pasado, aunque hemos incorporado la tecnología de impresión 3D al proyecto.

La robótica es un tema que despierta mucho interés entre el alumnado, dado que despierta su imaginación y esto permite que el aprender sea mucho más sencillo dado que el intentar llevar sus ideas a la práctica se haga con todo su potencial disponible. Con la robótica nos podemos acercar a muchos temas de manera divertida y práctica, consiguiendo: interpretar manuales y esquemas de montaje; utilizar distintas herramientas como destornilladores, alicates, pinzas…; emplear ruedas, engranajes y articulaciones móviles para transmitir el movimiento; comprender el funcionamiento de los sensores, que permiten al robot tomar información de lo que les rodea; entender y aplicar mecanismos actuadores (servos, motores paso a paso, zumbadores, leds,…) para conseguir que los robots realicen tareas; o iniciarse en la programación visual, mediante la programación del comportamiento de los robots.

También vamos a dedicar algunas sesiones a la temática de la impresión 3D, que es un asunto muy en relación con la robótica. La aproximación a esta tecnología permite que los alumnos vean que los mismos conceptos aplicados en robótica se aplican en la construcción de impresoras 3D. Estas impresoras se basan en una unidad de proceso que controla varios motores que finalmente mueven en el espacio un inyector de material plástico fundido que permite la creación de objetos físicos a partir de modelos 3D diseñados en el ordenador. Todo esto permitirá a los alumnos conseguir: utilizar software de diseño de piezas en 3 dimensiones; aplicar escalados y vistas a los modelos diseñados; utilizar figuras geométricas con volumen en el diseño de modelos (conos, prismas, esferas, pirámides, cilindros, …); ver las distintas partes que componen una impresora 3D; o diferenciar los distintos materiales plásticos y las técnicas utilizadas en impresión 3D.

Para la realización del proyecto disponemos de dos robots LEGO de la serie RCX, otro modelo de LEGO de la serie EV3 y hemos incorporado dos robots BQ Beetle.

A los robots de LEGO se debe el auge actual de la robótica educativa y la verdad es que son robots muy versátiles, fáciles de montar y con una curva de aprendizaje muy pronunciada.

Por otro lado los robots de BQ -empresa de tecnología española que ya diseñaba y fabricaba smartphones, tablet e impresoras 3D- , se ha incorporado a la robótica educativa con gran éxito, siendo complicado incluso el conseguir los BQ Beetle debido a la falta de existencias. Gran parte de las piezas de estos robots, prácticamente todo lo que no es electrónica, están realizadas mediante técnica de impresión 3D y además comparten los modelos 3D en su web para que quien quiera pueda imprimirse su propio robot.

Metodología utilizada: Aprendizaje por proyectos

Para llevar a cabo el trabajo a realizar hemos utilizado la metodología de aprendizaje por proyectos adaptada a nuestro caso particular, de manera que en cada sesión vamos a seguir este esquema de trabajo:

Fase de definición de objetivos (15-20 minutos)

  • Comentamos entre todos los logros conseguidos en la sesión anterior. Los apuntamos en la pizarra y nos sirven como base para plantear los retos del día y para refrescar en la memoria lo que se hizo.
  • Presentación inicial de los conceptos a trabajar en la sesión actual. El profesor introduce algunos conceptos nuevos y facilita enlaces de internet donde investigar y ampliar dichos conceptos. Sólo se da la idea, no se trata de una explicación magistral, el objetivo es dirigir a los alumnos hacia las fuentes del conocimiento perseguido. Esto se va a hacer de la forma más amena posible utilizando en la mayoría de los casos material audiovisual como fotografías y vídeos.
  • Definición los objetivos del día, propuestos por el profesor, pero aceptando las modificaciones o nuevas propuestas de los alumnos. Al aceptar las propuestas de los alumnos se consigue una implicación mayor y un porcentaje más elevado de probabilidades de que se lleve a cabo, porque se trata de desarrollar su propia idea.
  • División del trabajo y conformación de grupos de trabajo. En cada sesión se han establecido grupos de trabajo distintos, dejando que se agruparan según sus intereses y afinidades. Esto también con el objetivo de conseguir la máxima motivación posible.

Fase de ejecución (dos horas y veinte minutos)

  • Cada grupo de alumnos se reparte el trabajo individualmente o por parejas para llevar a cabo la tarea asignada: montar el robot, buscar piezas, preparar la pista de pruebas,… En la mayoría de los casos al final todos hacen de todo, ya que se apoyan unos a otros en la consecución del objetivo.
  • Aproximadamente tras una hora de trabajo hacemos un descanso de 15-20 minutos. Bajamos al patio para hacer la merienda e incluso nos da tiempo para jugar un mini partidillo de fútbol o baloncesto.
  • Tras el descanso se continúa con la tarea hasta que queden unos 15 o 20 minutos para terminar.

Fase de resultados (15 a 20 minutos)

  • En esta fase los alumnos se lo pasan muy bien, porque ponemos en común lo realizado y nos dedicamos a hacer vídeos y fotografías de lo que han obtenido.
  • En los vídeos se les pide que hagan una presentación de lo conseguido y aunque algunos sean tímidos finalmente la mayoría se lanza a dar su explicación de lo realizado.
  • Siempre la última tarea antes de irnos es recoger todo el material y ordenar el aula.

Primera sesión

A la primera sesión se invitó a los padres para hacerles una pequeña presentación del proyecto y que vieran que tipo de cosas íbamos a trabajar.

Tras esto comenzamos el trabajo en sí, para ello se expuso una pequeña introducción a los robots y planteamos una serie de objetivos a realizar, que en esta sesión consistían en: montaje básico de LEGO RCX tipo plataforma con ruedas; montaje básico de LEGO EV3 tipo plataforma con ruedas; conexión de sensores al “ladrillo”; conexión de actuadores al “ladrillo”; y pruebas básicas de funcionamiento de motores servo.

Para esta sesión no dispusimos de los robots BQ Beetle ya que, aunque estaban encargados en una tienda on-line, estaban sin existencias y esperando suministros.

Segunda sesión

En esta sesión se introdujeron muchos objetivos y conceptos nuevos: introducción al software de programación; carga y ejecución de programas en los robots; bloques básicos de programación; retos básicos a realizar con los robots:

a) Avance temporizado. El robot avanza durante un tiempo determinado en línea recta, por ejemplo 5 segundos.
b) Circuito cerrado. El robot realiza un recorrido en circuito cerrado, es decir realiza un recorrido y vuelve al punto de salida.
c) Sensor de presión, avance y retroceso al detectar obstáculo. El robot avanza hasta que detecta un obstáculo con el sensor de presión y entonces retrocede.
d) Sensor de infrarrojos, avance y cambio de dirección al detectar obstáculo a una distancia determinada. El robot armado con un sensor de infrarrojos avanza hasta detectar un obstáculo a distancia, por ejemplo 10 cm, y entonces realiza un giro de 90 grados para continuar avanzando en otra dirección.

Imagen de Shutterstock.

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