CASA ECODOMÓTICA
Datos del Proyecto
Descripción de la Experiencia
Un grupo de alumnos/as de 3º de ESO del IES ODIEL de Gibraleón y del IES PUERTA DEL ANDÉVALO de San Bartolomé de la Torre van a diseñar y a construir una casa que sea Domótica y Ecológica. Un modelo a escala de una casa, que utilizando la domótica, sea lo más ecológica y sostenible posible.
Para automatizar la vivienda se utilizaran varios kits de Robótica LEGO MINDSTORMS, incluidos los ladrillos inteligentes, diversos sensores y todo tipo de piezas de construcción. O bien se construirá un modelo de casa unifamiliar con jardín a escala con diversos paneles de madera; o bien se montarán sobre elementos reales del aula, como ventanas o puertas.
Los sistemas que se automatizarán, que permitirá un ahorro energético y una vivienda sostenible, son de diversa índole, destacando los siguientes elementos:
1.- Sistema de auto-orientación: La propia vivienda dispondrá de un sistema electromecánico que girará la misma con idea que aproveche mejor las radiaciones solares.
2.- Sistema de persianas: La vivienda dispondrá de un sistema de persianas o toldos que se extenderán o se recogerán en función o de la hora o de la incidencia del sol.
3.- Sistema de alumbrado exterior con interruptores crepusculares y de presencia.
4.- Sistema de climatización geotérmico de baja profundidad: Que permitirá mantener constante la temperatura ambiente dentro de la vivienda. Aprovechando depósitos excavados a poca profundidad.
5.- Sistema de apertura de puertas automáticos: Que permitan el acceso a tanto a la finca como al interior de la vivienda.
6.- Sistema de seguridad y de alarma: Con sensores de aperturas de puertas y ventanas y de presencia.
Todos estos sistemas o elementos se automatizarán, u operaran a distancia de ya sea a través de sistemas wifi, telefónicos, etc.
METODOLOGÍA
La metodología a seguir es sencilla y está basado en los diseños y construcción propios del método tecnológico, pero se hará un especial énfasis en las fases de búsqueda de información e investigación.
El trabajo será en pequeños grupos y en gran grupo ya que en función de las tareas que se realicen se actuará de una forma u otra. Así, se dividirá el gran grupo en pequeñas unidades de dos o tres componentes que investigarán cada uno de los diferentes sistemas automáticos que se han comentado anteriormente. Cada subgrupo elaborará las partes de la casa que necesiten para poner en práctica cada sistema, para formar entre todos la totalidad de la vivienda. Una vez cada subgrupo tengan elaborado su parte del proyecto deberán ponerla en común al resto de miembros del proyecto, así entre todos se buscará la optimización de todos los sistemas.
La misión del profesor será la de coordinar los diferentes subgrupos: primero fijando unas dimensiones para la vivienda y la finca. Coordinando el uso de los diferentes materiales y herramientas y por último asesorando en todo momento en temas referentes a los procesos de automatización con los Lego MINDSTORMS.
Se intentará en la medida de lo posible dar al alumnado solo la información justa y necesaria para que sean ellos mismos los que construyan su aprendizaje. Se fomentará el trabajo en equipo y colaborativo y se articularán mecanismos que permitan el flujo de información entre los diferentes grupos.
Finalmente se decidirán entre todos los componentes del grupo la forma correcta de dar a conocer el proyecto, ya sea a través de un blog, de diferentes vídeos o presentaciones, etc.
SECUENCIACIÓN
1º SESIÓN: Las tareas a desarrollar en esta sesión serán: se les expondrán a los alumnos/as la idea general del proyecto; se explicarán los diferentes sistemas automáticos que dispondrán nuestra vivienda; se dividirá el grupo en pequeños subgrupos, repartiéndose las diferentes sistemas; se establecerán las tareas para realizar fuera del centro.
Fuera del centro: cada grupo investigará sobre los diferentes sistemas que se les han sido asignados. Ver como se aplican en la vida real; que elementos automáticos necesitan (sensores, mecanismos, etc.) y toda la información adicional que es necesario para la implementación de esos sistemas en nuestro proyecto.
2º SESIÓN: Las tareas a desarrollar en esta sesión serán: en la primera parte de esta sesión los diferentes equipos presentará al resto de compañeros la información que han recopilado sobre los diferentes sistemas; en la segunda parte se establecerán las dimensiones y todas las características constructivas del proyecto; se establecerán las tareas para realizar fuera del centro.
Fuera del centro: cada equipo iniciará la construcción de la parte de la vivienda que se le ha asignado, con las dimensiones que se ha establecido de forma coordinada.
3º SESIÓN: Las tareas a desarrollar en esta sesión serán: en la primera parte se estudiarán en gran grupo el funcionamiento de los kits robóticos de LEGO MINDSTORMS; en la segunda parte cada equipo estudiará como adaptar los diferentes elementos de los kits robóticos a los sistemas automáticos que tiene asignados; revisión del trabajo realizado fuera del centro; se establecerán las tareas para realizar fuera del centro.
Fuera del centro: cada equipo continuará con la construcción de la parte de la vivienda asignada.
4º SESIÓN: Las tareas a desarrollar en esta sesión serán: en la primera parte se estudiarán en gran grupo los diferentes sistema electromecánicos de los que dispone los Kits de robótica de LEGO MINDSTORMS; en la segunda parte cada equipo estudiará como adaptar los diferentes elementos electromecánicos disponibles para los sistemas automáticos; revisión del trabajo realizado fuera del centro; se establecerán las tareas para realizar fuera del centro.
Fuera del centro: cada equipo adaptará los diferentes mecanismos y/o sensores a las diferentes partes de la vivienda que han construido.
5º SESIÓN: Las tareas a desarrollar en esta sesión serán: en esta sesión estudiarán en gran grupo el sistema de programación visual NXT-G propio de Lego; revisión del trabajo realizado fuera del centro; se establecerán las tareas para realizar fuera del centro.
Fuera del centro: cada equipo continuará con la adaptación de los mecanismos y/o sensores a las diferentes partes de la vivienda que han construido.
6º SESIÓN: Las tareas a desarrollar en esta sesión serán: en esta sesión cada grupo escribirán los diferentes programas que rijan el funcionamiento del cada uno de los sistemas; se realizarán pruebas del funcionamiento de los diferentes sistemas; se estudiarán las diferentes maneras para realizar el control remoto de los diferentes elementos; revisión del trabajo realizado fuera del centro; se establecerán las tareas para realizar fuera del centro.
Fuera del centro: cada equipo iniciará la confección de la documentación que acompaña al proyecto explicando cada una de los elementos del sistema, así como las dificultades encontradas y las posibles mejoras del mismo.
7º SESIÓN: Las tareas a desarrollar en esta sesión serán; se unirán cada una de las partes que han ido trabajando cada equipo para formar la vivienda definitiva; se grabarán vídeos donde se explique los diferentes sistemas y funcionalidades del proyecto; revisión del trabajo realizado fuera del centro; se establecerán las tareas para realizar fuera del centro.
Fuera del centro: cada equipo continuará confeccionando la documentación que acompaña al proyecto explicando cada una de los elementos del sistema, así como las dificultades encontradas y las posibles mejoras del mismo.
8ª SESIÓN (última): Las tareas a desarrollar en esta sesión serán: se pondrá en común toda la documentación elaborada, confeccionando los materiales en formato digital que acompañan al proyecto; se elaborará un plan de difusión del proyecto, que deberá contar como mínimo un plan de exhibición del mismo al resto de la comunidad educativa.
Una vez comentado el proyecto que se pretende realizar procedo a comentar los resultados de las primeras sesiones que hemos realizado.
REALIZADO
La primera sesión fue realmente la sesión CERO ya que invité a todos los padres y madres y tutores/as a que se acercaran al centro con sus hijos e hijas para presentarles el proyecto y explicarle todos los detalles del mismo. Los padres y las madres quedaron encantados con el proyecto ya que supondría que sus hijos/as puedan realizar una serie de actividades que no sería posible de otra forma. Uno de los padres que se dedica profesionalmente a la domótica quedó con el grupo con idea de presentarnos sus proyectos, su empresa y productos. Estamos pendientes de concretar una fecha para realizar esta sesión extra.
En la primera sesión de las programadas se realizaron diversas tareas, entre las que destacan las siguientes:
.- Los alumnos/as se estuvieron presentando comentando las inquietudes que cada uno tenía respecto al proyecto y en general. Ya muchos alumnos/as se conocían pero otros ya al provenir de clases e incluso centros distintos.
.- Como coordinador realice un resumen de todas las tareas y practicas que llevaremos a cabo durante el proyecto, así como de las fechas de las próximas convocatorias.
.- Creamos tres grupos de trabajo, para que se repartieran entre ellos los diferentes sistemas de automatización para que realizaran una investigación de cómo se realizaban en el mundo real y que tipos de mecanismos, sensores y demás componentes se necesitan para implementar estos sistemas.
.- La parte final de la sesión consistió en repartir un kit de robótica de LEGO MINDSTORMS para que se fueran familiarizando con las diversas piezas de construcción: Los alumnos realizaron varios montajes de mecanismos simples y se les propuso que realizaran un sistema reductor de velocidad con engranajes que nos permitirá en un futuro conseguir que nuestra vivienda o el modelo gire.
Durante la segunda sesión, los alumnos presentaron al resto de compañeros los diferentes resultados de sus investigaciones, así con mayor o menor éxito los diferentes grupos fueron explicando a los demás los diferentes sistemas automáticos que se habría propuesto. Alguno de los trabajos fueron bastante interesantes, sin embargo uno de los que más importancia tenía, que es el sistema de giro de la vivienda en función de las condiciones ambientales, quedó bastante pobre. Así que sobre la marcha y con ayuda de otros trabajos que se habían realizado anteriormente en el centro se completó el trabajo y la información necesaria.
Con la información obtenida de los diferentes trabajos de investigación se realizó una lista con los diferentes sensores y actuadores que tendrían nuestros sistemas (sensores de luminosidad, de sonido, de ultrasonido, de contacto y un contador de revoluciones y actuadores motores, sirenas y luces).
En la segunda parte de esta sesión y con ayuda de los diferentes elementos de los KIT de Robótica de LEGO, repasamos como son cada uno de los sensores y de los actuadores disponibles. Se explicaron los principios básicos de funcionamiento, de cada uno de ellos.
Finalmente se les propuso para que realizaran en casa un plano acotado de la vivienda de los alumnos y alumnas. Para que se fueran familiarizando con las medidas y dimensiones básicas tanto de la casa como de puertas, ventanas y demás elementos que constituyen la vivienda.
En la tercera sesión los alumnos y alumnas estuvieron presentado los diferentes planos de sus viviendas y se recopiló información constructiva para la futura realización de los planos de nuestra vivienda. Se analizó en gran grupo las dimensiones de las diferentes estancias y del resto de elementos constructivos y se decidió entre todos prescindir de la construcción de la maqueta de la vivienda y sustituirlo por la implementación en elementos reales del aula o del taller y realizar maquetas de los elementos más sencillos. Con idea de dejar más tiempo a la parte más interesante de la construcción automática y robotizada y menos a la parte menos interesante de la construcción de una maqueta en madera de la casa. Esta propuesta fue realizada por varios alumnos y pareció interesante al resto de compañeros y compañeras y después de analizar la propuesta decidimos aceptarla. Con esto conseguimos centrarnos más en la parte más novedosa, innovadora e interesante para el alumnado.
En la segunda parte de esta sesión estuvimos analizando el lenguaje de programación que usa LEGO para sus kits de robótica. Vimos que diferencia había entre un lenguaje gráfico y otro exclusivo por código, viendo las ventajas e inconvenientes de cada uno de ellos. Y analizamos con dos figuras clave en todos los elementos de programación como son los BUCLES y las BIFURCACIONES y para que se emplean cada uno de ellos y como afectaran a nuestros proyectos y programas. Se realizaron varios programas de prueba con diferentes sensores y actuadores.
Como nota negativa o como dificultad encontrada citar que durante esta demostración se observó que en uno de los kit de Lego de los que disponemos para el proyecto, el ladrillo inteligente ha dejado de funcionar correctamente por lo que deberá sustituirse por uno nuevo.
En la cuarta sesión y la última realizada hasta el cierre de esta primera entrada en el blog de Profundiza, ha sido dedicada en exclusiva a que los alumnos y alumnas investigaran y aprendieran los principios básicos de programación de LEGO NXT para ello siguiendo los diferentes ejemplos constructivos y programables que aparecen en la sección INSTRUCTOR del programa de LEGO han realizado diversos montajes y programas verificando su funcionamiento. Para ello han construido un vehículo de exploración que lleva acoplado diversos sensores y motores y lo han programado para que realicen diversas tareas.
En la ultima parte de esta cuarta sesión y a imitación de las FIRST LEGO LEAGUE se les ha encomendado una misión a cada uno de los grupos que han competido entre sí en realizar una misión simple, que ha consistido realizar un pequeño circuito con giros de noventa grados en el menor tiempo posible. Para resolver esta misión cada equipo ha implementado diferentes programaciones para el vehículo de exploración que ya tenían previamente montado.
En las próximas sesiones comenzaremos con la implementación de los sistemas de automatización a los diferentes elementos de nuestra “vivienda” de tal modo que miembros de cada equipo se ocuparan de las construcción y montaje y otros miembros a la programación, alternándose en estas misiones sucesivamente, a medida que vayamos completando los diferentes sistemas automáticos.
Créditos: imagen de Carolina Zuluaga.
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