1. Robots#
Preguntas
¿Qué es un robot? ¿Para qué sirve? ¿Necesito un robot para resolver un problema? ¿Es obligatorio el uso de robótica educativa para implementar una metodología STEAM?
En esta sesión aprenderemos a entender:
Qué es un robot
Para qué sirve
Cómo usarlo en un proyecto STEAM
1.1. ¿Qué es un robot?#
A veces no hay un consenso sobre qué es un robot y qué no. Estamos influidos por una cultura audiovisual donde pensamos que un robot es un humano artificial, pero la verdad es que existen muchas variedades y tipos. En la extensa definición que ofrece la Wikipedia (Robot ) dice que:
Un robot es una entidad virtual o mecánica artificial. En la
práctica, esto es por lo general un sistema electromecánico
que, por su apariencia o sus movimientos, ofrece la sensación
de tener *un propósito propio*.
Eso permite definir algunas características, que no sólo lo hacen interesante para su uso en el mundo real, sino también en un ámbito educativo. Su utilidad está en estimular en los estudiantes la comprension de la arquitectura de un dispositivo, la programación y el trabajo por proyectos. Algunas características interesantes de un robot son:
Es autónomo, es decir, funciona solo (con «propósito propio»).
Usa dispositivos electrónicos y mecánicos.
Es capaz de realizar acciones (tiene mecanismos de actuación)
Es capaz de revisar su entorno (tiene sensores)
Y tiene un programa de control. Podríamos decir que es un computador que funciona, aparentemente sólo, pero que hay que programar. En la práctica veremos que un robot:
Tiene diferentes tipos de sensores, desde donde adquiere información
Tiene un programa de control, que según sus instrucciones (algoritmo) y datos que obtiene de los sensores …
… actúa de una forma u otra (actuadores).
Y así continuamente (no deja de estar funcionando).
Y sobre estos principios podríamos analizar casi cualquier tipo de robot. Puedes profundizar mucho más en el artículo de la Wikipedia: Robot .
Robots Software
Cuando hablamos de un programa autónomo, donde no existe el robot como tal, podríamos hablar de robots software (entidad virtual). Estos se suelen denominar bots y son mucho más comunes de lo que parece. Un ejemplo típico es el uso de chatbots, es decir, sistemas que «parecen humanos» porque hablan como humanos. Pero no lo son. Son algunas de las famosas IAs LLM (inteligencias artificiales que generan lenguaje) de actualidad denominadas chatbots, por ejemplo con ChatGPT. Aunque tienen mucho en común, aquí hablamos de robots hardware.
1.2. ¿Qué tipos de robots hay?#
Muchos. Difícil tener una clasificación exacta y completa.
Una primera clasificación es según su apariencia:
Humanoides (Androides/Ginoides). Parecen personas, es decir tienen una apariencia humana: brazos, piernas, cabeza, tronco y cara.
Móviles. Plataformas con ruedas y brazos. Se desplazan de un lugar a otro
Zoomórficos. Parecen animales e imitan su movimiento.
Poliarticulados. Son una estructura con varias articulaciones. Por ejemplo un brazo robótico.
Una segunda clasificación podría ser según su uso:
Hobby. Robots con los que jugar a programar o personalizar su comportamiento a nuestro gusto, a un coste muy pequeño. Por ejemplo los robots educativos.
Educativos. En realidad un caso particular de la categoría anterior, pero enfocado en un público por edades (infantil, primaria o secundaria)
Entretenimiento. Para entretenernos y jugar. Por ejemplo un perrito de juguete.
Industriales. Para realizar tareas pesadas y automatización de procesos industriales. Por ejemplo en una fabrica de vehículos.
Domésticos. Robots para realizar tareas o cuidados domésticos. Desde el más básico, como un robot de limpieza hasta androides sofisticados.
Médicos. Robots destinados a realizar tareas de extrema precisión o con acceso miniturizado
Militares. Robots dedicados a tareas de combate, vigilancia o transporte.
Experimentales. Robots para investigar y desarrollar soluciones
De Ficción. Robots que existen en la cultura popular pero de los que no existe una representación real
Podemos ver algunos ejemplos de robots y su precio, para hacernos una idea de robots concretos:
El robot de limpieza Roomba. Unos 500 USD.
El robot educativo Lego Mindstorm . Unos 1.000 USD
El robot articulado Spot . Unos 75.000 USD
El humanoide ASIMO . Unos 2.500.000 USD (no se vendió ninguno)
Un robot móvil industrial (RB - Vogui ). Sin precio
Y aquí puedes ver en el siguiente video un ejemplo de robot avanzado (en realidad dos, que se comunican). Son como dos «perritos»:
Pero hay muchos más . Puedes hasta inventarte uno.
Actividad S01-A01. Inventar un robot
Estamos pensando en crear un robot fijándonos en la hormiguita de fuego.
¿Cuales serían sus sensores? ¿De dónde obtiene la información de lo que la rodea?
¿Cuales serían sus acciones, su forma de actuar? ¿Cómo se mueve?
¿Podrías hacer un diagrama sencillo de este robot? En papel.
Actividad S01-A02. Sobre robots
A continuación se muestran 5 robots concretos, sobre los que te haré 3 preguntas.
Robot 1
Robot 2
Robot 3
Robot 4
Robot 5
Puedes debatir con tu grupo de trabajo en base a las siguientes preguntas.
¿Qué tipo de robot crees que es cada uno?
¿Qué tipo de sensores crees que tiene?
¿Qué tipo de actuadores crees que tiene?
1.3. Oportunidades educativas con robots#
En un proyecto STEAM podemos tener diferentes objetivos y herramientas. La robótica es simplemente una herramienta más. No es imprescindible. Pero ofrece oportunidades, de forma lúdica y de fácil motivación, para trabajar tres aspectos:
1.3.1. Sobre la arquitectura del robot#
Sirve para entender cómo están construidos los dispositivos. En el caso de un robot podemos distinguir:
Sensores. Por ejemplo un sensor que detecta el color rojo
Acciones. Por ejemplo movernos hacia adelante 10 metros.
Control. Moverse hacia adelante hasta ver una caja roja
Y aprovechando estos elementos permite utilizar las ciencias básicas y aplicadas para profundizar. Por ejemplo ver cómo se detecta un color, o cuánto tiene que moverse una rueda de un diámetro de 50 cm para avanzar 10 metros o cómo funciona un motor. Hay muchas posibilidades para ayudar a entender (y construir) la realidad a través del funcionamiento del robot.
Otra oportunidad es la de simplemente construir algo, aunque no tenga movimiento. Muchas veces es suficiente para trabajar algunas competencias STEAM.
1.3.2. Sobre programación#
Probablemente se sobreestime la importancia de saber programar en edades tempranas frente a otro tipo de competencias. Al vivir en sociedades a veces demasiado tecnocéntricas, no terminamos de enfocarnos en lo importante según cada etapa educativa. Pero en cualquier caso, la programación ofrece algunas oportunidades de aprendizaje interesantes. Por ejemplo:
El concepto de instrucción, es decir dar órdenes para actuar. Resolver un problema, paso a paso.
La programación estructurada: usando instrucciones secuenciales, de control y de repetición
Ver las diferencias entre el mundo real (lo que hace el robot) y el virtual (lo simulado)
La forma de pensar en programación, ofrece oportunidades de desarrollo en análisis de problemas, propuestas de solución (algoritmos) y automatización de tareas.
1.3.3. Sobre proyectos#
Usamos los procesos de mejora continua como una forma de resolver problemas en pasos sucesivos y aprender de los errores. Es decir, la perfección viene de la práctica sucesiva. Es muy difícil hacerlo bien a la primera en un tiempo limitado. Es lo que se denomina ciclo PDCA .
Escoger una solución (Plan). Identificar un problema y proponer una solución.
Realizar un prototipo (Do). Llevarlo a la práctica.
Revisar el funcionamiento (Check). Comprobar si funciona según lo esperado
Con la información, modificar la solución (Act). Volver a empezar (y mejorar)
Estas tres oportunidades educativas que nos dan los robots, las podemos utilizar, dentro de nuestros proyectos STEAM con diferentes objetivos.
Actividad S01-A03. Tormenta de ideas de proyectos con robots
Puedes debatir con tu grupo de trabajo en base a cada uno de los criterios que hemos comentado. ¿Alguna idea para utilizar robots en el aula?