Enseñar matemáticas, física y química no es una tarea fácil, pasar al alumno conceptos sin tener que demostrar físicamente los resultados, hace que el aprendizaje sea aún más difícil. Pero tenemos hoy para enseñar de forma lúdica todos estos conceptos a la robótica, una herramienta para el profesor y un juguete para el niño. En este artículo mostraremos una plataforma brasileña de enseñanza de robótica que posee diversas aplicaciones útiles para los profesores llamada de Minibits.
La Plataforma de enseñanza de robótica de Minibits consiste en una central de conexiones de sensores, motores y controles de forma fácil y configurable. Como podemos ver en la figura abajo esta central tiene un formato de un robot, donde el profesor o el alumno podrá conectar diversos otros circuitos, según la necesidad de la materia o tema enseñado.
Esta central (Robot Minibits) ya viene con una conexión para el ordenador, a través del cual podemos insertar los comandos que el robot ejecutará. La central cuenta también con LEDs (ojos) y un secuencial Bargraph (Boca), donde podemos enseñar el primer concepto de programación, encendiendo los LED de los ojos por ejemplo.
En la figura siguiente podemos ver la central insertada en una base hecha de MDF, pero el mismo podrá ser usando cajas de cartón, enseñando así el concepto de reciclaje. En este ejemplo se aplicaron dos motores donde el alumno podría dirigir el robot a través de la programación.
En este simple ejemplo, podemos enseñar torque y tracción, o trigonometría donde calculamos la distancia recorrida y el ángulo de rotación, o tiempo y distancia, o también sobre punto de apoyo y distribución de peso entre otros.
La plataforma viene con varias otras placas que llamamos "BITs", estas placas son motores, servos, sensor de luz, sensor de temperatura, sensor de humedad, sensor de movimiento, sensor de distancia, botones de encendido, botones de encendido, botones de encendido (potenciómetros), control remoto, voltímetro y cables de conexiones, todo en una caja apropiada para su almacenamiento, como podemos ver en la figura 3.
La plataforma de enseñanza de robótica Minibits es práctica, pues tanto el profesor como el alumno no necesitan soldar los componentes para poner el sistema en funcionamiento. Pero es posible hacer modificaciones extra en la plataforma, soldando y añadiendo más elementos, si la creatividad del alumno o el profesor necesitan más recursos, y eso es lo que hace que la plataforma sea interesante.
En la figura 4 tenemos el módulo del motor y observe que la conexión entre la central y el módulo del motor es hecha por cable, evitando así los problemas de conexión con la soldadura mal hecha. En el propio módulo es posible controlar la velocidad del motor.
Sonar
Otro módulo o "bit" que acompaña a la plataforma es el sensor ultrasónico. Con él es posible enseñar al alumno diversos conceptos sobre ultrasonido y propagación de ondas. El sensor ultrasónico ayuda en el control del robot, evitando que el mismo golpee en algún obstáculo. Este concepto es interesante pues el profesor podrá mostrar al alumno cómo funciona la orientación de los murciélagos y otros animales que utilizan la eco localización, así como también funcionan los sensores de revés del automóvil.
En la figura 5 tenemos una foto del módulo ultrasónico.
El sensor de temperatura y humedad
La plataforma también cuenta con un sensor de humedad y temperatura y con él el profesor tiene en manos una herramienta para diversas materias sobre física y química. El robot servirá de termómetro o de alerta cuando se alcance un cierto rango de temperatura o humedad, esta pista puede ser programada. Con ello el alumno podrá ver en la práctica cómo funcionan las franjas de temperatura y humedad, tanto para el medio ambiente como para pruebas de diversos materiales y sus estados físicos.
El Acelerómetro
Con este módulo el profesor podrá mostrar al alumno el concepto altura x anchura x profundidad, donde el sensor acoplado en este módulo posee un acelerómetro. Este módulo también ayuda al profesor a enseñar los conceptos de aceleración y velocidad. Este módulo pasa las coordenadas a la central y corresponde al profesor o al alumno programar qué decisiones deben tomarse con los datos recogidos.
Las teclas de encendido / apagado
En este módulo tenemos 3 tipos de llaves, la llave de retención on / off, la llave momentáneamente abierta y el sensor magnético. Con estas 3 llaves podemos activar el proyecto o desafío propuesto en diferentes momentos, al presionar, después de un determinado tiempo o al pasar de un imán.
Módulo Potenciómetro
Este módulo tiene un potenciómetro donde podemos ajustar la cantidad de corriente que se suministra a la central, motor, LED u otro dispositivo. Con él podemos, por ejemplo, controlar el brillo de un LED, la velocidad de un motor o la sensibilidad de un sensor. Con este módulo el profesor podrá mostrar cómo funciona el control de brillo de monitores, celulares, lámparas de ajustes o incluso el control de temperatura de una nevera.
La fuente
El proyecto puede ser alimentado por una batería de 9 V, o a través del cable USB conectado con un ordenador, en ambos casos es importante que nada dañe el sistema, por lo que tenemos el módulo de la fuente. Este módulo proporciona energía para todo el sistema de forma controlada.
El Voltímetro
Otro módulo importante de la plataforma es el voltímetro, con él el profesor podrá demostrar lo que es corriente y lo que sucede con el sistema cuando la capacidad de una batería se está agotando. La pantalla muestra la carga que la batería conectada tiene, pudiendo así verificar si la misma atiende a la demanda del proyecto o no, mostrando que el desempeño de un motor queda comprometido o el brillo de un LED disminuye.
Los cables
Todas las conexiones están en el formato RJ-45, evitando que el alumno invierta la polaridad y quema cualquiera de los módulos o "bits". La cantidad de cables suministrada en la plataforma es más que suficiente para conectar todos los módulos, pudiendo así distribuir diversas tareas del mismo proyecto entre los alumnos, colocando a todo el equipo para actuar juntas.
Los siervos-motores
Este módulo tiene dos siervo-motores y un módulo que los controla, con él es posible dirigir el camino del Robot Minibits, abrir puertas o tapas, mover brazos o cualquier parte de un robot. Para accionar el servo es sólo especificar los grados que la palanca deberá moverse. Con ello el profesor podrá aplicar todo el concepto de ángulo, fuerza y ??torque en un ejemplo práctico, donde el alumno podrá intentar diversas fórmulas para probar la teoría y cálculos.
El Panel de control
Este BIT o módulo es donde el profesor o el alumno podrán controlar diversos elementos en la plataforma, en este módulo tenemos diversos tipos de controles que pueden ser configurables para innumerables aplicaciones. En él el alumno podrá dimensionar y aplicar la función que desee en cada control, montando así su propio panel de control, haciendo diversos ajustes manualmente. Con ello el profesor podrá aplicar diversos conceptos de Interfaz Hombre-Máquina (IHM) y de paneles de controles configurables.
Enseñando Haciendo
Como mencioné al comienzo de este artículo, es difícil enseñar materias donde el alumno sólo ve la teoría y no tiene acceso a la práctica. Pero es igualmente difícil mostrar al profesor de otras materias que él puede utilizar la robótica para enseñar.
En la clase de artes, por ejemplo, la robótica crea los animatrónicos, con servos, LED y ruedas podemos construir un dinosaurio del "Jurassic Park".
En portugués podemos armar un robot que tiene los cuatro botones frontales, y estos cuatro botones tienen cuatro preguntas en las que sólo una es correcta, si el estudiante llegó a las ondas de robot con un resultado positivo levantando su brazo a través del servidor, o de que se perdió, encendiendo los LED rojos de su boca.
En Geografía podemos enseñar sobre distancias y topografía.
En Historia podemos enseñar sobre los sistemas de aberturas de portones medievales, sistemas de grúas entre otras tecnologías aplicadas en diversas épocas. Esto sin contar innumerables materias que podemos listar aquí que utilizaron tecnologías que se pueden montar con la plataforma Minibits.
El profesor también podrá tener el robot como una mascota de la sala que informa el horario del recreo, de movimientos espontáneos llamando la atención de los alumnos y donde más la creatividad de los profesores llegue.
Para más detalles sobre la plataforma acceda. www.minibits.com.br
