I. Guía pedagógica del módulo Construcción y programación de robots

 

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Guía Pedagógica y de Evaluación del Módulo: Construcción y programación de robots 

Contenido Pág. I. 1.

Descripción

3

2.

Datos de identificación de la norma

4

3.

Generalidades pedagógicas

5

4.

Enfoque del módulo

12

5.

Orientaciones didácticas y estrategias de aprendizaje por unidad

14

6.

Prácticas/ejercicios/problemas/actividades

24

Guía de evaluación

40

7.

Descripción

41

8.

Tabla de ponderación

45

9.

Materiales para el desarrollo de actividades de evaluación

46

10.

Matriz de valoración o rúbrica

47

II.

 

Guía pedagógica

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1. Descripción

La Guía Pedagógica es un documento que integra elementos técnico-metodológicos planteados de acuerdo con los principios y lineamientos del Modelo Académico del Conalep para orientar la práctica educativa del docente en el desarrollo de competencias previstas en los programas de estudio. La finalidad que tiene esta guía es facilitar el aprendizaje de los alumnos, encauzar sus acciones y reflexiones y proporcionar situaciones en las que desarrollará las competencias. El docente debe asumir conscientemente un rol que facilite el proceso de aprendizaje, proponiendo y cuidando un encuadre que favorezca un ambiente seguro en el que los alumnos puedan aprender, tomar riesgos, equivocarse extrayendo de sus errores lecciones significativas, apoyarse mutuamente, establecer relaciones positivas y de confianza, crear relaciones significativas con adultos a quienes respetan no por su estatus como tal, sino como personas cuyo ejemplo, cercanía y apoyo emocional es valioso. Es necesario destacar que el desarrollo de la competencia se concreta en el aula, ya que formar con un enfoque en competencias significa crear experiencias de aprendizaje para que los alumnos adquieran la capacidad de movilizar, de forma integral, recursos que se consideran indispensables para saber resolver problemas en diversas situaciones o contextos, e involucran las dimensiones cognitiva, afectiva y psicomotora; por ello, los programas de estudio, describen las competencias a desarrollar, entendiéndolas como la combinación integrada de conocimientos, habilidades, actitudes y valores que permiten el logro de un desempeño eficiente, autónomo, flexible y responsable del individuo en situaciones específicas y en un contexto dado. En consecuencia, la competencia implica la comprensión y transferencia de los conocimientos a situaciones de la vida real; ello exige relacionar, integrar, interpretar, inventar, aplicar y transferir los saberes a la resolución de problemas. Esto significa que el contenido, los medios de enseñanza, las estrategias de aprendizaje, las formas de organización de la clase y la evaluación se estructuran en función de la competencia a formar; es decir, el énfasis en la proyección curricular está en lo que los alumnos tienen que aprender, en las formas en cómo lo hacen y en su aplicación a situaciones de la vida cotidiana y profesional. Considerando que el alumno está en el centro del proceso formativo, se busca acercarle elementos de apoyo que le muestren qué competencias va a desarrollar, cómo hacerlo y la forma en que se le evaluará. Es decir, mediante la guía pedagógica el alumno podrá autogestionar su aprendizaje a través del uso de estrategias flexibles y apropiadas que se transfieran y adopten a nuevas situaciones y contextos e ir dando seguimiento a sus avances a través de una autoevaluación constante, como base para mejorar en el logro y desarrollo de las competencias indispensables para un crecimiento académico y personal.

 

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2. Datos de identificación de la norma

Título: Unidad (es) de Norma Técnica de Competencia Laboral:

Código:

 

Nivel de competencia:

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3.

Generalidades pedagógicas

Con el propósito de difundir los criterios a considerar en la instrumentación de la presente guía entre los docentes y personal académico de planteles y Colegios Estatales, se describen algunas consideraciones respecto al desarrollo e intención de las competencias expresadas en los módulos correspondientes a la formación básica, propedéutica y profesional. Los principios asociados a la concepción constructivista del aprendizaje mantienen una estrecha relación con los de la educación basada en competencias, la cual se ha concebido en el Colegio como el enfoque idóneo para orientar la formación ocupacional de los futuros profesionales técnicos y profesionales técnicos-bachilleres. Este enfoque constituye una de las opciones más viables para lograr la vinculación entre la educación y el sector productivo de bienes y servicios. En los programas de estudio se proponen una serie de contenidos que se considera conveniente abordar para obtener los Resultados de Aprendizaje establecidos; sin embargo, se busca que este planteamiento le dé al docente la posibilidad de desarrollarlos con mayor libertad y creatividad. En este sentido, se debe considerar que el papel que juegan el alumno y el docente en el marco del Modelo Académico del Conalep tenga, entre otras, las siguientes características:

El alumno:

El docente:

 Mejora su capacidad para resolver problemas.

 Domina y estructura los saberes para facilitar experiencias de aprendizaje significativo.

 Aprende a trabajar en grupo y comunica sus ideas.

 Planifica los procesos de enseñanza y de aprendizaje atendiendo al enfoque por competencias, y los ubica en contextos disciplinares, curriculares y sociales amplios.

 Aprende a buscar información y a procesarla.

 Lleva a la práctica procesos de enseñanza y de aprendizaje de manera efectiva, creativa e innovadora a su contexto institucional.

 Construye su conocimiento.

 Evalúa los procesos de enseñanza y de aprendizaje con un enfoque formativo.

 Adopta una posición crítica y autónoma.

 Construye ambientes para el aprendizaje autónomo y colaborativo.

 Realiza los procesos de autoevaluación y coevaluación.

 Contribuye a la generación de un ambiente que facilite el desarrollo sano e integral de los estudiantes.

 Organiza su formación continua a lo largo de su trayectoria profesional.

 Participa en los proyectos de mejora continua de su escuela y apoya la gestión institucional.

 

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En esta etapa se requiere una mejor y mayor organización académica que apoye en forma relativa la actividad del alumno, que en este caso es mucho mayor que la del docente; lo que no quiere decir que su labor sea menos importante. El docente en lugar de transmitir vertical y unidireccionalmente los conocimientos, es un mediador del aprendizaje, ya que: 

Planea y diseña experiencias y actividades necesarias para la adquisición de las competencias previstas. Asimismo, define los ambientes de aprendizaje, espacios y recursos adecuados para su logro.



Proporciona oportunidades de aprendizaje a los estudiantes apoyándose en metodologías y estrategias didácticas pertinentes a los Resultados de Aprendizaje.



Ayuda también al alumno a asumir un rol más comprometido con su propio proceso, invitándole a tomar decisiones.



Facilita el aprender a pensar, fomentando un nivel más profundo de conocimiento.



Ayuda en la creación y desarrollo de grupos colaborativos entre los alumnos.



Guía permanentemente a los alumnos.



Motiva al alumno a poner en práctica sus ideas, animándole en sus exploraciones y proyectos.

Considerando la importancia de que el docente planee y despliegue con libertad su experiencia y creatividad para el desarrollo de las competencias consideradas en los programas de estudio y especificadas en los Resultados de Aprendizaje, en las competencias de las Unidades de Aprendizaje, así como en la competencia del módulo; podrá proponer y utilizar todas las estrategias didácticas que considere necesarias para el logro de estos fines educativos, con la recomendación de que fomente, preferentemente, las estrategias y técnicas didácticas que se describen en este apartado. Al respecto, entenderemos como estrategias didácticas los planes y actividades orientados a un desempeño exitoso de los resultados de aprendizaje, que incluyen estrategias de enseñanza, estrategias de aprendizaje, métodos y técnicas didácticas, así como, acciones paralelas o alternativas que el docente y los alumnos realizarán para obtener y verificar el logro de la competencia; bajo este tenor, la autoevaluación debe ser considerada también como una estrategia por excelencia para educar al alumno en la responsabilidad y para que aprenda a valorar, criticar y reflexionar sobre el proceso de enseñanza y su aprendizaje individual. Es así como la selección de estas estrategias debe orientarse hacia un enfoque constructivista del conocimiento y estar dirigidas a que los alumnos observen y estudien su entorno, con el fin de generar nuevos conocimientos en contextos reales y el desarrollo de las capacidades reflexivas y críticas de los alumnos. Desde esta perspectiva, a continuación se describen brevemente los tipos de aprendizaje que guiarán el diseño de las estrategias y las técnicas que deberán emplearse para el desarrollo de las mismas:

 

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Guía Pedagógica y de Evaluación del Módulo: Construcción y programación de robots  TIPOS DE APRENDIZAJES Aprendizaje Significativo Se fundamenta en una concepción constructivista del aprendizaje, la cual se nutre de diversas concepciones asociadas al cognoscitivismo, como la teoría psicogenética de Jean Piaget, el enfoque sociocultural de Vygotsky y la teoría del aprendizaje significativo de Ausubel. Dicha concepción sostiene que el ser humano tiene la disposición de aprender verdaderamente sólo aquello a lo que le encuentra sentido en virtud de que está vinculado con su entorno o con sus conocimientos previos. Con respecto al comportamiento del alumno, se espera que sean capaces de desarrollar aprendizajes significativos, en una amplia gama de situaciones y circunstancias, lo cual equivale a “aprender a aprender”, ya que de ello depende la construcción del conocimiento.

Aprendizaje Colaborativo. El aprendizaje colaborativo puede definirse como el conjunto de métodos de instrucción o entrenamiento para uso en grupos, así como de estrategias para propiciar el desarrollo de habilidades mixtas (aprendizaje y desarrollo personal y social). En el aprendizaje colaborativo cada miembro del grupo es responsable de su propio aprendizaje, así como del de los restantes miembros del grupo (Johnson, 1993.) Más que una técnica, el aprendizaje colaborativo es considerado una filosofía de interacción y una forma personal de trabajo, que implica el manejo de aspectos tales como el respeto a las contribuciones y capacidades individuales de los miembros del grupo (Maldonado Pérez, 2007). Lo que lo distingue de otro tipo de situaciones grupales, es el desarrollo de la interdependencia positiva entre los alumnos, es decir, de una toma de conciencia de que sólo es posible lograr las metas individuales de aprendizaje si los demás compañeros del grupo también logran las suyas. El aprendizaje colaborativo surge a través de transacciones entre los alumnos, o entre el docente y los alumnos, en un proceso en el cual cambia la responsabilidad del aprendizaje, del docente como experto, al alumno, y asume que el docente es también un sujeto que aprende. Lo más importante en la formación de grupos de trabajo colaborativo es vigilar que los elementos básicos estén claramente estructurados en cada sesión de trabajo. Sólo de esta manera se puede lograr que se produzca, tanto el esfuerzo colaborativo en el grupo, como una estrecha relación entre la colaboración y los resultados (Jonson & F. Jonson, 1997). Los elementos básicos que deben estar presentes en los grupos de trabajo colaborativo para que éste sea efectivo son: 

la interdependencia positiva.



la responsabilidad individual.



la interacción promotora.



el uso apropiado de destrezas sociales.



el procesamiento del grupo.

Asimismo, el trabajo colaborativo se caracteriza principalmente por lo siguiente:

 

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Se desarrolla mediante acciones de cooperación, responsabilidad, respeto y comunicación, en forma sistemática, entre los integrantes del grupo y subgrupos.



Va más allá que sólo el simple trabajo en equipo por parte de los alumnos. Básicamente se puede orientar a que los alumnos intercambien información y trabajen en tareas hasta que todos sus miembros las han entendido y terminado, aprendiendo a través de la colaboración.



Se distingue por el desarrollo de una interdependencia positiva entre los alumnos, en donde se tome conciencia de que sólo es posible lograr las metas individuales de aprendizaje si los demás compañeros del grupo también logran las suyas.



Aunque en esencia esta estrategia promueve la actividad en pequeños grupos de trabajo, se debe cuidar en el planteamiento de las actividades que cada integrante obtenga una evidencia personal para poder integrarla a su portafolio de evidencias.

Aprendizaje Basado en Problemas. Consiste en la presentación de situaciones reales o simuladas que requieren la aplicación del conocimiento, en las cuales el alumno debe analizar la situación y elegir o construir una o varias alternativas para su solución (Díaz Barriga Arceo, 2003). Es importante aplicar esta estrategia ya que las competencias se adquieren en el proceso de solución de problemas y en este sentido, el alumno aprende a solucionarlos cuando se enfrenta a problemas de su vida cotidiana, a problemas vinculados con sus vivencias dentro del Colegio o con la profesión. Asimismo, el alumno se apropia de los conocimientos, habilidades y normas de comportamiento que le permiten la aplicación creativa a nuevas situaciones sociales, profesionales o de aprendizaje, por lo que:

 



Se puede trabajar en forma individual o de grupos pequeños de alumnos que se reúnen a analizar y a resolver un problema seleccionado o diseñado especialmente para el logro de ciertos resultados de aprendizaje.



Se debe presentar primero el problema, se identifican las necesidades de aprendizaje, se busca la información necesaria y finalmente se regresa al problema con una solución o se identifican problemas nuevos y se repite el ciclo.



Los problemas deben estar diseñados para motivar la búsqueda independiente de la información a través de todos los medios disponibles para el alumno y además generar discusión o controversia en el grupo.



El mismo diseño del problema debe estimular que los alumnos utilicen los aprendizajes previamente adquiridos.



El diseño del problema debe comprometer el interés de los alumnos para examinar de manera profunda los conceptos y objetivos que se quieren aprender.



El problema debe estar en relación con los objetivos del programa de estudio y con problemas o situaciones de la vida diaria para que los alumnos encuentren mayor sentido en el trabajo que realizan.



Los problemas deben llevar a los alumnos a tomar decisiones o hacer juicios basados en hechos, información lógica y fundamentada, y obligarlos a justificar sus decisiones y razonamientos.



Se debe centrar en el alumno y no en el docente.

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Guía Pedagógica y de Evaluación del Módulo: Construcción y programación de robots  TÉCNICAS Método de proyectos. Es una técnica didáctica que incluye actividades que pueden requerir que los alumnos investiguen, construyan y analicen información que coincida con los objetivos específicos de una tarea determinada en la que se organizan actividades desde una perspectiva experiencial, donde el alumno aprende a través de la práctica personal, activa y directa con el propósito de aclarar, reforzar y construir aprendizajes (Intel Educación). Para definir proyectos efectivos se debe considerar principalmente que: 

Los alumnos son el centro del proceso de aprendizaje.



Los proyectos se enfocan en resultados de aprendizaje acordes con los programas de estudio.



Las preguntas orientadoras conducen la ejecución de los proyectos.



Los proyectos involucran múltiples tipos de evaluaciones continuas.



El proyecto tiene conexiones con el mundo real.



Los alumnos demuestran conocimiento a través de un producto o desempeño.



La tecnología apoya y mejora el aprendizaje de los alumnos.



Las destrezas de pensamiento son integrales al proyecto.

Para el presente módulo se hacen las siguientes recomendaciones: 

Integrar varios módulos mediante el método de proyectos, lo cual es ideal para desarrollar un trabajo colaborativo.



En el planteamiento del proyecto, cuidar los siguientes aspectos:



 



Establecer el alcance y la complejidad.



Determinar las metas.



Definir la duración.



Determinar los recursos y apoyos.



Establecer preguntas guía. Las preguntas guía conducen a los alumnos hacia el logro de los objetivos del proyecto. La cantidad de preguntas guía es proporcional a la complejidad del proyecto.



Calendarizar y organizar las actividades y productos preeliminares y definitivos necesarias para dar cumplimiento al proyecto.

Las actividades deben ayudar a responsabilizar a los alumnos de su propio aprendizaje y a aplicar competencias adquiridas en el salón de clase en proyectos reales, cuyo planteamiento se basa en un problema real e involucra distintas áreas.

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Guía Pedagógica y de Evaluación del Módulo: Construcción y programación de robots  

El proyecto debe implicar que los alumnos participen en un proceso de investigación, en el que utilicen diferentes estrategias de estudio; puedan participar en el proceso de planificación del propio aprendizaje y les ayude a ser flexibles, reconocer al "otro" y comprender su propio entorno personal y cultural. Así entonces se debe favorecer el desarrollo de estrategias de indagación, interpretación y presentación del proceso seguido.



De acuerdo a algunos teóricos, mediante el método de proyectos los alumnos buscan soluciones a problemas no convencionales, cuando llevan a la práctica el hacer y depurar preguntas, debatir ideas, hacer predicciones, diseñar planes y/o experimentos, recolectar y analizar datos, establecer conclusiones, comunicar sus ideas y descubrimientos a otros, hacer nuevas preguntas, crear artefactos o propuestas muy concretas de orden social, científico, ambiental, etc.



En la gran mayoría de los casos los proyectos se llevan a cabo fuera del salón de clase y, dependiendo de la orientación del proyecto, en muchos de los casos pueden interactuar con sus comunidades o permitirle un contacto directo con las fuentes de información necesarias para el planteamiento de su trabajo. Estas experiencias en las que se ven involucrados hacen que aprendan a manejar y usar los recursos de los que disponen como el tiempo y los materiales.



Como medio de evaluación se recomienda que todos los proyectos tengan una o más presentaciones del avance para evaluar resultados relacionados con el proyecto.



Para conocer acerca del progreso de un proyecto se puede: 

Pedir reportes del progreso.



Presentaciones de avance,



Monitorear el trabajo individual o en grupos.



Solicitar una bitácora en relación con cada proyecto.



Calendarizar sesiones semanales de reflexión sobre avances en función de la revisión del plan de proyecto.

Estudio de casos. El estudio de casos es una técnica de enseñanza en la que los alumnos aprenden sobre la base de experiencias y situaciones de la vida real, y se permiten así, construir su propio aprendizaje en un contexto que los aproxima a su entorno. Esta técnica se basa en la participación activa y en procesos colaborativos y democráticos de discusión de la situación reflejada en el caso, por lo que:

 



Se deben representar situaciones problemáticas diversas de la vida para que se estudien y analicen.



Se pretende que los alumnos generen soluciones validas para los posibles problemas de carácter complejo que se presenten en la realidad futura.



Se deben proponer datos concretos para reflexionar, analizar y discutir en grupo y encontrar posibles alternativas para la solución del problema planteado. Guiar al alumno en la generación de alternativas de solución, le permite desarrollar la habilidad creativa, la capacidad de innovación y representa un recurso para conectar la teoría a la práctica real.

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Guía Pedagógica y de Evaluación del Módulo: Construcción y programación de robots  

Debe permitir reflexionar y contrastar las propias conclusiones con las de otros, aceptarlas y expresar sugerencias.

El estudio de casos es pertinente usarlo cuando se pretende: 

Analizar un problema.



Determinar un método de análisis.



Adquirir agilidad en determinar alternativas o cursos de acción.



Tomar decisiones.

Algunos teóricos plantean las siguientes fases para el estudio de un caso: 

Fase preliminar: Presentación del caso a los participantes



Fase de eclosión: "Explosión" de opiniones, impresiones, juicios, posibles alternativas, etc., por parte de los participantes.



Fase de análisis: En esta fase es preciso llegar hasta la determinación de aquellos hechos que son significativos. Se concluye esta fase cuando se ha conseguido una síntesis aceptada por todos los miembros del grupo.



Fase de conceptualización: Es la formulación de conceptos o de principios concretos de acción, aplicables en el caso actual y que permiten ser utilizados o transferidos en una situación parecida.

Interrogación. Consiste en llevar a los alumnos a la discusión y al análisis de situaciones o información, con base en preguntas planteadas y formuladas por el docente o por los mismos alumnos, con el fin de explorar las capacidades del pensamiento al activar sus procesos cognitivos; se recomienda integrar esta técnica de manera sistemática y continua a las anteriormente descritas y al abordar cualquier tema del programa de estudio. Participativo-vivenciales. Son un conjunto de elementos didácticos, sobre todo los que exigen un grado considerable de involucramiento y participación de todos los miembros del grupo y que sólo tienen como límite el grado de imaginación y creatividad del facilitador. Los ejercicios vivenciales son una alternativa para llevar a cabo el proceso enseñanza-aprendizaje, no sólo porque facilitan la transmisión de conocimientos, sino porque además permiten identificar y fomentar aspectos de liderazgo, motivación, interacción y comunicación del grupo, etc., los cuales son de vital importancia para la organización, desarrollo y control de un grupo de aprendizaje. Los ejercicios vivenciales resultan ser una situación planeada y estructurada de tal manera que representan una experiencia muy atractiva, divertida y hasta emocionante. El juego significa apartarse, salirse de lo rutinario y monótono, para asumir un papel o personaje a través del cual el individuo pueda manifestar lo que verdaderamente es o quisiera ser sin temor a la crítica, al rechazo o al ridículo. El desarrollo de estas experiencias se encuentra determinado por los conocimientos, habilidades y actitudes que el grupo requiera revisar o analizar y por sus propias vivencias y necesidades personales.

 

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4. Enfoque del módulo

La competencia que se adquiere con el desarrollo del modulo, implica construir y programar robots, considerando las especificaciones técnicas contenidas en los manuales del fabricante, siguiendo procedimientos estandarizados de programación para automatizar procesos presentes en diversos entornos. El objetivo final del módulo es adquirir la capacidad para desarrollar y programar un micro-robot. Durante el curso se estudiarán los fundamentos de robótica y todos los conocimientos necesarios para abordar la materia, analizando distintas posibilidades que ofrece el mercado. Las competencias que se pretenden fomentar consideran actividades tales como lograr en los robots un comportamiento que se pueda calificar de inteligente, incluyendo: adaptación a un entorno cambiante, percepción activa para interactuar con un entorno parcialmente desconocido, explorar para aprender, etc. En el módulo se proporcionará al alumno una visión completa de un robot autónomo inteligente a escala reducida, con sus mecanismos sensoriales básicos, y se hará hincapié en la inspiración en la neuroetología, es decir, los mecanismos neurofisiológicos que explican el comportamiento. La historia de la automatización industrial está caracterizada por períodos de constantes innovaciones tecnológicas. Esto se debe a que las técnicas de automatización están muy ligadas a los sucesos económicos mundiales. El uso de robots industriales junto con los sistemas de diseño asistidos por computadora (CAD), y los sistemas de fabricación asistidos por computadora (CAM), son la última tendencia en automatización de los procesos de fabricación y luego se cargaban en el robot. Estas tecnologías conducen a la automatización industrial a otra transición, de alcances aún desconocidos. Aunque el crecimiento del mercado de la industria Robótica ha sido lento en comparación con los primeros años de la década de los 80´s, de acuerdo a algunas predicciones, la industria de la robótica está en su infancia. Ya sea que éstas predicciones se realicen completamente, o no, es claro que la industria robótica, en una forma o en otra, permanecerá. La potencia del software en el controlador determina la utilidad y flexibilidad del robot dentro de las limitantes del diseño mecánico y la capacidad de los sensores. Los robots han sido clasificados de acuerdo a su generación, a su nivel de inteligencia, a su nivel de control, y a su nivel de lenguaje de programación. Estas clasificaciones reflejan la potencia del software en el controlador, en particular, la sofisticada interacción de los sensores. La robótica es una tecnología con futuro y también para el futuro. Si continúan las tendencias actuales, y si algunos de los estudios de investigación en el laboratorio actualmente en curso se convierten finalmente en una tecnología factible, los robots del futuro serán unidades móviles con uno o más brazos, capacidades de sensores múltiples y con la misma potencia de procesamiento de datos y de cálculo que las grandes computadoras actuales. Serán capaces de responder a órdenes dadas con voz humana. Así mismo serán capaces de recibir instrucciones generales y traducirlas, con el uso de la inteligencia artificial en un conjunto específico de acciones requeridas para llevarlas a cabo. Podrán ver, oír, palpar, aplicar una fuerza media con precisión a un objeto y desplazarse por sus propios medios. En resumen, los futuros robots tendrían muchos de los atributos de los seres humanos. Es difícil pensar que los robots llegarán a sustituir a los seres humanos en el sentido de la obra de Carel Kapek, Robots Universales de Rossum. Por el

 

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Guía Pedagógica y de Evaluación del Módulo: Construcción y programación de robots  contrario, la robótica es una tecnología que solo puede destinarse al beneficio de la humanidad. Sin embargo, como otras tecnologías, hay peligros potenciales implicados y deben establecerse salvaguardas para no permitir su uso pernicioso. Dado la naturaleza de formación integral, el módulo también fomenta en el alumno el desarrollo de las competencias disciplinares básicas y genéricas tales como la interpretación y emisión de mensajes pertinentes en distintos contextos mediante el uso de medios, códigos y herramientas apropiados para el desarrollo de algunos temas, estableciendo una postura personal sobre los temas abordados e identificando su relevancia general en su formación, considerando otros puntos de vista de manera crítica y reflexiva, y manteniendo relaciones interpersonales positivas con sus maestros y compañeros de grupo; mostrando una actitud respetuosa hacia la interculturalidad y la diversidad de creencias, valores, ideas y prácticas sociales; desarrollando habilidades matemáticas; desarrollando innovaciones y proponiendo soluciones a problemas a partir de métodos establecidos en este la inteligencia artificial.

 

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5. Orientaciones didácticas y estrategias de aprendizaje por unidad

Unidad I:

Construcción de robots

Orientaciones didácticas (Dirigidas al docente) En esta unidad el alumno desarrolla las competencias relativas a la construcción de robots, a partir de la selección de la forma de implementar el control de robots y los sensores, actuadores y elementos de visión artificial, considerando la aplicación y tecnologías implementadas para establecer sus funciones. Asimismo, se desarrollan las competencias genéricas aplicables de manera natural a las competencias profesionales expresadas en los Resultados de Aprendizaje (RA), con el fin de promover una formación integral en el alumno, por lo que, durante todo el módulo, se fomenta:

 



La autonomía, responsabilidad y cuidado de sí mismo, mediante el autoconocimiento que cada alumno va desarrollando, tanto de sus cualidades, como de las áreas en que debe trabajar para su reforzamiento, determinando las acciones de corto, mediano y largo plazo, necesarias para la consecución de los objetivos definidos, considerando los factores sociales, económicos y personales que pueden influir positiva o negativamente en los objetivos contemplados para planear, elegir alternativas y administrar los recursos con los que cuenta.



Que el alumno proponga soluciones a problemas reales o hipotéticos, con base en actividades de búsqueda de información objetiva y veraz, aplicación de lo aprendido, e innovación en los métodos establecidos. Asimismo, se promueve el análisis crítico y fundamentado.



El interés y el respeto por la diversidad cultural en todas sus manifestaciones y que el alumno conozca puntos de vista diferentes sobre asuntos de interés público y personal, como condición para conformar el criterio personal de manera libre y sustentada.



Que el alumno sea capaz de automotivarse en el logro de metas personales y académicas, de desarrollar la capacidad para regular y manejar sus propios impulsos y necesidades, asumir sus propios sentimientos y emociones y encauzarlos positivamente.



Que sea capaz de continuar aprendiendo de manera cada vez más eficaz y autónoma de acuerdo a los propios objetivos y necesidades, lo que implica aprender a autorregular su proceso de aprendizaje y a resolver diversas problemáticas de la vida académica y profesional, realizando de manera sistemática la planificación de las actividades de aprendizaje, la regulación de su proceso de aprendizaje y la evaluación de los resultados obtenidos tras la aplicación de la estrategia seleccionada.



Que desarrolle capacidades para establecer una comunicación asertiva y efectiva, en diversos contextos, así como para identificar canales alternos y plurales que diversifiquen la obtención de la información y los enfoques con que ésta es tratada, utilizando una segunda lengua en situaciones cotidianas y en la consulta e interpretación de documentos técnicos.

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Unidad I:

Construcción de robots

Orientaciones didácticas (Dirigidas al docente) 

Que aprenda a desempeñarse en situaciones de aprendizaje cooperativo y colaborativo, interactuando y trabajando para el logro de los objetivos y metas de aprendizaje del grupo, lo que contribuye también al desarrollo personal y social del alumno.



Que participe activamente en la democracia, traducida en una mayor equidad en diversos ámbitos sociales y profesionales de su entorno. Todo ello con capacidad de tolerancia y flexibilidad de criterio para alcanzar consensos.



Que incorporen medidas de seguridad e higiene en el desempeño de sus actividades profesionales.



Que adquiera el compromiso social de sustentabilidad, aplicable más allá de lo relativo al medio ambiente, orientándose a la satisfacción de las necesidades actuales, sin prejuicio de las futuras generaciones en el plano social, tecnológico, económico, cultural y cualquier otro que se relacione con la preservación y bienestar de la especie humana.



Que aprenda a minimizar el impacto de sus actividades cotidianas sobre el medio ambiente; consuma responsablemente; se desempeñe con seguridad, calidad y ética en espacios naturales y urbanos; elimine contaminantes o las fuentes de riesgo antes de que se generen, y seleccione y emplee materiales reciclables y biodegradables.

Para el efecto, se aplicarán las técnicas de interrogación, participo – vivenciales y el estudio de casos, bajo el enfoque de aprendizaje colaborativo, descritos en el apartado 3 de la presente Guía. Actividades sugeridas: 1. Inicia la sesión realizando la presentación de su persona al grupo, dando una introducción general del módulo y analizando en plenaria, los resultados de aprendizaje a alcanzar, estableciendo la forma de trabajo en clase, y como se realizarán las evaluaciones, dando a conocer las actividades de evaluación y sus rúbricas, invitando a los alumnos a practicar los valores de respecto, dignidad, la no-violencia, la responsabilidad, el orden, la limpieza y el trabajo en equipo. 2. Realiza una evaluación diagnóstica sobre conceptos de electrónica básica y programación, identificando los elementos en desconocimiento del alumno, enfrentando las dificultades que se le presentan haciendo uso de su criterio, sus valores, fortalezas y debilidades para ayudar al grupo en su proceso social de integración. 3. Expone mediante un video o una película, el manejo de especificaciones técnicas de robots, explicando la naturaleza de su funcionamiento y solicita complementar la información mediante una investigación vía internet. 4. Realiza una presentación en Power point sobre los requerimientos de la arquitectura de robots, solicitando la elaboración del diagrama de bloques de su arquitectura básica.

 

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Unidad I:

Construcción de robots

Orientaciones didácticas (Dirigidas al docente) 5. Organiza al grupo en parejas y solicita el análisis de un caso en el que se aborde la forma en que se realiza la selección del diseño funcional de la arquitectura de robots. 6. Coordina una sesión para realizar la selección de la de estrategia de control de robots, asegurándose de que todos los miembros de los equipos participen. 7. Organiza una investigación documental individual para obtener información sobre la preparación de la lista de materiales requeridos para construir un robot, identificando posibles variaciones en la preparación, así como sus principales criterios de implementación. 8. Coordina la visita al grupo de un experto en automatización para exponer los diferentes aspectos que se toman en cuenta en el proceso de construcción de la arquitectura del robot. 9. Realiza la demostración práctica sobre la implementación de dispositivos de entrada. Solicita la elaboración del resumen correspondiente y apoyando al alumno en la estructuración de sus ideas y argumentos de manera clara, coherente y sintética. 10. Organiza al grupo en equipo para que realicen una lectura guiada sobre los aspectos técnicos la implementación de dispositivos de salida; sintetiza lo leído y comentado para elaborar conclusiones. 11. Realiza la presentación de la incorporación de sensores para establecer comunicación y control del robot, solicitando la elaboración de un mapa conceptual. 12. Organiza al grupo para que investiguen sobre el procedimiento a seguir para realizar la incorporación de actuadores al robot. Solicita la elaboración de un mapa conceptual para describir las principales características de los actuadores, utilizando las tecnologías de la información y comunicación para procesar e interpretar información. 13. Expone mediante una presentación de Power Point el procedimiento de incorporación de elementos de visión artificial a la estructura de un robot, empleando saberes de diversos campos y establece relaciones entre ellos. 14. Expone la forma de manejo de funciones de detección y digitalización incorporadas a la estructura de un robot, identificando los sistemas y reglas o principios medulares que subyacen a su funcionamiento. En base a esto, plantea un estudio de casos relativo al uso deficiente de las funciones de detección y digitalización incorporadas a la estructura de un robot para un caso en particular, considerando lo siguiente: -

 

Organiza al grupo en equipos y reparte la descripción del caso en el que se aborde una situación problemática originada por el uso deficiente de las funciones de detección y digitalización incorporadas a la estructura de un robot para un caso en particular, que haya preparado. Solicita el análisis del caso presentado y la identificación de las situaciones que llevaron a la presentación del problema detectado. Solicita que a partir del análisis realizado, el equipo aporte 2 sugerencias de posible solución, indicando ventajas y desventajas de cada una de ellas.

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Unidad I:

Construcción de robots

Orientaciones didácticas (Dirigidas al docente) -

Explica la forma de priorizar las opciones de solución propuestas, de acuerdo con la relación costo – beneficio que se puede obtener para cada una de ellas, solicitando determinar cuál es la mejor opción para dar solución al caso presentado. Solicita el reporte escrito del estudio de casos desarrollado, evaluando el resultado de las actividades desarrolladas de manera personal y en equipo.

15. Coordina y apoya el desarrollo de la práctica No. 1: “Construcción de la arquitectura física de un robot”, correspondiente a la actividad de evaluación 1.3.1. En la rúbrica correspondiente se incluye una Autoevaluación. 16. Proporciona una lista de preguntas concernientes a la unidad concluida, y solicita a los alumnos que respondan por escrito las preguntas lo mejor que puedan y enseguida circulen por el aula buscando compañeros que hayan contestado las preguntas que ellos no pudieron, completando la información sobre la construcción de la parte mecánica de los robots fijos y móviles.

Estrategias de aprendizaje (Dirigidas al alumno) El alumno: 



Contesta la evaluación diagnóstica sobre conceptos de electrónica básica y programación, comprometiéndose a reforzar los aspectos importantes del tema y adquirir los conocimientos mínimos necesarios para cursar él módulo.



Realiza una investigación vía internet para complementar la información sobre el manejo de especificaciones técnicas de robots presentes en diversas aplicaciones, explicando la naturaleza de su funcionamiento.



 

Expone sus expectativas del curso, analizando las actividades de aprendizaje, estableciendo metas y actividades de seguimiento para reforzar sus procesos de construcción de conocimiento y toma nota sobre los puntos explicados por el docente a fin de tener los criterios de evaluación y el método de aprendizaje; reconoce sus potencialidades, valorándose a sí mismo.

Elabora el diagrama de bloques de los requerimientos de la arquitectura de robots, empleando tecnologías de la información y comunicación para estructurar el diagrama. Aprende por iniciativa e interés propio.

Recursos académicos 

Programa de estudios.



Instrumento de evaluación diagnóstica.



Pintarrón.



Computadora con acceso a internet.



Cañón.



Ilustraciones y esquemas de la arquitectura básica de un robot.



Brazo mecánico didáctico.



Robot móvil con ruedas.



Barrientos, A., Peñín, L.F., Balaguer, C., Aracil, R. “Fundamentos de robótica” McGraw-Hill. México; 2003.



Angulo, J.M., Avilés, R. “Curso de robótica”.

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Guía Pedagógica y de Evaluación del Módulo: Construcción y programación de robots  Estrategias de aprendizaje (Dirigidas al alumno) 

Paraninfo. España, 1984. 

Torres, F. “Robots y sistemas sensoriales”. Prentice-Hall. México, 2002.



Elabora un cuadro comparativo, en coordinación con el docente, del diseño funcional de la arquitectura de un robot y aporta sus puntos de vista con apertura, considerando los de sus compañeros con tolerancia y de manera reflexiva.





José María Angulo Usategui ,Ignacio Angulo Martínez ,Susana Romero Yesa; Introducción a la Robótica, Paraninfo; México; 2005.

Elabora, en equipo, un mapa conceptual sobre la preparación de la lista de materiales requeridos para construir un robot, proponiendo al equipo distintas maneras de elaborarlo, definiendo un curso de acción con pasos específicos para su desarrollo.



Tutorial de SIMULINK.



Tutorial de MAT-LAB.

Elabora el resumen sobre los diferentes temas abordados por el experto en automatización sobre la construcción de la arquitectura del robot, expresando sus ideas y argumentos de manera clara, coherente y sintética.



Tutorial de C++.



Robots simples explicados. Disponible en: http://www.x-robotics.com/robots_simples.htm (15/07/2015)



Kit´s de robots para armar. Disponible en: http://www.crya.com.mx/ (15/07/2015)



 

Expone el procedimiento de selección del diseño funcional de la arquitectura de robots, asumiendo una actitud constructiva, congruente con los conocimientos y habilidades con los que cuenta.

Recursos académicos



Realiza un ejercicio práctico sobre la implementación de dispositivos de entrada a un robot en particular, exponiendo al grupo sus experiencias y describiendo su solución.



Realiza en equipo la lectura guiada sobre los aspectos técnicos a considerar en la implementación de dispositivos de salida, sintetizando lo leído y comentado para elaborar conclusiones.



Elabora un mapa conceptual sobre la incorporación de sensores para establecer comunicación y control del robot.



Realiza una investigación vía internet para complementar la información sobre el procedimiento a seguir para realizar la incorporación de actuadores al robot. Realiza la descripción escrita de las tecnologías empleadas, expresando sus ideas y conceptos mediante representaciones lingüísticas, matemáticas o gráficas.



Realiza una explicación detallada del procedimiento de incorporación de elementos de visión artificial a la estructura de un robot. Realiza algunas propuestas de incorporación de elementos de visión artificial a la estructura de un robot propuesto por el docente.



Analiza el estudio de casos expuesto por el docente y genera sus propias conclusiones al enfrentarse a una situación problemática referida al uso deficiente de las funciones de detección y digitalización incorporadas a la estructura de un robot para un caso en

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Guía Pedagógica y de Evaluación del Módulo: Construcción y programación de robots  Estrategias de aprendizaje (Dirigidas al alumno)

Recursos académicos

particular, considerando el siguiente procedimiento: - Se integra a un equipo de trabajo y realiza la lectura guiada de la descripción escrita del caso en el que se aborda alguno de los problemas relacionados con el uso deficiente de las funciones de detección y digitalización incorporadas a la estructura de un robot para un caso en particular. - Realiza el análisis del caso expuesto e identifica las situaciones que llevaron a la presentación del problema detectado. - Genera en equipo 2 sugerencias de posible solución al caso descrito, indicando ventajas y desventajas de cada una de ellas y las expone al grupo, solicitando comentarios al respecto. - A partir de la relación costo – beneficio desarrollada, toma la decisión sobre la mejor forma de dar solución al estudio de casos abordado. - Realiza el reporte escrito del caso abordado y posteriormente, compara la solución obtenida, con la expuesta por el docente, obteniendo sus propias conclusiones.

 



Realiza la práctica No. 1: “Construcción de la arquitectura física de un robot”, correspondiente a la actividad de evaluación 1.3.1 y participa en la actividad de Autoevaluación.



Contesta la lista de preguntas concernientes a la construcción de la parte mecánica de los robots fijos y móviles abordados en la unidad concluida exponiendo las preguntas que no pudo contestar para que el docente apoye en su resolución.

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Guía Pedagógica y de Evaluación del Módulo: Construcción y programación de robots 

Unidad II:

Programación de robots.

Orientaciones didácticas (Dirigidas al docente) En esta unidad el alumno desarrolla las competencias relativas a la programación de robots en funciones básicas, aplicando los comandos del software seleccionado proponiendo maneras de desarrollar un proyecto en equipo, definiendo un curso de acción con pasos específicos, y refuerza las competencias genéricas descritas en la Unidad de Aprendizaje I, con el fin de promover una formación integral del alumno. Para esto se emplearán las técnicas de la interrogación y el método de proyectos, bajo el enfoque de aprendizaje significativo y colaborativo, descritos en el apartado 3 de la presente guía. Actividades sugeridas: 1. Inicia la sesión mediante un comentario referente a las aplicaciones de los robots en los procesos industriales, activando los conocimientos previos en la participación interactiva en un diálogo dirigido, expresando el valor de la participación del alumno. 2. Expone las características de los lenguajes de programación de robots, solicitando al alumno que organice la información y proporcione una estructura de diagrama de llaves para condensar la información expuesta. 3. Expone la forma de establecimiento de sistemas de referencia, solicitando al alumno que elabore el mapa conceptual correspondiente. 4. Expone los fundamentos de programación en Lenguaje Rapid, colocando en el pizarrón tradicional los puntos clave y solicitando la toma de apuntes de dichos aspectos y simultáneamente con la enseñanza de la competencia, enseña principios de pensamiento crítico. 5. Ejemplifica la forma de realizar la programación en Lenguaje Rapid, explicando la razón por la cual se decidió el uso de estas herramientas para abordar el tema y sus ventajas y desventajas. 6. Expone el procedimiento general y las consideraciones para realizar la programación de un robot, a partir de la demostración práctica de dicho procedimiento y solicita su repetición, orientando a los alumnos para enfrentar las dificultades que se les presenten. 7. Organiza al grupo en equipos de trabajo de cinco o seis alumnos, y solicita que realicen con su ayuda programas básicos en lenguaje Rapid, empleando material didáctico libre o sugerido, y expongan los resultados respondiendo a decisiones del grupo después de debatir al interior de cada equipo, solicitando a los alumnos escribir diálogos constructivos. 8. Solicita el desarrollo de un proyecto de construcción y programación de un robot aplicado a una situación específica, considerando los diferentes aspectos abordados durante la unidad de aprendizaje y coordinando actividades específicas. -

 

Expone la situación o problema a analizar, referente a la construcción y programación de robots, describiendo el problema que el proyecto busca atender o resolver.

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Guía Pedagógica y de Evaluación del Módulo: Construcción y programación de robots 

Unidad II:

Programación de robots.

Orientaciones didácticas (Dirigidas al docente) -

Describe y genera el propósito del proyecto, realizando una explicación concisa del objetivo último del proyecto y de qué manera atiende este la situación o el problema de construcción y programación de robots.

-

Delimita conjuntamente con el grupo, las especificaciones de desempeño a cumplir durante el desarrollo del proyecto que da solución al problema de la construcción y programación de robots.

-

Expone las reglas y lineamientos que regirán al proyecto, de acuerdo a los propósitos perseguidos en la construcción y programación de robots buscada.

-

Expone el listado de los participantes en el proyecto y de los roles que se les asignaron a cada uno de ellos, así como las aportaciones que cada etapa dará al desarrollo de la construcción y programación de robots diseñada.

-

Expone a grandes rasgos los aspectos inherentes a la evaluación del proyecto, a partir de la pertinencia con respecto a la construcción y programación de robots propuesta

9. Coordina y apoya el desarrollo de la práctica No. 2: “Programación de robots”, perteneciente la actividad de evaluación 2.2.1. En la rúbrica correspondiente se incluye una Autoevaluación. 10. Orienta la participación de los alumnos para realizar un repaso de los temas y aspectos fundamentales de la unidad.

Estrategias de aprendizaje (Dirigidas al alumno)

Recursos académicos

El alumno:



Pintarrón.



Escucha e identifica los objetivos de la discusión y de manera general las aplicaciones de los robots en los procesos industriales, participando durante la discusión y elaborando preguntas abiertas que requieran más que una respuesta con tiempo suficiente para responder, propiciando un clima de respeto y apertura y evitando la dispersión, cerrando la discusión haciendo un resumen.



Cañón.



Computadora.



Ilustraciones y esquemas de la arquitectura básica de un robot.

Presenta la información organizada de modo jerárquico, estableciendo relaciones de inclusión entre los conceptos o ideas referentes a los lenguajes de programación de robots, a través de un diagrama de llaves, siguiendo instrucciones y procedimientos de manera reflexiva.



Brazo mecánico didáctico.



Robot móvil con ruedas.



Barrientos, A., Peñín, L.F., Balaguer, C., Aracil, R. “Fundamentos de robótica” McGraw-





 

Genera una lista o inventario de las formas de establecimiento de sistemas de referencia,

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Guía Pedagógica y de Evaluación del Módulo: Construcción y programación de robots  Estrategias de aprendizaje (Dirigidas al alumno) clasificados por niveles de abstracción o inclusividad para establecer las relaciones de supra, co o subordinación e identifica el concepto nuclear y lo ubica en la parte superior para partir de ahí a colocar los otros nodos y sus relaciones, valorando la posibilidad de utilizar enlaces cruzados y ejemplos, reelaborando el mapa y acompañándolo de una explicación cuando sea necesario. 

Elabora programas para manipular robots empleando los fundamentos de programación en Lenguaje Rapid y reforzando los conocimientos abordados por el docente.



Practica desarrollando ejercicios de programación en Lenguaje Rapid, generando el reporte final del uso de dicho software.



En pareja, recaba la mayor información posible sobre las opiniones del grupo referentes al desarrollo de programas básicos en lenguaje Rapid, propiciando un ambiente en clase de participación espontanea, de tres o cuatro minutos, por parte de todos sus compañeros.



Repite el procedimiento para realizar la programación básica de un robot, expuesto por el docente, identificando sus particularidades y consideraciones generales y realizando el informe correspondiente.



Emplea el método de proyectos para desarrollar una propuesta sobre la construcción y programación de un robot aplicado a una situación específica descrita por el docente.

 

-

Analiza en equipo la situación o problema de la construcción y programación de robots, abordado, comprendiendo sus variantes y poniéndolas por escrito.

-

Investiga y realiza encuestas y hace recomendaciones sobre la construcción y programación de robots y el problema abordado, describiendo los alcances del proyecto a implementar.

-

Genera una lista de los criterios o estándares de calidad que el proyecto debe cumplir para dar respuesta efectiva al problema de la construcción y programación del robot abordado.

-

Elabora las guías o instrucciones para desarrollar el proyecto de la construcción y programación del robot desarrollado, incluyendo tiempo presupuestado y metas a corto plazo, tales como: completar las entrevistas para cierta fecha, tener la investigación realizada en cierta fecha.

-

Incluye en el listado presentado por el docente, los miembros del equipo, miembros de la

Recursos académicos Hill. México; 2003. 

Angulo, J.M., Avilés, R. “Curso de robótica”. Paraninfo. España, 1984.



Torres, F. “Robots y sistemas sensoriales”. Prentice-Hall. México, 2002.



José María Angulo Usategui ,Ignacio Angulo Martínez ,Susana Romero Yesa; Introducción a la Robótica, Paraninfo; México; 2005.



Tutorial de SIMULINK.



Tutorial de MAT-LAB.



Tutorial de C++.



Robots simples explicados. Disponible en: http://www.x-robotics.com/robots_simples.htm (15/07/2015)



Kit´s de robots para armar. Disponible en: http://www.crya.com.mx/ (15/07/2015)

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Guía Pedagógica y de Evaluación del Módulo: Construcción y programación de robots  Estrategias de aprendizaje (Dirigidas al alumno)

Recursos académicos

comunidad, personal de la institución y padres de familia que participarán en el desarrollo del proyecto de la construcción y programación de robots. -

Realiza el resumen del cómo se va a valorar su desempeño, tanto el proceso de aprendizaje como en el producto final.



Realiza la práctica No. 2: “Programación de robots”, perteneciente la actividad de evaluación 2.2.1 y participa en la actividad de Autoevaluación.



Participa en la elaboración de una síntesis en grupo de lo aprendido en la unidad.

 

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Guía Pedagógica y de Evaluación del Módulo: Construcción y programación de robots 

6.

Prácticas/Ejercicios /Problemas/Actividades

Unidad de aprendizaje:

Selección del control de los robots

Número:

1

Práctica:

Construcción de la arquitectura física de un robot

Número:

1

Propósito de la práctica:

Realizar la construcción de robots, a partir de la selección de la forma de implementar el control de robots y los sensores, actuadores y elementos de visión artificial, considerando la aplicación y tecnologías implementadas para establecer sus funciones.

Escenario:

Laboratorio

Duración

Materiales, herramientas, instrumental, maquinaria y equipo

10 horas

Desempeños



Protoboard.

1. Aplica las medidas de higiene en el desarrollo de la práctica.



Lamina de acrílico cubiertas de CD’s.



Pedacería de aluminio.

2. Prepara el equipo a emplear, los instrumentos, las herramientas los materiales y equipos en las mesas de trabajo.



Sensores.

Construcción de un robot (brazo).



Actuadores.



4 Baterías recargables AA de NiCad o NiH.



1 motor de C.D. de 3 a 5 volt.



Pinzas pela cable.

Identifica las características generales del diseño del brazo mecánico. Elige os materiales de la estructura principal y los motores que proporcionarán el desplazamiento o esfuerzo. Arma la estructura del brazo mecánico. Implementa la parte eléctrica del brazo. Desarrolla un trabajo ordenado y sin marañas de cables. Realiza la instalación del sistema de control y los elementos sensores y actuadores. Energiza y hace pruebas de funcionamiento del robot construido.



1 Conectores.



2 botón pulsador NA.



1 motor.

 

Selección de insumos. 3. Identifica las características generales del diseño del brazo mecánico. 4. Elige los materiales de la estructura principal y los motores que proporcionarán el desplazamiento o esfuerzo.

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Materiales, herramientas, instrumental, maquinaria y equipo

Desempeños



Cable.



Desarmador.

5. Verifica que el tipo de motores elegido cumple con lo requerido en el diseño considerando que no es lo mismo motores de corriente continua (C.D.) que motores a pasos, o si llevarán reducción o girarán libremente.



Fuente de voltaje.

6. Asegura que se ha contemplado la carga total a desplazar.



Robot didáctico LABOT PRO V de Crya

7. Determina a qué estímulo va a reaccionar, a la luz o al contacto.



Lamina de acrílico cubiertas de CD’s.



Pedacería de aluminio.

8. Asegura que se observen los detalles complementarios que delimitarán el trabajo del brazo mecánico.



Robot didáctico OSCILADROIDE de Crya.



Interface de comunicación.



Modulo de programación.

Construcción de la parte mecánica del brazo. 9. Verifica que se cuenta con el total de las partes mecánicas descritas previamente por el docente, considerando el “reciclado” de partes y materiales. 10. Emplea material de construcción tal como las láminas de acrílico o cajas de CD (discos compactos) o el CD mismo dándole originalidad y vista agradable al armado de las articulaciones del brazo. 11. En caso necesario, realiza el uso de aluminio empleando herramientas especializadas para su corte. 12. Realiza la construcción de la base principal en la que se soporta el peso de las pilas y circuitos así como el fijado de los motores del brazo mecánico.

 

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Materiales, herramientas, instrumental, maquinaria y equipo

Desempeños Instalación eléctrica y alimentación del brazo. 13. Evita el uso de alambres en vez de cables, entre los sensores y circuitos. 14. Emplea cables para asegurar la flexibilidad suficiente para las modificaciones o adición de módulos. 15. Emplea conectores para evitar fallas por alambres cortados entre módulos. 16. Implementa el sistema de alimentación incorporando las pilas, baterías celdas solares o cualquier elemento que proporcione la energía para “alimentar” al brazo mecánico.

Instalación del sistema de control y los elementos sensores y actuadores 17. Instala el sistema de control que se encargará de procesar las señales de los sensores e indicará el momento del funcionamiento de los actuadores. 18. Realiza la instalación de los actuadores considerando dentro de estos, motores, electroimanes, luces o elementos que dotarán al brazo mecánico de movimiento o respuesta física. 19. Realiza la instalación de los sensores considerando dentro de estos, interruptores, elementos infrarrojos, fotorresistencias, piro elementos o cualquier otro que se le parezca

 

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Materiales, herramientas, instrumental, maquinaria y equipo

Desempeños para “sentir” el entorno o estímulo.

Incorporación de elementos de control de un robot. Realiza el análisis de las especificaciones técnicas de un robot propuesto por el docente y el construido, evaluando su accesibilidad, capacidad de carga, rapidez, precisión e interacción con el entrono y determinando sus principales diferencias. Genera el diseño funcional de la arquitectura del brazo mecánico determinando el software y el medio de control para realizar la programación básica del mismo, considerando algunas de las configuraciones típicas y obteniendo las diferencias de la estructura articular, con respecto a una estructura móvil. Aplica las distintas estrategias de control para evaluar el comportamiento del brazo mecánico, definiendo el tipo de control más recomendable y la forma de establecerlo, a partir del siguiente procedimiento: 20. Identifica las especificaciones técnicas de un robot propuesto por el docente.

 

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Materiales, herramientas, instrumental, maquinaria y equipo

Desempeños 21. Determina las características del brazo mecánico construido. 22. Determina las diferencias entre los dos robots evaluados. Requerimientos de la arquitectura. Elige el alcance y las funciones del brazo mecánico y a partir de ellas, genera la ficha técnica sobre los requerimientos técnicos de la arquitectura a implementar, considerando el siguiente procedimiento: 23. Propone la forma y alcances de programabilidad y eficiencia del brazo mecánico. 24. Define la capacidad de evolución y autonomía, de acuerdo con los materiales que se utilizaron para construir la estructura. 25. Identifica las características de fiabilidad y adaptabilidad que se obtendrán con el brazo mecánico construido. Diseño funcional de la arquitectura y estrategias de control 26. Establece las relaciones entre el software y el hardware que sustentará la programación del brazo mecánico. 27. Define las arquitecturas típicas de un brazo mecánico y las compara con las de un robot móvil, identificando sus principales diferencias.

 

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Materiales, herramientas, instrumental, maquinaria y equipo

Desempeños 28. Aplica las estrategias de control PID, de articulaciones, desacoplado, basado en el modelo dinámico, adaptativo, con aprendizaje, en espacio cartesiano o de esfuerzos. 29. Compara lo obtenido, con respecto a un robot móvil con las siguientes prestaciones:

Incorporación de elementos de visión artificial al robot. Arma un sistema rastreador de luz específicamente diseñado a tal efecto. Lo incorpora a un robot móvil. Verifica que puede encontrar un punto de luz dentro de su ángulo de visión de 180º frontales y dirigirse lo más rápido posible hacia tal fuente de luz. Valida el funcionamiento del robot armado con elementos de visión artificial, a partir del análisis de su operación, explicando cómo funciona el mecanismo de control en función de la cantidad de luz detectada y ajusta con que valor mínimo de luz se activará su salida. : Armado de un rastreador de luz 30. Arma la estructura básica del robot. 31. Dispone los 3 sensores de luz LDR en ángulo de 60º los unos de los otros. 32. Coloca el arreglo de sensores dentro de una bocina dividida en 3 partes y hecha al efecto con cartulina negra para evitar que la luz ambiente afecte a la buena detección de la fuente de luz a encontrar.

 

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Materiales, herramientas, instrumental, maquinaria y equipo

Desempeños

Validación del funcionamiento con visión artificial 33. Pone en funcionamiento el robot armado. 34. Verifica que la LDR varié su resistencia interna en función de la luz que incide sobre ella, a más luz menos resistencia y viceversa. 35. Verifica que lo que se hace en el circuito armado es comparar el nivel de tensión proporcionado por el conjunto divisor de tensión LDR-Resistencia con otra tensión variable esta vez obtenida de un potenciómetro. 36. Verifica que el amplificador operacional activa su salida o la desactivarla en función de si los valores en su entrada positiva es igual o mayor al de su salida negativa. 37. De acuerdo a lo anterior, ajusta con que valor mínimo de luz se activará su salida. 38. Valida la operación del robot. 39. Recoge los instrumentos empleados y limpia el área de trabajo.

 

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Unidad de aprendizaje:

Programación de robots.

Número:

2

Práctica:

Programación de robots.

Número:

2

Propósito de la práctica:

Realiza la programación del brazo mecánico en funciones básicas y especializadas, empleando el lenguaje de programación C++ y lenguaje Rapid, para el manejo de procesos industriales.

Escenario:

Laboratorio

Duración

Materiales, herramientas, instrumental, maquinaria y equipo

8 horas

Desempeños



Protoboard.

1. Aplica las medidas de higiene en el desarrollo de la práctica.



Brazo robot armado en la práctica 1.



Vehículo robot.

2. Prepara el equipo a emplear, los instrumentos, las herramientas los materiales y equipos en las mesas de trabajo.

El vehículo dispone de: - 2 ruedas a la izquierda y 2 a la derecha, controladas por sendos motores. - 3 sensores de infrarrojos que detectan una línea marcada en el suelo. - 1 circuito integrado que proporciona la potencia a los motores. - 1 microcontrolador que ejecuta el programa. 

Pinzas pela cable.



1 Conectores.



2 botón pulsador NA.



1 motor.



Cables.



Interface de comunicación.



Modulo de programación.

 

Considera los aspectos referentes al uso de energía eléctrica, al momento de energizar y trabajar con los equipos. Aplicación de técnicas de programación de robots Identifica las acciones necesarias para que el robot haga la función descrita, creando el algoritmo correspondiente. Realiza la propuesta de programación del brazo robot, utilizando los métodos de programación por guiado, programación textual y programación off-line o híbrida. Desarrolla la programación de la operación descrita utilizando herramientas de software a nivel robot, a nivel objeto y a nivel tarea. Descripción del problema: Se pretende situar la pieza A, sobre la que se apoya la pieza B, en el interior del orificio de la pieza D. A continuación se presenta el programa en los tres niveles de manera simplificada y utilizando lenguajes hipotéticos

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Materiales, herramientas, instrumental, maquinaria y equipo 

Desarmador.



Fuente de voltaje.

Desempeños

Aplicación de técnicas de programación. 1. Realiza la propuesta de programación del brazo robot, utilizando los métodos de programación por guiado, programación textual y programación off-line o híbrida. Manejo de estilos de programación. 2. Desarrolla la programación de la operación descrita utilizando herramientas de software a nivel robot, a nivel objeto y a nivel tarea. Considera los siguientes ejemplos hipotéticos: Programación a nivel robot. 3. Operación de colocar B sobre C Mover_a P1 via P2 ; Situarse en un punto sobre la pieza B Vel = 0.2 * VELMAX ; Reducir la velocidad Pinza = ABRIR ; Abrir la pinza Prec = ALTA ; Aumentar la precisión Mover_recta_a P3 ; Descender verticalmente en línea recta

 

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Materiales, herramientas, instrumental, maquinaria y equipo

Desempeños Pinza = CERRAR ; Cerrar la pinza para coger la pieza B Espera= 0.5 ; Esperar para garantizar cierre de pinza Mover_recta_a P1 ; Ascender verticalmente en línea recta Prec = MEDIA ; Decrementar la precisión Vel = VELMAX ; Aumentar la velocidad Mover_a P4 via P2 ; Situarse sobre la pieza C Prec = ALTA ; Aumentar la precisión Vel = 0.2 * VELMAX ; Reducir velocidad Mover_recta_a P5 ; Descender verticalmente en línea recta Pinza = ABRIR ; Abrir pinza Programación a nivel objeto: 4. Situar B sobre C haciendo coincidir LADO_B1 con LADO_C1 y LADO_B2 con LADO_C2 ; 5. Situar A dentro D haciendo coincidir EJE_A con EJE_HUECO_D y BASE_A con BASE_D ; Programación a nivel tarea 6. Ensamblar A con D Programación de funciones básicas del robot. 7. Realiza la programación de tareas reales como coger y dejar una pieza (pick & place) determinando a priori la función específica que se desea implementar considerando los siguientes procedimientos: Programa sencillo de pick & place. Planteamiento begin

 

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Materiales, herramientas, instrumental, maquinaria y equipo

Desempeños locate part A move to the grasp point on right of part A close gripper move to the assembly position end

Programa sencillo de pick & place. Grasping (El punto de grasp genera colisión). begin locate part A if part A is to the right of part B then set chosen grasp to grasp point on right of part A else set chosen grasp to grasp point on left of part A move to chosen grasp of part A close gripper move to the assembly position end

 

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Materiales, herramientas, instrumental, maquinaria y equipo

Desempeños

Programa sencillo de pick & place. Planificación de trayectorias begin locate part A if part A is to the right of part B then set chosen grasp to grasp point on right of part A else set chosen grasp to grasp point on left of part A move to point 10 cm above chosen grasp of part A move to chosen grasp of part A close gripper move to point 10 cm above assembly position move to the assembly position end

 

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Materiales, herramientas, instrumental, maquinaria y equipo

Desempeños

Programa sencillo de pick & place. Incertidumbre Procedure Search begin index=0 start y=current y while index*resolution