GuiaDocente
El siguiente documento presenta algunas de las posibilidades que se pueden desarrollar con el sistema EDA para la enseñanza de la robótica en el aula.
La idea en general es trabajar con objetos ya construidos que pueden ser conectados a las interfases por parte de los estudiantes.
Por ejemplo, en lugar de trabajar con LEDs y motores y que los chicos armen los circuitos para encenderlos, la propuesta es realizar actividades con luces (que podrían ser de semáforos, ambulancias, camiones, luces de giro de autos) y vehículos, barreras, cintas transportadoras o calesitas.
Esto responde a la idea de abordar los contenidos en forma contextualizada, dotando a estos contenidos de mayor significatividad. Esto es, mejorar la posibilidad de aprendizaje en base a identificar los contextos en los que los conceptos y habilidades se ponen en juego.
En ese sentido, el hecho de hablar, por ejemplo, de vehículos o calesitas no sólo puede resultar más atractivo para los estudiantes sino también permite partir de contextos más concretos para ir avanzando hacia situaciones de mayor nivel de abstracción.
De todos modos, para este análisis hablaremos de elementos genéricos (como por ejemplo, “motores”) que después, en el momento de la realización de las actividades, pueden contextualizarse como distintos objetos.
Una opción es partir de una actividad de análisis de un sistema “robótico” (más rigurosamente, deberíamos hablar de un sistema “de control”) que incluya diversos objetos combinando sensores y actuadores.
Un ejemplo de esto puede ser un sistema de selección constituido por un vehículo equipado con una mano robótica y una cinta transportadora que traslade piezas.
Incluyendo distintos sensores (por ejemplo, sensores de fines de carrera, o sensores magnéticos), es posible programar el sistema para automatizar la selección o clasificación de piezas de acuerdo a diversos criterios, tomar esas piezas cuando llegan al extremo de la cinta y transportarlas a distintos lugares por medio del vehículo. En la descripción de la actividad de Análisis de un sistema robótico se detalla esta propuesta.
De esta manera, es posible poner de manifiesto las distintas funciones presentes en este tipo de sistemas. Por ejemplo, la función de actuador (que se puede implementar a través de motores o luces) o de sensor (a través de pulsadores, potenciómetros o sensores magnéticos) y controlador (una función que es llevada a cabo por medio de la computadora y la interfase y que incluye la lógica de control). Además del reconocimiento de estas funciones, esta actividad puede servir para tomar contacto con la utilización de diagramas de bloques para la representación de la estructura de los sistemas de control. Tanto el conocimiento de los diagramas de bloques como las habilidades necesarias para su utilización son contenidos interesantes e importantes en lo que hace al conocimiento tecnológico.
A partir de haber reconocido las diversas funciones presentes en los sistemas de control y abordado una posible forma de representar su estructura se puede continuar avanzando en el nivel de detalle, trabajando sobre las diversas funciones las distintas lógicas de control que se pueden implementar.
Otra opción consiste en comenzar trabajando con casos particulares e ir avanzando en niveles de complejidad en base a incrementar la cantidad de funciones presentes y la diversidad de las mismas y llegar a uno o más sistemas complejos como el utilizado en la actividad de análisis. Esto quiere decir, por ejemplo, abordar una secuencia como la siguiente:
- Control de luces
- Control de elementos con motor
- Combinación de motores y luces
- Inclusión de sensores digitales (pulsadores, sensores magnéticos)
- Sensores analógicos (por ejemplo, potenciómetros)
- Combinación de sensores, luces y motores
O como la siguiente:
- Control de luces
- Inclusión de sensores digitales (pulsadores, sensores magnéticos)
- Control de elementos con motor
- Combinación de motores y luces
- Sensores analógicos (por ejemplo, potenciómetros)
- Combinación de sensores, luces y motores
O como la siguiente:
- Control de luces
- Inclusión de sensores digitales (pulsadores, sensores magnéticos)
- Control de elementos con motor
- Sensores analógicos (por ejemplo, potenciómetros)
- Combinación de motores y luces
- Combinación de sensores, luces y motores
Como parte de esta segunda opción la idea sería, entonces, ir avanzando hacia niveles de complejidad creciente combinando los diversos objetos para integrarlos en sistemas más complejos tales como estaciones de peaje (que integra por ejemplo: un vehículo, una barrera, varias luces y diversos sensores), alguna atracción de un parque de diversiones o alguna celda de selección o separación de piezas (que incluya una cinta transportadora, un brazo robótico y diversos sensores).
La primera de las opciones consistiría en comenzar por el nivel de generalidad e integración al que queremos llegar al final del proceso. Esto provee cierto nivel de contextualización inicial en un contexto concreto. La segunda opción propone un abordaje que parte de situaciones más concretas y específicas para avanzar hacia una mayor generalización y abstracción.
Una tercera opción puede consistir en el trabajo con distintos sistemas ya armados (como en la primera propuesta) de manera que cada grupo de estudiantes comienza con un sistema diferente y van rotando a lo largo del curso.
Independientemente de las opciones que mencionamos más arriba con sus variantes, hay un eje de contenidos que está presente en la definición de la secuencia y está basado en las diferentes estructuras de control que pueden encontrarse en los sistemas. Como ejemplos podemos citar:
- Los sistemas de control manual
- Los sistemas de control automático de lazo abierto sin sensores.
- Los sistemas de control automático de lazo abierto con sensores
- Los sistemas de control automático de lazo cerrado.
Como ejemplo de sistemas de control manual podemos citar, el control de una luz o un ventilador con un interruptor o el de una hornalla con el robinete de gas.
Los semáforos más comunes que encontramos en las calles que implementan ciclos fijos de secuencias de luces o los controles de luces de las vidrieras de los negocios, que a cierta hora se encienden y a cierta hora se apagan, constituyen ejemplos de sistemas de control a lazo abierto sin sensores.
Hay, por otro lado, semáforos que cambian de estado, poniéndose en rojo, a partir de la pulsación de un botón por parte de un peatón. Las luces de las barreras comienzan a titilar y la barrera baja cuando un sensor detecta que el tren se aproxima. Se trata de casos de sistemas de control de lazo abierto con sensores.
Finalmente, los sistemas de control de lazo cerrado incluyen casos tales como el de las planchas actuales (en las que el control de temperatura es tal que el calentamiento se activa o desactiva en función de la temperatura que mide un sensor). El sistema se va adaptando dinámicamente a las perturbaciones y variaciones que se van produciendo (en este caso, por ejemplo, la temperatura ambiente)
