Buscador

Búsqueda personalizada

viernes, 27 de junio de 2014

Historia robótica pedagógica

La robótica pedagógica es un área relativamente nueva, en la cual apenas las universidades están comenzando a interesarse para realizar sus investigaciones, puesto que no ha avanzado tanto como lo ha hecho el área de la robótica.

El trabajo más antiguo y directamente relacionado con los objetivos del proyecto que se ha encontrado, es de 1996; titulado “LA ROBÓTICA PEDAGÓGICA” (Cabrera, 1996); artículo publicado en la Universidad Tecnológica de Netzahualcóyotl, donde el autor describe la tarea que han desempeñado los robots a lo largo de la historia, y que a pesar de que no se les puede encomendar la tarea de enseñar, sí se les puede usar como mecanismos pedagógicos y lúdicos para esta enseñanza; incentivando la investigación por medio de la curiosidad hacia la ciencia, ingeniería y en general todas las áreas que abarcan la robótica.
En otra investigación sobre robótica pedagógica llamada “ROBÓTICA PEDAGÓGICA VIRTUAL PARA LA INTELIGENCIA COLECTIVA” (Ruiz-Velasco, s.f.), se muestra, cómo es posible concebir, desarrollar e implementar entornos de enseñanza-aprendizaje virtuales con robótica pedagógica. La robótica pedagógica es constructivista, colaborativa, cooperativa e interdisciplinaria. Estas cualidades le permiten al estudiante auto-afirmarse y aprender; aprovechando las condiciones de trabajo, tiempo y espacio para desarrollar situaciones didácticas de aprendizaje en ambientes virtuales.

En la ciudad de México los investigadores del trabajo “HERRAMIENTAS LÚDICO-TECNOLÓGICAS PARA LA ENSEÑANZA. LOS MECANISMOS ROBÓTICOS Y SUS APLICACIONES EN EL AULA” (García, 2002). Expuesta en el VIII congreso internacional de informática en la educación; evalúan directamente las ventajas que pueden traer las herramientas lúdicas-tecnológicas en la enseñanza, y como la educación ha ido evolucionando cada vez involucrando [U1] más a la tecnología como apoyo para incentivar la investigación, en este mismo trabajo se muestra como por medio de un mecanismo robótico pedagógico se pueden ver resultados positivos en un aula.

En Colombia la Ingeniera Mónica Sánchez (Master en Ingeniería Electrónica y Computadores de la Universidad de los Andes) en su trabajo “AMBIENTES DE APRENDIZAJE CON ROBÓTICA PEDAGÓGICA”, muestra de qué manera se utiliza la robótica pedagógica como instrumento para que el estudiante aproveche su potencial y logre afianzar los conocimientos adquiridos; en este trabajo se expone también que: “Dado el carácter polivalente y multidisciplinario de la robótica pedagógica, ésta puede ayudar en el desarrollo e implantación de una nueva cultura tecnológica en todas las regiones del país, permitiendo el entendimiento, mejoramiento y desarrollo de sus propias tecnologías” (Sanchez, s.f.). Dicho trabajo está basado en las experiencias de los estudios realizados por el investigador de la UNAM (Universidad Autónoma de México), Enrique Ruiz-Velasco.

Esta misma autora plantea una serie de interrogantes en otra publicación titulada “IMPLEMENTACIÓN DE ESTRATEGIAS DE ROBÓTICA PEDAGÓGICA EN LAS INSTITUCIONES EDUCATIVAS” (Sánchez, 2003). Donde  uno de estos interrogantes  establece por qué promover el uso de la robótica pedagógica en las instituciones educativas;  planteando que la presencia de tecnología en los salones de clase mezcladas con unos métodos  adecuados de pedagogía terminan aportando experiencias que finalmente contribuyen directamente al desarrollo de la creatividad y el pensamiento de los estudiantes, asimismo los estudiantes adquieren habilidades para estructurar y llevar a cabo investigaciones para luego resolver problemas reales.

Algunos de los logros de los estudiantes que participan en este ambiente de aprendizaje son:
Construir estrategias para la resolución de problemas. Utilizar el método científico para probar y generar nuevas hipótesis sobre la solución, de manera experimental, natural y vivencial desde su perspectiva.
Utilizar vocabulario especializado y construir concepciones propias acerca del significado de cada objeto que manipulan. Además, tomar conciencia de su proceso de aprendizaje y valorar su importancia, al ocupar su tiempo libre en una actividad mental permanente y retadora.

El doctor Enrique Ruiz Velasco (uno de los principales autores que se han encontrado con respecto al tema) describe en la publicación “CIENCIA Y TECNOLOGÍA A TRAVÉS DE LA ROBÓTICA COGNOSCITIVA” un programa teórico para la construcción de un robot como recurso didáctico para aprender ciencia y tecnología. También demuestra como la robótica cognoscitiva puede ser un medio de integración que se convierte en base de conocimientos, a través de la manipulación y control de entornos robotizados, con los que a la vez se resuelven problemas concretos. En la tesis “DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN ROBOT MÓVIL ORIENTADO A LA ENSEÑANZA E INVESTIGACIÓN” (Muñoz, 2006), los investigadores plantean la solución a la necesidad de una herramienta pedagógica, usando sus conocimientos y experiencias; y es así como llevaron a cabo este proyecto.

En este escrito se da a conocer la plataforma como un robot para desarrollar experimentación e investigación en ambientes reales. Estos robots móviles poseen características similares a los robots industriales.

Con la elaboración de este tipo de plataformas se logra sensibilizar y capacitar a los estudiantes en varias de las áreas de la Ingeniería con mayor desarrollo en la actualidad, como lo son la robótica y la inteligencia artificial; además, se deja abierta la posibilidad para que los estudiantes se vinculen formalmente a proyectos relacionados con estas áreas, y/o a la creación de cursos, dentro del plan de estudios, que cuenten con varios de estos prototipos como elementos de práctica en los laboratorios de las universidades. Todo esto también hace que las instituciones educativas se interesen por temas relacionados con la robótica y sus afines.

Se resalta la necesidad que, hacia el futuro, las Universidades y especialmente las facultades de Ingeniería, apoyen los grupos de investigación formados por estudiantes, los cuales constituyen un promisorio semillero de ingenieros(as) con orientación investigativa y con un alto nivel de desarrollo en su creatividad e ingenio.

Además de las universidades, grupos de estudiantes y en general instituciones educativas, las industrias también han mostrado interés con lo referente al desarrollo de cierto número de kits para la construcción de robots, diseñados para estimular el aprendizaje de conceptos y métodos relativos a la educación de estudiantes en diversas áreas del conocimiento. Los kits incluyen sensores sencillos, pequeños motores, ruedas, engranajes, poleas, relés y en general todo lo que el estudiante necesite para construir robots. LEGO es una de estas empresas que se han ocupado de producir dichos kits aptos para los procesos de educación-aprendizaje. Esta información se encuentra consignada en el documento “LA ROBÓTICA COMO HERRAMIENTA PARA LA EDUCACIÓN” (Miglino, 1999).






 [U1]Ver correcion en el trabajo escrito a ver a que se refiere.

sábado, 25 de agosto de 2012

Glosario


Accionamientos eléctricos: La estructura es simple en comparación con la de los accionamientos hidráulicos y neumáticos, ya que sólo se requieren de energía eléctrica como fuente de poder. Como se utilizan cables eléctricos para transmitir electricidad y las señales, es altamente versátil y prácticamente no hay restricciones respecto a la distancia entre la fuente de poder y el accionamiento.

Accionamientos o efector finales: Son dispositivos que convierten una energía eléctrica (generalmente) en una acción sobre el entorno, sea de luz, mecánica, hidráulica, neumática, etc. En robótica son utilizados para dar movimiento al robot.

Accionamientos hidráulicos: Son los que tienes como fuente de energía los fluidos, como aceites minerales. Estos sirven para realizar grandes esfuerzos, como en el caso de las retro-excavadoras.

Accionamientos neumáticos: Son los que tienes como fuente de energía el aire a presión. Estos son utilizados para acciones que requieren precisión.

Acelerómetro: cualquier instrumento destinado a medir aceleraciones.

Androide: es un robot u organismo sintético diseñado para parecer y actuar como un humano.

API: Interfaz de Programación de Aplicaciones: Son una biblioteca con clases y métodos para realizar programación orientada a objeto.

Brazo antropomórfico: brazo mecánico con características humanoides.

Clase: Conceptualización lógica utilizada en el software conformada por una agrupación de datos (variables o campos) y de funciones (métodos) que operan sobre esos datos.

Compresibilidad: cualidad de compresible, es decir, que se puede comprimir.

Defusificación: Parte del control difuso donde se convierten los valores difusos a valores numéricos.

Encoders: Sensor para conocer la posición angular; los encoders normalmente se encuentra acoplados a motores.

Exoesqueleto robot: Es una estructura metálica que facilita la movilidad del robot

Firmware: Es un bloque de instrucciones de programa para propósitos específicos, grabado en una 
memoria de tipo no volátil (ROM, EEPROM, flash), que establece la lógica de más bajo nivel que controla los circuitos electrónicos de un dispositivo de cualquier tipo.

Fuzzyficación: Es La primera etapa del control difuso, consiste en convertir los valores de entrada obtenidos por el sensor en conjuntos difusos.

Giroscopios: es un dispositivo mecánico formado esencialmente por un cuerpo con simetría de rotación que gira alrededor de su eje de simetría.

Hidráulica: es una rama de la física y la ingeniería que se encarga del estudio de las propiedades mecánicas de los fluidos.

IDE: Entorno de Desarrollo Integrado, es un programa informático compuesto por un conjunto de herramientas integradas que facilitan la programación.

Implicación: Es La segunda etapa del control difuso donde se evalúan las reglas de inferencia.

Interfaz: Es el medio por el cual un usuario puede comunicarse con un dispositivo electrónico.

Java: Lenguaje de programación de alto nivel orientado a objetos.

LEGO: Es una empresa de juguetes danesa reconocida principalmente por sus bloques de plástico interconectadles.

leJOS NXJ: Es un firmware para lego NXT, el cual permite programar el robot en java. (leJOS, Java for Lego Mindstorms, 2009).

Locomoción: Traslación de un lugar a otro.

Lógica difusa: La lógica difusa o lógica borrosa es un tipo de control que se basa en lo relativo de lo observado. Este tipo de lógica toma valores de procesos los cuales están contextualizados y referidos entre sí. Así, por ejemplo, una persona que mida 2 metros es claramente una persona alta, si previamente se ha tomado el valor de persona baja y se ha establecido en 1 metro. Ambos valores están contextualizados a personas y referidos a una medida métrica lineal.

Maniobrabilidad: capacidad de maniobrar.

Morfología: es la disciplina que estudia la generación y las propiedades de la forma.

Método: Son acciones, funciones o procedimientos que realiza el programa y operan sobre el estado interno del objeto, y definiendo la interacción del objeto con el mundo exterior.

Navegación inercial: Es un sistema de navegación que sirve para determinar la posición relativa de un robot, utilizando giroscopios y acelerómetros para medir la tasa de rotación y aceleración.

Neumática: es la tecnología que emplea el aire comprimido como modo de transmisión de la energía necesaria para mover y hacer funcionar mecanismos.

Objeto: Instancia de una clase

Odometría: es el estudio de la estimación de la posición de vehículos con ruedas durante la navegación.

P.O.O: Programación Orientada a Objetos (OOP según sus siglas en inglés) es un paradigma de programación que usa objetos y sus interacciones para diseñar aplicaciones y programas de sistemas de computo. Está basado en varias técnicas, incluyendo herencia, modularidad, polimorfismo y encapsulamiento.

PID: Controlador Proporcional-Integral-Derivativo (controlador PID) es un mecanismo genérico de control de lazo realimentado ampliamente usado en los sistemas de control industrial. Un controlador PID corrige el error entre la variable de proceso medida y la consigna, realizando una acción correctiva sobre la salida, la cual será proporcional al error, con lo que se puede mantener las condiciones deseadas del proceso.

Plugins o complemento de software: Es una aplicación que se relaciona con otra para aportarle una función nueva y generalmente muy especifica. Esta aplicación adicional es ejecutada por la aplicación principal e interactúan por medio de la API.

Puerto: Interfaz para enviar y recibir información.

PWM: Modulación por ancho de pulsos, consiste en modificar el ciclo de una señal periódica.

Rango: Amplitud de la variación de un fenómeno entre un límite menor y uno mayor claramente especificados.

Redes neuronales: Sistema de aprendizaje y procesamiento automático inspirado en la forma en que funciona el sistema nervioso de los animales. Se trata de un sistema de interconexión de neuronas en una red que colabora para producir un estímulo de salida.

Redundancia: es un principio de diseño por el cual diversos sistemas pueden hacer la misma función simultáneamente, garantizando en caso accidental de uno de ellos los otros sistemas aún protejan el sistema.

Resolvers: Encoders ópticos.

Robot: Maquina capaz de realizar labores a través de una programación.

Robot Industrial: manipulador programable en tres o más ejes multipropósito, controlado automáticamente y reprogramable (ISO Standard 8373:1994, Manipulating Industrial Robots – Vocabulario).

Robot móvil: Robot con sistema locomotor.

Robótica: Técnica que aplica la informática al diseño y empleo de aparatos que, en sustitución de personas, realizan operaciones o trabajos, por lo general en instalaciones industriales.

Robótica pedagógica: Robótica Pedagógica: actividad de concepción, creación y puesta en práctica, con fines pedagógicos de objetos tecnológicos que son reducciones fieles y significativas de procedimientos y herramientas robóticas bastante usadas en la vida cotidiana, de forma especial en el medio industrial (Martial Vivet, 1990, citado en Ruiz-Velasco, 2008).

Sensores: Son dispositivos usados para convertir una variable física difícil de medir directamente (como velocidad, posición, aceleración, etc.) En otra variable medible (generalmente en variables eléctricas).

Servo-control: control realizado por servosistemas.

Servo-Sistema: sistema de bucle cerrado que permite asegurar el control de una magnitud de salida cualquiera como desplazamiento, temperatura, velocidad, etc., a partir de una magnitud de entrada llamada magnitud de referencia[1].

Set-point: Es el valor deseado que se busca obtener en la variable de interés de un proceso.

Sistema de control: Estructura que contiene la logica y programación para las acciones a realizar por robot.

Tele-manipuladores: Mecanismos controlados a distancia por un operador.

Tele-robótica: Área de la robótica donde las tareas de percepción del entorno, planificación y manipulación compleja son realizadas por humanos. Donde el operador se encarga de cerrar el bucle de control.

Vehículos omnidireccionales: vehículos que sin girar pueden moverse en cualquier dirección y que además de ello pueden girar sobre sí mismos


[1] Milsant, 1972.p. 5.

lunes, 6 de diciembre de 2010

Conjuntos clasicos Vs Conjuntos difusos

Conjuntos clásicos:
Fx={0,1}
Ejemplo
Donde se dice que en fx hay dos elementos 0 y 1.

Conjuntos difusos

Fx=[0,1]
A diferencia de los conjuntos clásicos en los conjuntos difusos se dice que existen infinitos valores entre 0 y 1. Se trabaja sobre la duda de la pertenencia absoluta a un conjunto u otro, se busca el valor porcentual de la pertenencia del objeto a cada conjunto. Los conjuntos difusos suelen simbolizarse por variables lingüísticas, variables que el hombre suele usar para calificar las cosas, como adjetivos que se le coloca a ciertos compartimientos, como por ejemplo, la velocidad de un carro , puede dividirse en tres grupos: rápido, lento, normal. Estas variables lingüísticas asignadas a cada conjunto, suelen representarse gráficamente.


Representaciones graficas de los conjuntos:


Conjuntos Clasicos
Conjuntos difusos
Los conjuntos suelen representarse por medio de graficas correspondientes a una función, lo ideal es buscar la función y grafica que mas aplique a la necesidad del problema a abordar. Triángulos, trapecios, sinusoidales, cualquier forma que pueda ser representada por medio de una grafica, siendo las más comunes las arriba mencionada. Y de todas estas las más usadas son los triángulos y trapecios, por ser los que menos consumo de procesamiento requieren a la hora de los cálculos. Requiere menos proceso realizar una multiplicación y suma como en el caso de los triángulos  y=mx+b, que hallar un y=sinθ.

jueves, 2 de diciembre de 2010

Logica Difusa



La lógica difusa o también llamada lógica borrosa apareció alrededor de 1965 por Lotfi A. Zadech de la universidad de california en Berkeley, y desde que este científico planteó la teoría de conjuntos difusos se han realizado múltiples aplicaciones de este, encontrando su mayor campo en la parte de control automático, y en la robótica móvil. Sin embargo antes de comenzar a hablar de lógica difusa hay que recordar de qué trata la teoría clásica de la lógica y de los conjuntos. Esta se basa en que una persona u objeto hace parte de cierto grupo de objetos llamado conjunto, los conjuntos tienen ciertas cualidades y propiedades, las cuales tienen que cumplirse totalmente para que un objeto pertenezca a este. La pregunta para evaluar la pertenencia a un conjunto clásico tiene la forma ¿este objeto pertenece a este conjunto? , y la respuesta solo puede ser, si o no, pero no puede ser una respuesta ambigua. En cambio en estadística y probabilidad, el enfoque es diferente, la pregunta tiene la forma, ¿Cuál es la probabilidad de que esto pase? Y la respuesta es un valor porcentual de 0 a 100%. De esa forma se representan los conjuntos difusos. Se hayan representaciones porcentuales a cada conjunto. Por ejemplo si se busca saber cuáles son los objetos pertenecientes a x conjunto, el enfoque en lógica difusa seria hallar la pertenencia de cada objeto evaluado al conjunto x, mientras que en lógica clásica se agrupan los elementos que solo pertenecen totalmente a este conjunto, descartando muchos que pertenecen parcialmente, debido que no se permite que un elemento pertenezca y a la vez no pertenezca al mismo conjunto, por ende hay muchos problemas del mundo real que no pueden ser representados por conjuntos clásicos, porque en el mundo real existen muchos problemas donde las respuestas no siempre tienen que ser totalmente ciertas, se incluye un grado de incertidumbre; como decir un vaso está por la mitad, el vaso puede estar medio lleno, pero también medio vacío, estas pertenencias ambiguas si son permitidas en la lógica difusa.
Conjuntos Clásicos

Búsqueda personalizada