T 2966

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UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRÉS
FACULTAD DE CIENCIAS PURAS Y NATURALES
CARRERA DE INFORMÁTICA
TESIS DE GRADO
“ROBÓTICA EDUCATIVA COMO HERRAMIENTA
DIDÁCTICA PARA LA ENSEÑANZA Y APRENDIZAJE
DE MATEMÁTICAS PARA 5TO DE PRIMARIA”
PARA OPTAR AL TÍTULO DE LICENCIATURA EN INFORMÁTICA
MENCIÓN: INGENIERÍA DE SISTEMAS INFORMÁTICOS
POSTULANTE: REYNALDO TAMBO HUCHANI
TUTOR METODOLÓGICO: M.Sc. JORGE HUMBERTO TERÁN POMIER
ASESORA: Lic. CARMEN ROSA HUANCA QUISBERT
LA PAZ – BOLIVIA
2015
 
 UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRÉS 
 FACULTAD DE CIENCIAS PURAS Y NATURALES 
 CARRERA DE INFORMÁTICA 
 
 
 
 
 
 
 
LA CARRERA DE INFORMÁTICA DE LA FACULTAD DE CIENCIAS PURAS Y 
NATURALES PERTENECIENTE A LA UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRÉS 
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i
DEDICATORIA
El presente trabajo lo dedico con todo cariño a Dios que
me da la oportunidad de vivir y me ha brindado la
fortaleza necesaria para seguir adelante, sin su bendición
nada habría sido posible.
ii
AGRADECIMIENTOS
A Dios por la vida y salud, por los triunfos, momentos difíciles y la fortaleza
para salir adelante.
Un agradecimiento muy especial a la Universidad Mayor de San Andrés en
especial a la Carrera de Informática que me dio la oportunidad de formar parte
de ella.
Un sincero agradecimiento al M.Sc. Jorge Terán Pomier por sus sugerencias
para estructurar la Tesis de Grado, también expresar mi agradecimiento a la Lic.
Carmen Huanca Quisbert por su colaboración, por sus consejos constantes, por
sus ideas y sugerencias en la presentación de esta investigación y a todos los
decentes de la Carrera de Informática.
Gracias, que Dios les Bendiga a todos…
iii
RESUMEN
A través de la Robótica Educativa como una herramienta didáctica es posible apoyar los
procesos de enseñanza y aprendizaje de los estudiantes de nivel primaria en Bolivia como se
ha demostrado en la investigación realizada aplicando un robot educativo móvil que se
convierte en una herramienta tecnológica.
La presente investigación se centra en las cuatro fases de la Robótica Educativa que son el
Diseño, Construcción, programación y prueba del robot móvil, para la demostración del se
utilizó la tecnología de Kit Lego, los cuales facilitaron el diseño y construcción del mismo,
para realizar las figuras geométricas planas en la materia de matemáticas para el curso de 5to
de primaria.
La Robótica Educativa es propicia para apoyar las habilidades productivas, creativas y la
programación, y se convierte en un motor para la innovación cuando produce cambios en las
personas en las ideas y actitudes, en las relaciones y modos de actuar y pensar de los
estudiantes.
El propósito educativo de esta experiencia es promover la creación de robots móviles para la
materia de matemáticas, de esta forma los niños y las niñas en edad escolar estarán
sensibilizados con el desarrollo actual de la ciencia y la tecnología.
La robótica como área de conocimiento nueva requiere del respaldo financiero y académico a
largo plazo, por esta razón las experiencias con estudiantes y educadores no deben ser cortas si
no sostenidas y continuas.
Palabras claves: Robótica Educativa, Robot móvil, Didáctica, Figuras Geométricas planas.
iv
ABSTRACT
The use of a robot as a didactic tool supports teaching and learning processes of the primary
level students in Bolivia this has been demonstrated in the accomplished investigation
applying a of mobile educational robot that is converted into a technological tool.
The present investigation is centered in the four phases of the educational robotic: the Design,
Construction, Programming and testing of the of the mobile robot, for the demonstration of the
learning process we used a Lego Kit, to accomplish the flat geometric figures in the
mathematics for the course of 5to of primary.
The Educational Robotic is auspicious to support the productive abilities, creative and the
programming, and is converted into a motor for the innovation when produces changes in the
persons in the ideas and attitudes, in the relationships and manners of acting and thinking of
the students.
The educational purpose of is experience is to promote the creation of mobile robot for
mathematics in this form the children in school age will be sensitives with the current
development of the science and the technology.
The robotic knowledge area new requires of the financial and academic support in the long
run, by this reason the experiences with students should not be short it should be supported
continuously.
Key words: Educational Robotic, Mobile Robot, Didactic, Flat Geometric Figures.
v
Í N D I C E
Pág.
CAPITULO I MARCO REFERENCIAL ………………………………………………….. 1
1.1 INTRODUCCIÓN …………………………………………………………..……………… 2
1.2 ANTECEDENTES………………………………………………………………………….. 3
1.2.1 ANÁLISIS DE INVOLUCRADOS……………………………………………………….. 5
1.3 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA……………………………………………………. 7
1.3.1 PROBLEMA CENTRAL …………………………………………………………………. 8
1.3.2 PROBLEMAS SECUNDARIOS ………………………………………………………… 8
1.4 DEFINICIÓN DE OBJETIVOS …………………………………………………………… 8
1.4.1 OBJETIVO GENERAL ……………………………………………………………………. 9
1.4.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ……………………………………………………………… 9
1.5 HIPÓTESIS ………………………………………………………………………………….. 9
1.5.1 OPERACIONALIZACIÓN DE VARIABLES …………………………………………….. 10
1.6 JUSTIFICACIÓN …………………………………………………………………………….. 10
1.6.1 JUSTIFICACIÓN TÉCNICA……………………………………………………………….. 10
1.6.2 JUSTIFICACIÓN SOCIAL ………………………………………………………………… 11
1.6.3 JUSTIFICACIÓN CIENTÍFICA …………………………………………………………… 11
1.7 ALCANCES Y LÍMITES ……………………………………………………………………. 12
1.7.1 ALCANCES ………………………………………………………………………………… 12
1.7.2 LÍMITES ……………………………………………………………………………………. 12
1.8 APORTES …………………………………………………………………………………….. 12
1.8.1 PRÁCTICO …………………………………………………………………………………. 12
1.8.2 TEÓRICO …………………………………………………………………………………… 13
1.9 METODOLOGÍA …………………………………………………………………………….. 13
CAPITULO II MARCO TEÓRICO …………………………………………………………15
2.1 INTRODUCCIÓN …………………………………………………………………………….16
2.2 ROBÓTICA ………………………………………………………………………………….. 16
2.2.1 BREVE HISTORIA DE LA ROBÓTICA ………………………………………………….. 17
2.2.2 APLICACIONES DE LA ROBÓTICA …………………………………………………….. 18
2.2.3 QUE ES UN ROBOT ……………………………………………………………………….. 20
2.2.4 ARQUITECTURA DE ROBOTS …………………………………………………………... 21
2.2.5 TIPOS DE ROBOTS ………………………………………………………………………... 21
2.2.6 ROBÓTICA MÓVIL ………………………………………………………………………...24
2.2.7 IMPACTO DE LA ROBÓTICA…………………………………………………………….. 26
2.2.8 ESTRUCTURA INTERNA DE UN ROBOT………………………………………………. 27
2.3 ROBÓTICA EDUCATIVA…………………………………………………………………... 28
2.3.1 CARACTERÍSTICAS DE ROBÓTICA EDUCATIVA……………………………………. 30
2.4 TECNOLOGÍA DEL HARDWARE PARA ROBÓTICA EDUCATIVA…………………. 31
2.4.1 KIT DE LEGO MINDSTORMS EV3………………………………………………………. 31
2.4.2 HISTORIA DE LEGO MINDSTORMS EV3………………………………………………. 32
2.4.3 QUE ES LEGO MINDSTORMS EV3……………………………………………………… 33
2.4.4 POR QUE USAR LEGO MINDSTORMS EV3……………………………………………. 33
2.4.5 COMPONENTES DEL LEGO MINDSTORMS EV3……………………………………… 34
2.4.6 LADRILLO EV3……………………………………………………………………………. 35
2.4.7 SERVOMOTORES EV3……………………………………………………………………. 36
2.4.8 SENSORES DE EV3……………………………………………………………………….. 37
2.5 ENTORNOS DE PROGRAMACIÓNPARA LEGO MINDSTORMS……………………... 38
2.6 TECNOLOGÍA EDUCATIVA………………………………………………………………. 39
2.7 MODELOS DE ENSEÑANZA………………………………………………………………. 42
2.7.1 MODELO CONDUCTISTA…………………………………………………………………42
2.7.2 MODELO CONSTRUCTIVISTA…………………………………………………………... 42
2.7.3 EFECTOS DE LA TECNOLOGÍA EN LA CONSTRUCCIÓN DEL CONOCIMIENTO… 44
2.8 DIDÁCTICA………………………………………………………………………………….45
vi
2.8.1 EL MÉTODO DIDÁCTICO………………………………………………………………… 46
2.8.2 RECURSOS DIDÁCTICOS………………………………………………………………… 46
2.8.3 TÉCNICAS DIDÁCTICAS…………………………………………………………………. 46
CAPITULO III MARCO APLICATIVO…………………………………………………….. 48
3.1 INTRODUCCIÓN…………………………………………………………………………….. 49
3.2 DISEÑO DEL ROBOT EDUCATIVO……………………………………………………….. 49
3.2.1 ELEMENTOS DE ROBOT EDUCATIVO………………………………………………… 49
3.2.2 ESTRUCTURA DEL ROBOT EDUCATIVO MÓVIL…………………………………….. 52
3.2.3 ASPECTOS A CONSIDERAR PARA EL DISEÑO……………………………………….. 53
3.3 CONSTRUCCIÓN DEL ROBOT EDUCATIVO…………………………………………….. 56
3.4 PROGRAMACIÓN DEL ROBOT EDUCATIVO……………………………………………. 59
3.4.1 REQUERIMIENTO MÍNIMOS…………………………………………………………….. 63
3.4.2 PAGINA DE INICIO DEL SOFTWARE EV3………………………………………………63
3.4.3 INTERFAZ DE PROGRAMACIÓN………………………………………………………... 65
3.4.4 PALETAS O BLOQUES DE PROGRAMACIÓN………………………………………..... 66
3.4.5 PÁGINA DE HARDWARE……………………………………………….……….............. 68
3.4.6 PROGRAMA BÁSICO PARA UN ROBOT EDUCATIVO EV3………………………..... 69
3.4.7 PROGRAMACIÓN DE FIGURAS GEOMÉTRICAS………………………………………71
3.5 PRUEBA DEL ROBOT EDUCATIVO………………………………………………………..74
3.5.1 DATOS DE PRUEBA PARA LA FIGURA DE UN CUADRADO……………………….. 75
3.5.2 DATOS DE PRUEBA PARA LA FIGURA DE UN CÍRCULO………………………….. 75
CAPITULO IV PEDAGOGÍA PARA LA ENSEÑANZA DE MATEMÁTICAS…………… 77
4.1PROGRAMA DE ESTUDIO NIVEL DE EDUCACIÓN PRIMARIA COMUNITARIA
VOCACIONAL – MINISTERIO DE EDUCACIÓN DEL ESTADO PLURINACIONAL
DE BOLIVIA………………………………………………………………………………….. 78
4.1.1 CIENCIA TECNOLOGÍA Y PRODUCCIÓN……………………………………………… 78
4.1.2 OBJETIVO DEL CAMPO CIENCIA, TECNOLOGÍA Y PRODUCCIÓN………………... 79
4.1.3OBJETIVOS DE QUINTO AÑO DE EDUCACIÓN PRIMARIA COMUNITARIA
VOCACIONAL………………………………………………………………………………80
4.1.4 ESTRATEGIAS METODOLÓGICAS………………………………………………………80
4.1.5 EVALUACIÓN……………………………………………………………………………... 81
4.2 PLAN ANUAL CURRICULAR QUINTO AÑO DE EDUCACIÓN PRIMARIA
COMUNITARIA VOCACIONAL…………………………………………………………… 82
4.2.1 CURRÍCULO BASE……………………………………………………………………….. 82
4.2.2 PLANIFICACIÓN EDUCATIVA…………………………………………………………. 83
4.2.3 PLANIFICACIÓN CURRICULAR……………………………………………………….. 83
4.2.4 PROYECTO SOCIO PRODUCTIVO……………………………………………………… 83
4.2.5 PLAN ANUAL BIMESTRAL IZADO PRIMARIA COMUNITARIA VOCACIONAL
(CURRÍCULO REGIONALIZADO)………………………………………………………. 84
4.2.6 CURRÍCULO DIVERSIFICADO – PLAN DE DESARROLLO CURRICULAR (PLAN
DE CLASE)…………………………………………………………………………………. 84
4.2.7 PROYECTO SOCIO PRODUCTIVO……………………………………………………… 84
4.3 PLAN ANUAL BIMESTRALIZADO PARA QUINTO AÑO DE EDUCACIÓN PRIMARIA
COMUNITARIA VOCACIONAL……………………………………………………………….. 84
4.3.1 DATOS REFERENCIALES………………………………………………………………… 84
4.3.2 OBJETIVO GENERAL…………………………………………………………………….. 85
4.3.3 OBJETIVOS ESPECÍFICOS……………………………………………………………….. 85
4.3.4 PROYECTO SOCIOPRODUCTIVO………………………………………………………. 85
4.4 MANUAL DE OPERACIONES……………………………………………………………… 86
4.4.1 ORGANIZACIÓN PARA LAS CLASES………………………………………………….. 86
4.5 PLANIFICACIÓN DE DESARROLLO CURRICULAR 1 PLAN DE CLASE…………….. 87
4.6 PLANIFICACIÓN DE DESARROLLO CURRICULAR 2 PLAN DE CLASE…………….. 89
4.7 CLASE 1 Y CLASE 2 ROBÓTICA EDUCATIVA………………………………………….. 92
4.7.1 OBJETIVOS………………………………………………………………………………… 92
vii
4.7.2 METODOLOGÍA…………………………………………………………………………… 93
4.7.3 DEFINICIÓN DE ROBÓTICA…………………………………………………………….. 93
4.7.4 HISTORIA DE LA ROBÓTICA…………………………………………………………… 93
4.7.5 DEFINICIÓN DE UN ROBOT…………………………………………………………….. 93
4.7.6 COMO TRABAJA UN ROBOT…………………………………………………………… 94
4.7.7 DONDE SE APLICA LA ROBÓTICA……………………………………………………. 94
4.7.8 ROBOT MÓVIL EDUCATIVO……………………………………………………………. 94
4.7.9 QUE ES ROBÓTICA EDUCATIVA……………………………………………………… 94
4.7.10 FASES DE LA ROBÓTICA EDUCATIVA………………………………………………. 94
4.7.11 LEGO MINDSTORMS EV3EDUCATIVO……………………………………………..... 95
4.7.12 ELEMENTOS Y PIEZAS DE LEGO MINDSTORMS…………………………………… 95
4.7.13 BLOQUE O LADRILLO EV3……………………………………………………………...95
4.7.14 SERVOMOTORES GRANDES…………………………………………………………… 95
4.7.15 SENSORES DE LEGO EV3………………………………………………………………. 95
4.7.16 CONEXIÓN DE MOTORES Y SENSORES AL BLOQUE EV3………………………… 96
4.7.17 ARMADO DE UN ROBOT EDUCATIVO CON PIEZAS DE LEGO
MINDSTORMS……………………………………………………………………………. 96
4.7.18 PROGRAMA DE UN ROBOT EDUCATIVO……………………………………………. 96
4.7.19 REQUERIMIENTOS MÍNIMOS DE UNA COMPUTADORA………………………….. 96
4.7.20 INSTALACIÓN DEL SOFTWARE……………………………………………………….. 96
4.7.21 PAGINA DE INICIO………………………………………………………………………. 97
4.7.22 INTERFAZ PARA PROGRAMAR UN ROBOT…………………………………………. 97
4.7.23 BLOQUES DE PROGRAMACIÓN………………………………………………………. 97
4.7.24 PROGRAMAS BÁSICOS PARA MOVER UN ROBOT…………………………………. 97
4.7.25 PROGRAMA………………………………………………………………………………. 98
4.8 CLASE 3 LA RECTA Y LOS CUADRILÁTEROS………………………………………….. 98
4.8.1 OBJETIVO………………………………………………………………………………….. 98
4.8.2 METODOLOGÍA…………………………………………………………………………… 98
4.8.3 DEFINICIÓN DE LA RECTA……………………………………………………………… 98
4.8.4 POSICIONES DE DOS RECTAS SOBRE UNA SUPERFICIE PLANA…………………. 99
4.8.5 DEFINICIÓN DE CUADRILÁTEROS……………………………………………………. 100
4.8.6 CLASES DE CUADRILÁTEROS…………………………………………………………. 100
4.8.7 PARALELOGRAMOS……………………………………………………………………… 100
4.8.8 NO PARALELOGRAMOS…………………………………………………………………. 101
4.8.9 PSEUDOCÓDIGO PARA DIBUJAR UN CUADRADO…………………………………... 101
4.8.10 DIAGRAMA DE FLUJO PARA DIBUJAR UN CUADRADO………………………….. 102
4.8.11 CONSTRUCCIÓN DE UN ROBOT CON EL KIT DE MINDSTORMS EV3…………... 102
4.8.12 PROGRAMACIÓN EN UNA COMPUTADORA (DIBUJAR UN CUADRADO)……… 102
4.8.13 REALIZAR LA PRUEBA CON EL ROBOT EDUCATIVO…………………………….. 103
4.8.14 REALIZAR LAS MEDIDAS DEL CUADRADO DIBUJADO POR UN ROBOT
UTILIZANDO INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN………………………………………… 103
4.8.15 EVALUACIÓN……………………………………………………………………………. 103
4.9 CLASE 4 LOS TRIÁNGULOS………………………………………………………………. 103
4.9.1 OBJETIVO………………………………………………………………………………….. 103
4.9.2 METODOLOGÍA…………………………………………………………………………… 104
4.9.3 DEFINICIÓN DE TRIÁNGULO…………………………………………………………… 104
4.9.4 CLASIFICACIÓN DE LOS TRIÁNGULOS……………………………………………….. 104
4.9.5 ÁREA DE UN TRIÁNGULO………………………………………………………………. 105
4.9.6 PSEUDOCÓDIGO PARA DIBUJAR UN TRIÁNGULO…………………………………. 105
4.9.7 DIAGRAMA DE FLUJO PARA DIBUJAR UN TRIÁNGULO…………………………… 105
4.9.8 CONSTRUCCIÓN DE UN ROBOT PARA DIBUJAR UN TRIÁNGULO………………. 106
4.9.9 PROGRAMA PARA DIBUJAR UN TRIÁNGULO……………………………………….. 106
4.9.10 REALIZAR LA PRUEBA CON EL ROBOT EDUCATIVO…………………………….. 106
4.9.11 REALIZAR LAS MEDIDAS CON LOS INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN………….. 106
4.9.12 EVALUACIÓN……………………………………………………………………………. 107
4.10 CLASE 5 LA CIRCUNFERENCIA Y EL CÍRCULO……………………………………… 107
viii
4.10.1 OBJETIVO………………………………………………………………………………… 107
4.10.2 METODOLOGÍA…………………………………………………………………………. 107
4.10.3 DEFINICIÓN DE UNA CIRCUNFERENCIA…………………………………………… 107
4.10.4 ELEMENTOS DE LA CIRCUNFERENCIA……………………………………………. 107
4.10.5 LONGITUD DE LA CIRCUNFERENCIA……………………………………………….. 108
4.10.6 POSICIONES DE UNA RECTA Y UNA CIRCUNFERENCIA…………………………. 108
4.10.7 POSICIONES DE DOS CIRCUNFERENCIAS…………………………………………... 109
4.10.8 DEFINICIÓN DE UN CÍRCULO…………………………………………………………. 109
4.10.9 ÁREA DEL CÍRCULO……………………………………………………………………. 110
4.10.10 CONSTRUCCIÓN DEL ROBOT PARA DIBUJAR CIRCUNFERENCIA……………. 110
4.10.11 PROGRAMA PARA DIBUJAR UNA CIRCUNFERENCIA…………………………… 110
4.10.12 PRUEBA CON EL ROBOT EDUCATIVO EN UNA SUPERFICIE PLANA…………. 110
4.10.13 IDENTIFICACIÓN Y MEDIDAS DE LA CIRCUNFERENCIA EN EL PLANO……… 111
4.10.14 EVALUACIÓN…………………………………………………………………………… 111
4.11 CLASE 6 LOS POLÍGONOS……………………………………………………………….. 111
4.11.1 OBJETIVO…………………………………………………………………………………. 111
4.11.2 METODOLOGÍA…………………………………………………………………………...111
4.11.3 DEFINICIÓN DE UN POLÍGONO………………………………………………………..112
4.11.4 ELEMENTOS DE UN POLÍGONO………………………………………………………..112
4.11.5 CLASES DE POLÍGONOS SEGÚN SU NÚMERO DE LADOS………………………....112
4.11.6 CONSTRUCCIÓNDEL ROBOT PARA DIBUJAR POLÍGONOS……………………….113
4.11.7 PROGRAMA PARA DIBUJAR UN POLÍGONO…………………………………………113
4.11.8 PRUEBA CON EL ROBOT EN UNA SUPERFICIE.…………………………………….. 113
4.11.9 IDENTIFICACIÓN Y MEDIDA DE LOS POLÍGONOS………………………………… 113
4.11.10 EVALUACIÓN…………………………………………………………………………… 113
CAPITULO V PRUEBA DE HIPÓTESIS……………………………………………………. 114
5.1 INTRODUCCIÓN…………………………………………………………………………….. 115
5.2 POBLACIÓN………………………………………………………………………………….. 115
5.3 MUESTRA…………………………………………………………………………………….. 115
5.4 PRUEBA ESTADÍSTICA…………………………………………………………………….. 116
5.4.1 RESULTADOS DESPUÉS DE LA APLICACIÓN DE ROBÓTICA EDUCATIVA EN DOS
CURSOS………………………………………………………………………………………. 118
5.4.2 COMPARACIÓN DE NOTAS…………………………………………………………….. 118
5.5 ESTADO DE LA HIPÓTESIS…………………………………………………………………120
CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES……………………………. 121
6.1 INTRODUCCIÓN…………………………………………………………………………….. 122
6.2 CONCLUSIONES…………………………………………………………………………….. 122
6.2.1 ESTADO DEL OBJETIVO GENERAL……………………………………………………. 122
6.2.2 ESTADO DE LOS OBJETIVOS SECUNDARIOS………………………………………… 123
6.3 RECOMENDACIONES………………………………………………………………………. 124
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS………………………………………………………….. 125
GLOSARIO
ANEXOS
ix
ÍNDICE DE TABLAS
TABLA 1.1: OPERACIONALIZACIÓN DE VARIABLES……………………………………... 10
TABLA 3.1: ELEMENTOS DE LEGO MINDSTORMS EV3…………………………………… 50
TABLA 3.2: PIEZAS DE LEGO MIDSTORMS EV3……………………………………………. 52
ÍNDICE DE CUADROS
CUADRO 4.1: PLAN DE PROYECTO SOCIOPRODUCTIVO………………………………… 86
CUADRO 4.2: PLANIFICACIÓN CURRICULAR O PLAN DE CLASE………………………. 89
CUADRO 4.3: PLANIFICACIÓN DE DESARROLLO CURRICULAR……………………….. 92
CUADRO 5.1: CUADRO COMPARATIVO DE PRE TEST Y POST TEST…………………… 117
CUADRO 5.2: CUADRO COMPARATIVO DE NOTAS DE LOS DOS CURSOS……………. 119
ÍNDICE DE FIGURAS
FIGURA 2.1: ROBOT LEGO…………………………………………………………………….. 23
FIGURA 2.2: ROBOT EDUCATIVO GIROBOY……………………………………………….. 31
FIGURA 2.3: LADRILLO EV3…………………………………………………………………... 36
FIGURA 2.4: MOTOR SERVO GRANDE Y MEDIANO………………………………………. 37
FIGURA 2.5: SENSOR TÁCTIL………………………………………………………………… 37
FIGURA 2.6: SENSOR DE COLOR……………………………………………………………... 38
FIGURA 2.7: SENSOR INFRARROJO………………………………………………………….. 38
FIGURA 3.1: ESTRUCTURA DEL ROBOT MÓVIL…………………………………………… 53
FIGURA 3.2: DIAGRAMA DE BLOQUES DEL ROBOT MÓVIL…………………………….. 54
FIGURA 3.3: DISEÑO DE UN ROBOT MÓVIL EDUCATIVO……………………………….. 55
FIGURA 3.4: FUNCIONAMIENTO DEL ROBOT MÓVIL……………………………………. 56
FIGURA 3.5: ARMADO DEL CHASIS…………………………………………………………. 56
FIGURA 3.6: COLOCADO DE LLANTA AL MOTOR………………………………………… 57
FIGURA 3.7: COLOCADO DE BATERÍA AL LADRILLO EV3……………………………… 57
FIGURA 3.8: INSTALACIÓN DEL BLOQUE O LADRILLO EV3……………………………. 58
FIGURA 3.9: INSTALACIÓN DE SENSORES…………………………………………………. 58
FIGURA 3.10: ARMADO DEL MOTOR MEDIANO…………………………………………… 58
FIGURA 3.11: CONEXIÓN DE CABLES……………………………………………………….. 59
FIGURA 3.12: PROTOTIPO DEL ROBOT EDUCATIVO……………………………………… 59
FIGURA 3.13: CONCATENACIÓN NO LOGRADA…………………………………………… 60
FIGURA 3.14: CONCATENACIÓN LOGRADA……………………………………………….. 60
FIGURA 3.15: CONCATENACIÓN LOGRADA CON TRES BLOQUES…………………….. 61
FIGURA 3.16: PARTES DE UN BLOQUE……………………………………………………… 61
FIGURA 3.17: EJEMPLO DE PROGRAMACIÓN……………………………………………… 61
FIGURA 3.18: DIRECCIÓN PARA ROTAR UN ROBOT……………………………………… 62
FIGURA 3.19: DIRECCIÓN PARA GIRAR UN ROBOT………………………………………. 62
FIGURA 3.20: DIRECCIÓN PARA DOBLAR UN ROBOT……………………………………. 62
FIGURA 3.21: PANTALLA DE INICIO DEL PROGRAMA…………………………………… 64
FIGURA 3.22: INTERFAZ DE PROGRAMACIÓN…………………………………………….. 65
FIGURA 3.23: BLOQUE DE ACCIÓN………………………………………………………….. 66
FIGURA 3.24: BLOQUES DE FLUJO…………………………………………………………… 66
FIGURA 3.25: BLOQUES DE SENSORES……………………………………………………… 67
FIGURA 3.26: BLOQUES DE DATOS………………………………………………………….. 67
FIGURA 3.27: BLOQUES AVANZADOS………………………………………………………. 68
FIGURA 3.28: BLOQUE PARA DESCARGAR EL PROGRAMA A EV3……………………... 68
FIGURA 3.29: DIAGRAMA DE FLUJO…………………………………………………………. 69
FIGURA 3.30: PROGRAMA BÁSICO DE EV3…………………………………………………. 69
x
FIGURA 3.31: ALGORITMO PARA DIBUJAR UN CUADRADO…………………………….. 72
FIGURA 3.32: PROGRAMA PARA DIBUJAR UN CUADRADO………………………………73
FIGURA 3.33: PROGRAMA PARA DIBUJAR UN CIRCULO………………………………….73
FIGURA 3.34: PROGRAMA PARA DIBUJAR UN TRIANGULO……………………………...74
FIGURA 3.35: ROBOT DIBUJA UN CUADRADO……………………………………………... 75
FIGURA 3.36: ROBOT DIBUJA UN CIRCULO………………………………………………… 76
FIGURA 4.1: NIVELES DE PLANIFICACIÓN CURRICULAR……………………………….. 83
FIGURA 4.2: ORDENADOR CON LENGUAJE EV3…………………………………………… 96
FIGURA 4.3: DIAGRAMA DE FLUJO PARA UNA FIGURA GEOMÉTRICA……………….. 97
FIGURA 4.4: LA RECTA r……………………………………………………………………….. 99
FIGURA 4.5: SEMIRRECTA…………………………………………………………………….. 99
FIGURA 4.6: SEGMENTO……………………………………………………………………….. 99
FIGURA 4.7: DIBUJO DE PARALELOGRAMOS……………………………………………… 100
FIGURA 4.8: DIBUJO DE NO PARALELOGRAMOS………………………………………….. 101
FIGURA 4.9: DIAGRAMA DE FLUJO DE UN CUADRILÁTERO……………………………..102
FIGURA 4.10: PROGRAMA PARA DIBUJAR UN CUADRILÁTERO………………………... 102
FIGURA 4.11: ROBOT DIBUJA UN CUADRILÁTERO………………………………………...103
FIGURA 4.12: CLASIFICACIÓN DE TRIÁNGULOS SEGÚN SU LONGITUD……………….104
FIGURA 4.13: CLASIFICACIÓN DE TRIÁNGULOS SEGÚN SUS ÁNGULOS……………… 105
FIGURA 4.14: DIAGRAMA DE FLUJO DE UN TRIANGULO………………………………... 106
FIGURA 4.15: ROBOT DIBUJA UN TRIÁNGULO……………………………………………. 106
FIGURA 4.16: ELEMENTOS DE LA CIRCUNFERENCIA…………………………………….. 108
FIGURA 4.17: CIRCULO Y SECTOR CIRCULAR……………………………………………... 109
FIGURA 4.18: PROGRAMA PARA DIBUJAR UNA CIRCUNFERENCIA…………………….110
FIGURA 4.19: PRUEBA DE UN ROBOT QUE DIBUJA CIRCUNFERENCIA………………...110
FIGURA 4.20: ELEMENTOS DE UN POLÍGONO……………………………………………… 112
1
CAPITULO I
MARCO REFERENCIAL
2
CAPÍTULO I
MARCO REFERENCIAL
1.1 INTRODUCCIÓN
Desde su aparición la informática se ha introducido en distintos campos, uno de esos campos
es la educación, actualmente en Bolivia se está aplicando las nuevas tecnologías como
herramientas de apoyo para el proceso de enseñanza y aprendizaje.
Desde su aparición la informática se ha introducido en distintos campos uno de esos campos
es precisamente la educación realizando distintos programas, tutores, sistemas tutores
inteligentes que han ayudado en la educación pero en estos tiempos aparece uno nuevo que es
la Robótica Educativa.
La educación en esto tiempos presenta nuevos retos para profesores y estudiantes por lo tanto
la Robótica Educativa como herramienta favorece positivamente en la adquisición del
conocimiento en los estudiantes.
La Robótica se puede considerar una de las áreas tecnológicas con mas auge en la actualidad,
estos son sistemas compuestos por mecanismos que le permiten hacer movimientos y realizar
tareas específicos, programables y eventualmente inteligentes, valiéndose de conceptos de
áreas del conocimiento como la electrónica, la mecánica, la física, las matemáticas y la
informática.
La robótica puede generar beneficios no solo en el sector industrial y de servicios si no
también en aulas de clase posibilitando la elaboración de novedosos ambientes de aprendizaje.
Con la robótica educativa se pretende ayudar, colaborar y favorecer los procesos de
enseñanza y aprendizaje de los estudiantes.
Es decir su creación se enfoca mas como una herramienta complementaria de la educación
que permite aumentar la calidad de aprendizaje.
3
La robótica es la ciencia y tecnología de los robots enfocada en la construcción y
programación de máquinas que ayuden a resolver determinadas situaciones en las que se
requiere mayor fuerza física.
1.2 ANTECEDENTES
La Robótica Educativa es creada en 1989 (Saldaño) esquematizada en 1991 (Vega), modelada
en 1993 (Rojas y Saldaño) y desarrollada y aplicada en los siguientes años. Los resultados de
los trabajos de investigación y desarrollo han sido presentados en distintos escenarios y países
como Israel (1993, 1995), Brasil 1993, Portugal 1994, Francia 1995, 1999, Cuba 1996,
Colombia 1996, Canadá 2000, Argentina 2000, Chile 1991-1999, y así sucesivamente en otros
países.
Ello no significa que el estudiante es automatizada en su aprendersino es en el proceso de
elaboración de objetos automatizados en el que el estudiante construye estrategias
automatizadas de aprendizaje (M. Chavarria, A. Saldaño)
Numerosas investigaciones ya demuestran el interés global por la inserción de herramientas
robóticas en las aulas de clase, desde el año 1975 en una de las Universidades de Francia
aparece la primera utilización con fines educativos de la robótica, en el año 1989 la
Universidad Autónoma metropolitana de México realizaron trabajos relacionados con la
implementación de un robot educativo para el aprendizaje de conceptos, en 1998 se inició el
proyecto de Robótica realizado conjuntamente por el centro de Innovación educativa de la
Fundación Omar Dengo y el Ministerio de Educación de Costa Rica, en España en el año 2008
implementan aulas de robótica y cursos de formación para niños en nivel de formación
primaria.
La Robótica Educativa, tal como se conoce ahora, surgió en el seno de uno de los mayores
centros de producción mundial del conocimiento, el Instituto Tecnológico de Massachusetts
(MIT), y la persona encargada de hacerlo fue el científico y educador Seymour Papert, creador
del primer software de programación para niños denominado LOGO.
En Bolivia recientemente en estos últimos años se está ingresando a este nueva herramienta
educativa como es la Robótica Educativa, en estos últimos cinco años se está investigando al
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respecto, recientemente en Cochabamba se está diseñando y desarrollando la robótica
educativa en la institución Sawers de Jhonny Chiri Aguayo, en la ciudad de La Paz se tiene a
dos instituciones conocidas que están brindando una enseñanza aplicando la robótica en sus
aulas una es CTA (Centro de Tecnología Aplicada) dirigida por Carlos Lazo y la otra es el
Centro Boliviano de Robótica Educativa dirigido por Ing. Renan Trujillo Bravo, estas tres
instituciones están apoyando y son parte de las Olimpiadas Científicas Estudiantes
Plurinacionales de Bolivia.
En la Carrera de Informática de la Universidad Mayor de San Andrés (UMSA) se tiene
algunas investigaciones realizadas en lo que respecta a la robótica pero ninguno de ellos es
para aplicar en el área de educación primaria o secundaria, se puede citar por ejemplo la tesis
“Orientación Reactiva en Robots Lego al Interior de un Entorno de Trabajo no Estructurado”
de Cuenca Zarzuri Yohony [Cuenca, 2003], la propuesta del presente trabajo establece
mecanismos de orientación en robots LEGO sobre la base de comportamientos propios de
organismos primitivos como el fototactismo y el desarrollo de un sistema de orientación
compuesta por fuentes de estimulo, como resultado se tiene al robot Egon con capacidad de
orientación en un entorno de trabajo no estructurado. Otra tesis de la Carrera de Informática es
“Robots Cooperantes Bajo un Contexto de Patrones de Conductas Básicas” de Tito Herrera
Félix [Tito, 2003],en esta investigación se concentra en desarrollar conductas a través de la
metodología, diseño guiado por la etología, donde se construye un grupo de robots llamado
ROBOLAB homogéneos y basados en conducta, para este grupo de robots su tarea es sacar
objetos de distinto tamaño fuera del perímetro en entorno circular no estructurado. Otra tesis
que se puede mencionar es “Navegador Local de un Robot Móvil Basado en Técnicas de
Campo de Fuerza Virtual” de Yujra Mamani Leonardo [Yujra, 2006], la presente
investigación está centrada en la navegación local de un robot para esto se aplica la técnica de
campo de fuerza virtual, donde se utiliza las fuerzas de atracción y fuerzas de repulsión y
mediante ambas fuerzas se crea un vector mediante la cual el robot se orienta hacia el destino,
para la demostración se utilizó la tecnología Lego ROBOLAB que facilitó la construcción del
Robot Movil, dicho robot parte de un lugar origen y llega a un destino esperado atravesando
algunos obstáculos. Otra tesis es “Cambio de una Navegación Local a Global de un Micro
Robot Móvil a Través de Rastros Físicos” de Magueño Gordillo Grover Milton [Magueño,
2011], en esta investigación se crean dos micro robots móviles y deben trasladarse de un
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punto A hasta un punto B donde tiene que sortear obstáculos, para ello el micro robot
(GROBOT)incurre en la navegación local donde debe sortear una serie de obstáculos y
orientarse siempre al punto objetivo a ser alcanzado en este proceso deberá dejar un rastro en
este caso una línea de color negro, lo cual sirve de configuración para el segundo micro robot
(SAMY) llevando así el cambio de una navegación local a una navegación global a través de
un rastro físico, inspirado en el comportamiento de las hormigas donde una de ellas busca su
alimento dejando un rastro de olor y las demás hormigas le siguen por el mismo rastro.
También se puede mencionar las investigaciones que se realizan en otros países como es “La
Robótica Educativa como una innovativa interfaz educativa alumno – problema” autores
Mariela Chavarria y Antonio Saldaño [Chavarria, Saldaño, 2010], donde los estudiantes
elaboran robots con materiales de desecho como solución a un problema contextualizada,
mejorando los resultados de aprendizaje de los estudiantes de las escuelas básicas que se ha
aplicado. Otra investigación es de la Revista Educación de la Universidad Industrial de
Santander de Colombia con “Aprendizaje de y con Robótica” de Pedro Antonio López
Ramírez [López, 2013] este artículo presenta el análisis de experiencias, revisadas en
diferentes artículos acerca de la implementación de la robótica en la educación. Otro es
“Ambientes de Aprendizaje con Robótica Pedagógica” Ing. Mónica María Sánchez Colorado
[Sánchez] este artículo presenta la aplicación de interfaces electrónicas en los procesos de
enseñanza y aprendizaje en la Educación Básica y Media, atendiendo su inserción según
distintos modelos pedagógicos. ”Robótica Educativa un motor para la Innovación”, Ana
Lourdes Acuña Zúñiga, Fundación Omar Dengo San José de Costa Rica, aquí se menciona a
la Robótica como proyecto Educativo, también se menciona los desempeños y habilidades
observadas en estudiantes durante las experiencias vividas con la innovación de la robótica
educativa.
1.2.1 ANÁLISIS DE INVOLUCRADOS
Para identificar los problemas y alcanzar los objetivos en esta investigación se hace un análisis
de los involucrados donde se identifican quienes son los involucrados, que actividades
efectúan los involucrados, con qué recursos ejecutan estas actividades, para que efectúan estas
actividades, geográficamente donde se encuentran estos involucrados y quiénes son los
beneficiarios con estas actividades.
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¿QUIÉNES SON LOS INVOLUCRADOS?
• Centros educativos de primaria y secundaria
• Profesores y administradores de las instituciones educativas (Directores,
profesores de aula y padres de familia)
• Ministerio de Educación
• Vice Ministerio de Educación Ciencia y Tecnología
¿QUÉ ACTIVIDADES EFECTÚAN LOS INVOLUCRADOS?
• El Director pedagógico es el encargado de coordinar la educación
• Niños y niñas que adquieren conocimientos con herramientas tecnológicas
• Los profesores de aula se hacen cargo del proceso de enseñanza y aprendizajes de
los estudiantes
• Vice Ministerio de educación de Ciencia y Tecnología encargado de organizar las
Olimpiadas Científicas Estudiantiles Plurinacionales en el área de tecnología.
¿CON QUE RECURSOS EJECUTAN ESTAS ACTIVIDADES?
• Trabajo dentro las aulas o salones de clase
• Material didáctico
• Utilizan algunas herramientas tecnológicas como es el software educativo
• Realizan trabajos manuales en el salón de clases
¿PARA QUE EFECTÚAN ESTAS ACTIVIDADES?
• Para que los estudiantes adquieran conocimientos
• Mejorar el proceso de educación de los estudiantes
• Para que los estudiantes puedan contar con conocimientos de diferentes áreas
¿GEOGRÁFICAMENTE DONDE SE ENCUENTRA ESTOS INVOLUCRADOS?
• Los involucrados se encuentran en la ciudad de La Paz y el Alto.
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¿QUIÉNES SON LOS BENEFICIARIOSCON ESTAS ACTIVIDADES?
• Los estudiantes de nivel primario
• Instituciones que trabajan con la educación de niños y niñas en edad escolar
• Los profesores de la institución y otros que imparten conocimiento
1.3 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
El material didáctico utilizado en las escuelas públicas es muy limitada para el proceso de
enseñanza y aprendizaje y no se utiliza herramientas tecnológicas que puedan facilitar el
interés y motivar a los estudiantes en novedosos ambientes para el aprendizaje.
Los países de América Latina que tienen mejores resultados educativos son, justamente
aquellos que han resuelto estos asuntos previa o conjuntamente, con sus reformas sobre la
calidad educativa.
En la actualidad se observa que la ciencia y la tecnología requiere de personas capaces de
manejar y controlar equipos de alta tecnología es así que en otros países han incluido en su
programa curricular para demostrar que los estudiantes puedan construir sus propios conceptos
de la ciencia y la tecnología mediante la utilización, manipulación y control de robots
educativos de tal forma que su aprendizaje sea significativo.
En la actualidad existen países que han logrado avances tecnológicos con la industrialización
de los trabajos y producción a gran escala, debido al avance de la tecnología hoy en día existe
desarrollo de sistemas de información y comunicación, dichos avances tienen consecuencias
directas a nivel mundial en todos los aspectos de la vida social, económico, político y
educativo.
A medida que pasan los años la gente es consciente de que la tecnología avanza a pasos muy
rápidos, por lo que la educación debe reestructurarse en función de las nuevas tecnologías, y a
su vez es necesario que los profesores hagan uso de los nuevos recursos tecnológicos los
cuales le permitan ser capaz de motivar a los estudiantes durante el proceso de enseñanza y
aprendizaje.
Por lo tanto la implementación de tecnologías educativas no se restringe a la aplicación de
herramientas tecnológicas como un retroproyector, un video o la televisión, si no que se trata
8
de una preocupación por analizar la influencia de los recursos en los procesos de enseñanza y
aprendizaje, saber porque y para que se aplican, reconocer sus posibilidades y sus
limitaciones, además de conocer el ámbito social, económico y político en los que se
desarrolla, ver Anexo A.
1.3.1 PROBLEMA CENTRAL
¿Cómo mejorar el rendimiento en el proceso de enseñanza y aprendizaje de matemáticas en
el nivel de 5to de primaria?
1.3.2 PROBLEMAS SECUNDARIOS
Tomando en cuenta el estudio y las observaciones realizadas, se han identificado los siguientes
problemas:
• No existe suficientes recursos tecnológicos para el proceso de enseñanza y aprendizaje
de matemáticas en 5to de primaria, esto ocasiona un rendimiento bajo en el
aprendizaje de los estudiantes.
• Los estudiantes de 5to de primaria no cuentan con la oportunidad de aplicar sus
conocimientos con las nuevas tecnologías actuales, por lo que disminuye la
concentración y la creatividad de los estudiantes.
• Los profesores no tienen los conocimientos suficientes en el área y no utilizan esta
tecnología como herramienta de apoyo para el proceso de enseñanza y aprendizaje de
los estudiantes, lo que disminuye el grado de motivación hacia los procesos educativos.
• En las instituciones de educación primaria los profesores no insertan las nuevas
tecnologías en los contenidos curriculares, lo cual produce poco conocimiento sobre la
ciencia y la tecnología.
• El material didáctico utilizado en las escuelas públicas es muy escasa para motivar el
proceso de enseñanza y aprendizaje de matemáticas en estudiantes de 5to de primaria,
por lo cual los estudiantes no se sienten atraídos por el estudio de la matemática.
1.4 DEFINICIÓN DE OBJETIVOS
Nuestra realidad educativa nos muestra una serie de retos donde la robótica educativa juega un
papel importante en las actividades de las sesiones de aprendizaje, así también presenta nuevas
9
formas de aprendizaje, por lo tanto conocer y practicar las nuevas formas de enseñanza y
aprendizaje es un reto para los docentes de este nuevo siglo. Del mismo modo podemos
mencionar que las capacidades que quieren desarrollar en los estudiantes deben asegurar su
éxito en la vida y la de nuestro país, ver Anexo B.
1.4.1 OBJETIVO GENERAL
Mejorar la enseñanza y aprendizaje de matemáticas en 5to de primaria aplicando la Robótica
Educativa como herramienta didáctica.
1.4.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
• Utilizar los recursos tecnológicos actuales como un robot educativo para el proceso de
enseñanza y aprendizaje en niños y niñas de 5to de primaria, aumentando su
rendimiento en matemáticas.
• Aplicar las nuevas herramientas tecnológicas como un robot educativo en los salones
de clase para estudiantes de 5to de primaria de esta forma contar con la oportunidad de
utilizar este medio didáctico, para ampliar su creatividad y capacidad de concentración.
• Construir para los profesores y estudiantes una herramienta didáctica para aplicar en
las aulas para estimular la imaginación y aumentar el grado de motivación en los
estudiantes de 5to de primaria.
• Insertan las nuevas tecnologías de robótica educativa en los contenidos curriculares en
las instituciones de educación primaria en la materia de matemáticas, de esta forma
conocer la ciencia y la tecnología.
• Experimentar con el robot educativo como material didáctico para motivar el proceso
de enseñanza y aprendizaje de matemáticas en estudiantes de 5to de primaria en las
escuelas públicas, de tal forma que los educandos se sientan atraídos y motivados con
la idea de aprender jugando.
1.5 HIPÓTESIS
“La Robótica Educativa es una herramienta didáctica que influye en el desarrollo de las
capacidades del proceso de enseñanza y aprendizaje de matemáticas en los estudiantes de 5to
de primaria aumentando su rendimiento en aproximadamente 30%”.
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La hipótesis planteada corresponde al tipo de formulación por relación de causa y efecto
donde la variable independiente es identificada por La Robótica Educativa, la variable
dependiente está dada por el desarrollo de las capacidades del proceso de enseñanza y
aprendizaje de matemáticas en los estudiantes de 5to de primaria.
1.5.1 OPERACIONALIZACIÓN DE VARIABLES
Tipo de
Variable
VARIABLE Dimensión Indicadores
Independiente Robótica Educativa
Estudiantes de
primaria
Estudiantes de
secundaria
Profesores (as)
Universitarios
Directores
profesionales
Conocimiento
de hardware y
software y
todos los
componentes
de un robot
educativo a
utilizarse
Dependiente Desarrollo de las capacidades
del proceso de enseñanza y
aprendizaje de matemáticas en
los estudiantes de 5to de
primaria
En la escuela
En la ciudad
de La Paz y el
Alto
En el país
Desarrollo
Programación
Diseño
Estudiar y
aplicar
Tabla 1.1 Operacionalización de variables
Fuente: Elaboración propia
1.6 JUSTIFICACIÓN
1.6.1 JUSTIFICACIÓN TÉCNICA
El desarrollo del presente trabajo se justifica técnicamente por el uso de la nueva tecnología
que permite apoyar el proceso de enseñanza y aprendizaje de los estudiantes 5to de primaria,
promueve el aprendizaje significativo, posibilitando la elaboración de novedosos ambientes
para el aprendizaje donde los estudiantes podrán construir robots con diferentes propósitos.
11
El presente trabajo trata de ayudar y colaborar a los estudiantes como a los profesores
introduciendo una nueva herramienta para el proceso de enseñanza y aprendizaje de los niños
y niñas de 5to de primaria, en las escuelas públicas no cuentan con este tipo de herramientas
pero poco a poco llegará en muy poco tiempo a las unidades educativas apoyados desde el
Ministerio de Educación de Bolivia que está muy interesado en aplicar la robótica educativa
en las escuelas, colegios, institutos y Universidades.
1.6.2 JUSTIFICACIÓN SOCIAL
El presente trabajo en el ámbito social está dirigido a beneficiar a niños y niñas de 5to deprimaria de las escuelas públicas de nuestro país en lo referente a su educación
específicamente en el proceso de enseñanza y aprendizaje.
1.6.3 JUSTIFICACIÓN CIENTÍFICA
El continuo avance tecnológico obliga a las instituciones educativas a implementar nuevas
formas de enseñanza y aprendizaje para los niños y niñas de educación primaria y secundaria.
El por qué de la investigación sobre la aplicación de la robótica educativa para la enseñanza y
aprendizaje de matemáticas en 5to de primaria, radica en presentar como este recurso
tecnológico logra o influye el desarrollo de las capacidades cognitivas en los estudiantes.
En este siglo se ha incrementado el uso de tecnologías de información, así como el desarrollo
de la ciencia y tecnología por lo que se debe aplicar esta nueva herramienta como la robótica
educativa desde la escuela en sus diferentes grados y niveles.
Además se justifica la aplicación de la robótica educativa en nuestro país, para así aportar con
conocimientos sobre la ciencia y la tecnología.
En el aspecto científico los beneficios son múltiples ya que las capacidades que desarrollan en
los estudiantes aplicando la robótica educativa sirven de base para los futuros científicos y
tecnólogos que necesita el país porque el nuevo siglo es el mundo del conocimiento y la
tecnología, si tenemos ciudadanos con conocimiento de ciencia y tecnología tendremos una
calidad de vida confortable.
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1.7 ALCANCES Y LÍMITES
1.7.1 ALCANCES
La investigación que se llevará a cabo sobre la aplicación de la robótica educativa pretende
conocer las estrategias y su aplicación en aulas de nivel primario.
Con esta investigación se logrará beneficios en los estudiantes y profesores de unidades
educativas públicas.
Para alcanzar los objetivos planteados en la investigación se construirá un Robot Educativo,
para esto se adquirirá un Kit de robótica LEGO Mindstorms EV3 versión educativa, primero
se diseñará la idea para resolver un problema de matemáticas, en este caso para dibujar figuras
geométricas planas, luego construir valiéndose de piezas, sensores y otros, armando un
modelo intermedio del robot, luego utilizar un programa de software para los movimientos del
robot, finalmente se realizará la prueba, esto se llevará a cabo en una de las instituciones
educativas de Fe y Alegría La Paz Bolivia.
1.7.2 LÍMITES
El trabajo de investigación denominado Robótica Educativa como herramienta didáctico en el
proceso de enseñanza y aprendizaje de matemáticas en 5to de primaria, el cual está referido a
las estrategias, metodologías y evaluación del proyecto de robótica educativa, tiene el
propósito de plantear una propuesta que esté encaminada a mejorar los procesos de enseñanza
y aprendizaje en los estudiantes de nivel primario.
Para cumplir con los objetivos formulados en la investigación se realizaran observaciones
directas en los escenarios objetos de estudio, consultar a diversas fuentes de información
relacionados al tema, elaboración de instrumentos (cuestionarios).
1.8 APORTES
1.8.1 PRÁCTICO
Los aportes en la práctica esta la realización del diseño, la construcción y la posterior
aplicación de la robótica en los salones de clase con la finalidad de hacer sencillo el proceso
13
de aprendizaje, comprensible que permita a los estudiantes asimilar el conocimiento de forma
sistémica.
1.8.2 TEÓRICO
La principal contribución teórica de la presente investigación consiste en la reflexión, análisis
de los métodos para la aplicación del robot educativo, conceptos, definiciones y técnicas
empleadas en la elaboración y aplicación de la robótica educativa, esto con el fin de mejorar
la calidad de la educación en el nivel de primaria.
1.9 METODOLOGÍA
La metodología aplicada para el desarrollo del presente trabajo es el método científico,
realizando primero la observación directa de los hechos a fin de conocer la verdad,
posteriormente se define el objeto de estudio donde se identifican todos los problemas y los
objetivos a alcanzar, luego se formula la hipótesis, la confirmación de esta hipótesis se hace
mediante la experimentación, además se utilizan los métodos teóricos en la parte del diseño, la
experimentación y la posterior verificación de los resultados alcanzados por los estudiantes,
[Hernández, Fernández, Baptista, 2010]
Robótica educativa
La robótica educativa es definida como una disciplina que permite conocer, diseñar y
desarrollar robots educativos para que los estudiantes se inicien desde muy jóvenes en el
estudio de las ciencias y la tecnología, surge con la finalidad de explotar el deseo de los
estudiantes por interactuar con un robot para favorecer los procesos cognitivos, [Acuña, 2004].
La robótica educativa es un medio de aprendizaje, en el cual la principal motivación es el
diseño y las construcciones de creaciones propias de robots educativos, [Nebrija, 2005].
Fases de la robótica educativa
• Diseñar, dibujar en un papel la idea para resolver un problema
• Construir, utilizar para esto piezas, sensores y conexiones, armar modelos básicos,
intermedios y avanzados
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• Programar, basado en el uso de un software de fácil uso, que permita programar los
movimientos y el comportamiento del robot educativo
• Probar, verificar visualmente que el modelo implementado funciona, comprobar que su
funcionamiento cumple con un conjunto de especificaciones,[Gálvez, 2010]
La metodología para llevar a cabo el desarrollo de la tesis se estructuró en técnicas de
recolección de datos ya conocidos, los cuales permiten obtener información necesaria las
mismas que se aplican para ayudar a conocer las necesidades y perspectivas.
Técnicas, de recolección de datos, [Escalera, 1992].
Instrumentos, matriz de involucrados, árbol de problemas, árbol de objetivos, matriz de
marco lógico.
Tipo de investigación, tipo de estudio investigación aplicada, enfocado a usar los
conocimientos teóricos en actividades practicas para solucionar los problemas, [Escalera,
1992].
15
CAPITULO II
MARCO TEÓRICO
16
CAPÍTULO II
MARCO TEÓRICO
2.1 INTRODUCCIÓN
La robótica educativa, nace como una posibilidad real y eficaz para mejorar la transferencia de
información y el aprendizaje de los individuos a bajo costo, reduce con eficacia, los obstáculos
que representan el tiempo y el espacio, con ella se recurre a métodos, técnicas y recursos
tecnológicos que eleven la productividad y la flexibilidad del proceso de enseñanza
aprendizaje.
2.2 ROBÓTICA
La Robótica es una ciencia o rama de la tecnología, que estudia el diseño y construcción de
máquinas capaces de desempeñar tareas realizadas por el ser humano o que requieren del uso
de inteligencia. Las ciencias y tecnologías de las que deriva podrían ser: el álgebra, los
autómatas programables, las máquinas de estados, la mecánica o la informática.
La Robótica se define como: El conjunto de conocimientos teóricos y prácticos que permiten
concebir, realizar y automatizar sistemas basados en estructuras mecánicas poli articuladas,
dotados de un determinado grado de "inteligencia" y destinados a la producción industrial o la
sustitución del hombre en diversas tareas [Barca, 2013].
Un sistema Robótico se puede describirse, como "Aquel que es capaz de recibir información,
de comprender su entorno a través del empleo de modelos, de formular y de ejecutar planes, y
de controlar o supervisar su operación". La Robótica es esencialmente pluridisciplinaria y se
apoya en gran medida en los progresos de la microelectrónica y de la informática, así como en
las nuevas disciplinas tales como el reconocimiento de patrones y de inteligencia artificial.
La historia de la Robótica ha estado unida a la construcción de "artefactos", muchas veces por
obra de genios autodidactas que trataban de materializar el deseo humano de crear seres
semejantes a nosotros que nos descargasen del trabajo.
Asimos escribió su cuarto relato corto sobre robots. El círculo vicioso. En boca de unos de sus
personajes planteó lo queconsideraba axiomas básicos para el funcionamiento de un robot.
http://www.monografias.com/trabajos10/fciencia/fciencia.shtml
http://www.monografias.com/Tecnologia/index.shtml
http://www.monografias.com/trabajos13/diseprod/diseprod.shtml
http://www.monografias.com/trabajos35/materiales-construccion/materiales-construccion.shtml
http://www.monografias.com/trabajos6/auti/auti.shtml
http://www.monografias.com/trabajos15/inteligencia-emocional/inteligencia-emocional.shtml
http://www.monografias.com/trabajos12/exal/exal.shtml
http://www.monografias.com/trabajos12/moviunid/moviunid.shtml
http://www.monografias.com/trabajos11/curinfa/curinfa.shtml
http://www.monografias.com/trabajos11/teosis/teosis.shtml
http://www.monografias.com/trabajos15/todorov/todorov.shtml
http://www.monografias.com/trabajos54/produccion-sistema-economico/produccion-sistema-economico.shtml
http://www.monografias.com/trabajos15/fundamento-ontologico/fundamento-ontologico.shtml
http://www.monografias.com/trabajos11/teosis/teosis.shtml
http://www.monografias.com/trabajos7/sisinf/sisinf.shtml
http://www.monografias.com/trabajos36/teoria-empleo/teoria-empleo.shtml
http://www.monografias.com/trabajos/adolmodin/adolmodin.shtml
http://www.monografias.com/Historia/index.shtml
http://www.monografias.com/trabajos12/elorigest/elorigest.shtml
http://www.monografias.com/trabajos34/el-trabajo/el-trabajo.shtml
17
Los llamó las Tres reglas fundamentales de la robótica:
• Ningún robot puede hacer daño a un ser humano, o permitir que se le haga daño por no
actuar.
• Un robot debe obedecer las órdenes dadas por un ser humano, excepto si estas órdenes
entran en conflicto con la primera ley.
• Un robot debe proteger su propia existencia en la medida en que está protección no sea
incompatible con las leyes anteriores [Ayala, 2012].
2.2.1 BREVE HISTORIA DE LA ROBÓTICA
Por siglos el ser humano ha construido máquinas que imiten las partes del cuerpo humano. Los
antiguos egipcios unieron brazos mecánicos a las estatuas de sus dioses. Estos brazos fueron
operados por sacerdotes, quienes clamaban que el movimiento de estos era inspiración de sus
dioses. Los griegos construyeron estatuas que operaban con sistemas hidráulicos, los cuales se
utilizaban para fascinar a los adoradores de los templos. Durante los siglos XVII y XVIII en
Europa fueron construidos muñecos mecánicos muy ingeniosos que tenían algunas
características de robots. Jacques de Vauncansos construyó varios músicos de tamaño humano
a mediados del siglo XVIII. Esencialmente se trataba de robots mecánicos diseñados para un
propósito específico, la diversión.
En 1805, Henri Maillardert construyó una muñeca mecánica que era capaz de hacer dibujos.
Una serie de levas se utilizaban como "el programa" para el dispositivo en el proceso de
inscribir y dibujar. Estas creaciones mecánicas de forma humana deben considerarse como
invenciones aisladas que reflejan el genio de hombres que se anticiparon a su época. Hubo
otras invenciones mecánicas durante la revolución industrial, creadas por mentes de igual
genio, muchas de las cuales estaban dirigidas al sector de la producción textil. Entre ellas se
puede citar la hiladora giratoria de Hargreaves (1770), la hiladora mecánica de Crompton
(1779), el telar mecánico de Cartwright (1785), el telar de Jacquard (1801).
El desarrollo en la tecnología, donde se incluyen las poderosas computadoras electrónicas, los
actuadores de control retroalimentados, transmisión de potencia a través de engranes, y la
tecnología en sensores han contribuido a flexibilizar los mecanismos autómatas para
http://www.monografias.com/trabajos28/dano-derecho/dano-derecho.shtml
http://www.monografias.com/trabajos4/confyneg/confyneg.shtml
http://www.monografias.com/trabajos4/leyes/leyes.shtml
http://www.monografias.com/trabajos4/leyes/leyes.shtml
18
desempeñar tareas dentro de la industria. Son varios los factores que intervienen para que se
desarrollaran los primeros robots en la década de los 50. La investigación en inteligencia
artificial desarrolló maneras de emular el procesamiento de información humana con
computadoras electrónicas e inventó una variedad de mecanismos para probar sus teorías. No
obstante las limitaciones de las máquinas robóticas actuales, el concepto popular de un robot
es que tiene una apariencia humana y que actúa como tal. Este concepto humanoide ha sido
inspirado y estimulado por varias narraciones de ciencia ficción.
Una obra Checoslovaca publica en 1917 por Karel Kapek, denominada Rossum Universal
Robots, dio lugar al término robot. La palabra checa Robota significa servidumbre o
trabajador forzado, y cuando se tradujo al ingles se convirtió en el término robot. Dicha
narración se refiere a un brillante científico llamado Rossum y su hijo, quienes desarrollan una
sustancia química que es similar al protoplasma. Utilizan ésta sustancia para fabricar robots, y
sus planes consisten en que los robots sirvan a la clase humana de forma obediente para
realizar todos los trabajos físicos. Rossum sigue realizando mejoras en el diseño de los robots,
elimina órganos y otros elementos innecesarios, y finalmente desarrolla un ser 'perfecto'. El
argumento experimenta un giro desagradable cuando los robots perfectos comienzan a no
cumplir con su papel de servidores y se rebelan contra sus dueños, destruyendo toda vida
humana. Entre los escritores de ciencia ficción, Issac Asimov contribuyó con varias
narraciones relativas a robots, comenzó en 1939, a él se atribuye el término Robótica. La
imagen de robot que aparece en su obra es el de una máquina bien diseñada y con una
seguridad garantizada que actúa de acuerdo con tres principios [Machiavello, 2012].
2.2.2 APLICACIONES DE LA ROBÓTICA
Los robots son utilizados en una diversidad de aplicaciones, desde los robots en los salones de
clase, robots soldadores en la industria automotriz, hasta brazo tele operador en el
transbordador espacial.
Industria Los robots son utilizados por una diversidad de procesos industriales como lo son:
la soldadura de punto y soldadura de arco, pinturas de spray, transportación de materiales,
molienda de materiales, moldeado en la industria plástica, máquinas herramientas.
19
Laboratorios Los robots están encontrando un gran número de aplicaciones. Un típico
sistema de preparación de muestras consiste de un robot y una estación de laboratorio, la cual
contiene balanzas, dispensarios, centrifugados, racks de tubos de pruebas. Las aplicaciones
subsecuentes incluyen la medición del pH, viscosidad, y el porcentaje de sólidos en polímeros,
preparación de plasmas humano para muestras para ser examinadas, calor, flujo, peso y
disolución de muestras para presentaciones espectromáticas.
Manipuladores La robótica encontró su primera aplicación en la industria nuclear con el
desarrollo de tele operadores para manejar material radiactivo. Los robots más recientes han
sido utilizados para soldar a control remoto y la inspección de tuberías en áreas de alta
radiación.
Agricultura Para muchos la idea de tener un robot agricultor es ciencia ficción; o al menos así
parece ser para el Instituto de Investigación Australiano, el cual ha invertido una gran cantidad
de dinero y tiempo en el desarrollo de este tipo de robots. Entre sus proyectos se encuentra una
máquina que esquila a las ovejas. Debido a la escasez de trabajadores en los obradores, se
desarrolla otro proyecto, que consiste en hacer un sistema automatizado de un obrador, el
prototipo requiere un alto nivel de coordinación entre una cámara de video y el efecto final
que realiza en menos de 30 segundos ocho cortes al cuerpo del cerdo.
Espacio La exploración espacial posee problemas especiales para el uso de robots. Muchos
científicos han hecho la sugerencia de que es necesario el uso de Robots para continuar con los
avances en la exploración espacial.
Vehículos submarinos En la actualidad, muchos de estos vehículos submarinos se utilizan en
la inspección y mantenimientode tuberías que conducen petróleo, gas o aceite en las
plataformas oceánicas; en el tendido e inspección del cableado apara comunicaciones, para
investigaciones geológicas y geofísicas en el suelo marino.
Educación Los robots están apareciendo en los salones de clases de tres distintas forma.
Primero, los programas educacionales utilizan la simulación de control de robots como un
medio de enseñanza. Segundo y el más común es el uso del robot tortuga en conjunción con el
lenguaje LOGO para enseñar ciencias computacionales. En tercer lugar está el uso de los
20
robots en los salones de clases. Una serie de manipuladores de bajo costo, robots móviles, y
sistemas completos han sido desarrollados para su utilización en los laboratorios
educacionales [Gonzales, Espina, 2012].
2.2.3 QUE ES UN ROBOT
Existen ciertas dificultades a la hora de establecer una definición formal de lo que es un robot.
Las definiciones son muy dispares:
• “Es un dispositivo reprogramable y multifuncional diseñado para mover materiales,
piezas, herramientas o dispositivos especializados a través de movimientos
programados”, Robot Institute of América, 1979
• “Un dispositivo automático que realiza funciones que normalmente se considera son o
debieran ser realizadas por humanos”, Diccionario Webster
• Máquina o ingenio electrónico programable, capaz de manipular objetos y realizar
operaciones antes reservadas sólo a las personas, Diccionario Real Academia
En general, un robot es una máquina capaz de realizar una acción o un trabajo de forma
automática, pudiendo adaptar su actividad en función de la información que percibe de su
entorno.
Cuando nos hacemos esta pregunta, casi todos imaginamos el característico robot de las
películas, con forma humanoide, capaz de hablar y actuar de manera muy similar a una
persona. Esta concepción que tenemos de los robots está muy influenciada por el cine y la
televisión. Sin embargo, estamos rodeados permanentemente por robots que utilizamos sin
darnos cuenta para realizar tareas muy cotidianas para nosotros.
Un ejemplo de robot actual sería un túnel de lavado: se trata de una máquina capaz de realizar
un trabajo de limpieza de forma autónoma (sin intervención humana), que empieza a trabajar
sólo cuando detecta un coche en el túnel, y que adapta su funcionamiento a la forma de cada
coche [Blanco, 2004].
Origen de la palabra robot
Robot, palabra emparentada con los términos germánicos arbi (herencia) y arbaiths
(trabajo, faena, pena) y arbait (trabajo) equivalente en eslavo antiguo rabota (o robota) que en
21
checo y polaco significa servidumbre o trabajo forzado. Otro término checo es robotnik que
significa siervo.
El término genérico de "robot" fue acuñado por el escritor novelista y dramaturgo checo
Karel Kapek que lo utilizó por primera vez en una novela corta titulada "Opilec" y tres años
más tarde, en una comedia llamada “R.U.R.: Rossums`s Universal Robots” en la que la
narración se refiere a un brillante científico llamado Rossum y su hijo, quienes desarrollan una
sustancia química que es similar al protoplasma.
En este trabajo entenderemos robot como: Un robot es un dispositivo electrónico mecánico
con capacidad de movimiento y acción, con cierto grado de autonomía, que desempeña tareas
en forma automática y que exhiben inteligencia computacional y es programable.
2.2.4 ARQUITECTURA DE ROBOTS
La arquitectura o estructura mecánica de un robot determina tanto el espacio de trabajo como
las prestaciones que puede esperarse de un robot. Por este motivo numerosos estudios han
intentado lograr estructuras que puedan sustituir con ventaja a las tradicionales, al menos en
determinadas aplicaciones. A pesar de las numerosas propuestas realizadas ninguna de ellas
se ha abierto camino de una manera clara en el ámbito industrial [Olledo Baturone, 2001]
2.2.5 TIPOS DE ROBOTS
No resulta sencillo hacer una clasificación de tipos de robots, puesto que ningún autor se pone
de acuerdo en cuántos y cuáles son los tipos de robots y sus características esenciales [Sagua,
2013].
Robots Industriales
La creciente utilización de robots industriales en el proceso productivo, ha dado lugar al
desarrollo de controladores industriales rápidos y potentes, basados en microprocesadores, así
como un empleo de servos en bucle cerrado que permiten establecer con exactitud la posición
real de los elementos del robot y su desviación o error [Soriano, 2013]. Esta evolución ha dado
origen a una serie de tipos de robots, que se citan a continuación:
22
Manipuladores
Son sistemas mecánicos multifuncionales, con un sencillo sistema de control, que permite
gobernar el movimiento de sus elementos de los siguientes modos:
• Manual: Cuando el operario controla directamente la tarea del manipulador.
• De secuencia fija: cuando se repite, de forma invariable, el proceso de trabajo
preparado previamente.
• De secuencia variable: Se pueden alterar algunas características de los ciclos de
trabajo
Existen muchas operaciones básicas que pueden ser realizadas de forma óptima mediante
manipuladores. Por ello, estos dispositivos son utilizados generalmente cuando las funciones
de trabajo son sencillas y repetitivas [Soriano, 2013].
Robots de repetición o aprendizaje
Son manipuladores que se limitan a repetir una secuencia de movimientos, previamente
ejecutada por un operador humano, haciendo uso de un controlador manual o un dispositivo
auxiliar. En este tipo de robots, el operario durante la fase de enseñanza se vale de una pistola
de programación con diversos pulsadores o teclas, o bien de joysticks, o bien utiliza un
maniquí, o desplaza directamente la mano del robot. Actualmente, los robots de aprendizaje
son los más conocidos en algunos sectores de la industria, y el tipo de programación que
incorporan recibe el nombre de "gestual".
Robots con control por computador
Son manipuladores o sistemas mecánicos multifuncionales, controlados por un computador,
que habitualmente suele ser un microordenador. El control por computador dispone de un
lenguaje específico de programación, compuesto por varias instrucciones adaptadas al
hardware del robot, con las que se puede diseñar un programa de aplicación utilizando solo el
ordenador. A esta programación se le denomina “textual” y se crea sin la intervención del
manipulador.
23
Las grandes ventajas que ofrece este tipo de robots, hacen que se vayan imponiendo en el
mercado rápidamente, lo que exige la preparación urgente de personal cualificado, capaz de
desarrollar programas de control que permitan el manejo del robot.
Robots Inteligentes
Son similares a los del grupo anterior, pero tienen la capacidad de poder relacionarse con el
mundo que les rodea a través de sensores y de tomar decisiones en función de la información
obtenida en tiempo real. De momento, son muy poco conocidos en el mercado y se encuentran
en fase experimental, donde grupos de investigadores se esfuerzan por hacerlos más efectivos,
al mismo tiempo que más económicamente asequibles. El reconocimiento de imágenes y
algunas técnicas de inteligencia artificial son los campos que más se están estudiando para su
posible aplicación en estos robots.
Micro-robots
Con fines educacionales, de entretenimiento o investigación, existen numerosos robots de
formación o micro-robots a un precio muy asequible, cuya estructura y funcionamiento son
similares a los de aplicación industrial.
Estos robots son adquiridos en universidades y centros de investigación, puesto que eran una
forma económica de experimentar con múltiples tareas robóticas, hoy en día se pueden
encontrar en algunos centros educativos, incluidas escuelas de primaria e institutos. El
personal de dichos centros ha apostado por este tipo de robots para estimular el interés de sus
alumnos por la ciencia y la tecnología y los resultados son altamente satisfactorios.
Figura 2. 1 Robot Lego
Fuente: Lego Mindstorms, 2011
24
2.2.6 ROBÓTICA MÓVIL
En el apartado anteriorse ha realizado un desglose de los diferentes tipos de robots existentes
atendiendo a su aplicación, pero más allá de este aspecto práctico hay otro hecho característico
de los robots modernos que les confiere un mayor grado de libertad y utilidad. Esta
característica es el movimiento en el espacio físico, es decir, la posibilidad de desplazarse por
el entorno para observarlo e interactuar con él, y de esta forma emular con mayor fidelidad las
funciones y capacidades de los seres vivos [Olledo Baturone, 2001]
Clasificación de los robots móviles
De la misma forma que se ha descrito en el apartado anterior en base a diferentes criterios se
puede establecer una taxonomía dentro del colectivo de los robots móviles. Si por ejemplo se
atiende a sus características estructurales y funcionales se puede establecer la siguiente
clasificación:
Robots rodantes
Son aquellos que, como su nombre indica, se desplazan haciendo uso de ruedas, generalmente
montadas por pares en una configuración 2+2 como las de un vehículo por mera simplicidad.
Habitualmente solo dos de sus ruedas presentan tracción y otras dos dirección, de forma que
sea posible maniobrar el robot con un solo servomotor.
También es frecuente encontrar distribuciones de ruedas montadas en modo triciclo, donde
una rueda sirve para la dirección y las otras dos aportan la tracción. Otra opción es que la
tercera rueda simplemente sea una rueda loca y las otras dos aporten tanto la tracción como la
dirección.
Existen algunos casos especiales en los que se usan otras configuraciones que dotan al robot
de mejor adaptación a terrenos difíciles. En estos casos los algoritmos de control de
movimiento adquieren una mayor complejidad, proporcional al número de elementos
direccionables de forma independiente.
Por último cabría considerar a los robots con orugas como un tipo de robot rodante en el que
se substituyen las ruedas por un mecanismo de oruga para la tracción. La dirección se
consigue parando una de las orugas o haciéndolas girar en sentido contrario.
25
Robots andantes
Respecto a los robots construidos a imagen y semejanza humana, con dos piernas, las técnicas
de control necesarias son varias, pero todas ellas hacen uso de complejos algoritmos para
poder mantener el equilibrio y caminar correctamente. Todos ellos son capaces de caminar
bien sobre suelos planos y subir escaleras en algunos casos, pero no están preparados para
caminar en suelos irregulares.
Algunos incluso pueden realizar tareas como bailar, luchar o practicar deportes, pero esto
requiere una programación sumamente compleja que no siempre está a la altura del hardware
del robot y de su capacidad de procesamiento.
Robots reptadores
Una clase curiosa de robots, creados basándose en animales como las serpientes, su forma de
desplazarse es también una imitación de la usada por estos animales. Están formados por un
número elevado de secciones que pueden cambiar de tamaño o posición de forma
independiente de las demás pero coordinada, de forma que en conjunto provoquen el
desplazamiento del robot.
Robots nadadores
Estos robots son capaces de desenvolverse en el medio acuático, generalmente enfocados a
tareas de exploración submarina en zonas donde no es posible llegar por ser de difícil acceso o
estar a profundidades que el cuerpo humano no tolera.
Aparte de lo puramente anecdótico, se ha demostrado que la estructura corporal de los peces
así como el movimiento que realizan durante su desplazamiento en el agua, es uno de los
métodos más óptimos de movimiento submarino dado que aprovecha la energía de forma muy
eficiente y permite mayor control en la navegación, produciendo mucho menos ruido y
turbulencias.
Es por todo esto que se está tendiendo a estudiar y emular en lo posible el comportamiento de
estos animales a la hora de crear nuevos robots subacuáticos.
26
Robots voladores
Conquistados los dominios del mar y la tierra solo queda una meta por alcanzar en el mundo
de la robótica, ser capaces de poner robots en el cielo. Para ello y por el momento existen dos
aproximaciones, en función de su principio de vuelo y estructura:
• Helicópteros: habitualmente helicópteros convencionales a los que se les añade la
electrónica necesaria para tener visión artificial y capacidad de toma de decisiones
autónoma.
2.2.7 IMPACTO DE LA ROBÓTICA
La robótica es una nueva tecnología multidisciplinar que hace uso de recursos de otras
ciencias afines:
• Mecánica
• Cinemática
• Dinámica
• Matemáticas
• Automática
• Electrónica
• Informática
• Energía y actuadores eléctricos, neumáticos e hidráulicos
• Visión artificial
• Inteligencia artificial
Su gran auge sobretodo en el sector industrial desde los años 70 ha producido un gran impacto
en diferentes sectores [Barca, 2013]
Medicina
Equipos diagnósticos, sistemas de rehabilitación, prótesis, cirugía robótica [Alcivar, Giler,
2012]
Impacto en la Educación y aprendizaje
• Formación de especialistas dada su gran demanda en el mundo industrial.
• Formación de especialistas en el uso de equipos médicos: cirugía robótica.
27
• Introducción de nuevas asignaturas en carreras de Ingeniería Superior y
Técnica, facultades de informática y centros de formación profesional
• La abundante oferta de robots educacionales en el mercado y sus precios
competitivos, permiten a los centros de enseñanza complementar el estudio
teórico de la Robótica con prácticas [Alcivar, Giler, 2012]
Impacto en la automatización industrial
• Los robots permiten sistemas de fabricación flexibles que se adaptan a las
diferentes tareas de producción
• Las células flexibles disminuyen el ciclo de trabajo de un producto y liberan a
las personas de trabajos desagradables y monótonos
• La interrelación de las diferentes células flexibles a través de potentes
computadores da lugar a la factoría totalmente automatizada
Impacto en la competitividad
• La adopción de la automatización en la fabricación de las poderosas
compañías multinacionales obliga a todas las demás a seguir sus pasos para
mantener su supervivencia
• La automatización provoca un aumento de productividad y de calidad del
producto lo que hace que la empresa sea más competitiva
Impacto sociolaboral
• La inversión económica de la automatización industrial se lleva a cabo a costa
de la reducción de puestos de trabajo
• El desempleo generado queda compensado por los nuevos puestos de trabajo
que surgen en otros sectores: enseñanza, servicios, instalación, mantenimiento
y fabricación de robots
• También supone el mantenimiento del resto de puestos de trabajo dado que la
automatización de la misma provocará la revitalización y salvación de empresa
2.2.8 ESTRUCTURA INTERNA DE UN ROBOT
La estructura es el esqueleto, el soporte fundamental que constituye tanto la forma como la
funcionalidad del robot. Sirve de sujeción para toda la electrónica, sensores, actuadores y
también es parte del aparato motriz como prolongación de los actuadores. Está formada
28
generalmente por una mezcla de partes rígidas y flexibles, fijas y móviles y entre sus
materiales destacan los plásticos, metales y aleaciones resistentes a la par que ligeras como la
fibra de carbono o derivados del aluminio [Olledo Baturone, 2001]
Determina el medio en el que se va a poder desenvolver el robot, así como las actividades que
será capaz de realizar. También protege partes sensibles de la electrónica de golpes, polvo,
agua y otros agentes externos. Como ya se ha mencionado, debe ser un compromiso entre
resistencia y ligereza, adaptándose de la mejor manera posible al tipo de tareas para las que se
diseña el robot que va a poseer dicha estructura.
Un robot está formado por: Sistema de control la función de este sistema es controlar las
acciones que ejecuta el robot de tal forma que puede cumplir con la tarea que le ha sido
asignada y tomando en consideración la información del medio ambiente.
Los sensores, son dispositivos físicos que miden cantidades físicas,estos sensores permiten
que los robots puedan recibir y percibir información desde el mundo que los rodea.
2.3 ROBÓTICA EDUCATIVA
La Robótica Educativa es un medio de aprendizaje, en el cual participan las personas que
tienen motivación por el diseño y construcción de creaciones propias, objeto que posee
características similares a las de la vida humana o animal. Estas creaciones se dan, en primera
instancia, de forma mental y, posteriormente, en forma física, y son construidas con diferentes
tipos de materiales, y controladas por un sistema computacional, los que son llamados
prototipos o simulaciones [Mota Garcia, 2014].
La Robótica Educativa es el conjunto de actividades pedagógicas que apoyan y fortalecen
áreas específicas del conocimiento y desarrollan competencias en el alumno, a través de la
concepción, creación, ensamble y puesta en funcionamiento de robots.
El objetivo de la enseñanza de la Robótica, es lograr una adaptación de los alumnos a los
procesos productivos actuales, en donde la Automatización, tecnología que está relacionada
con el empleo de sistemas mecánicos, electrónicos y basados en computadoras; en la
http://es.wikipedia.org/wiki/Rob%C3%B3tica
29
operación y control de la producción, juega un rol muy importante. Sin embargo la robótica se
considera un sistema que va más allá de una aplicación laboral.
Algo que también cabe mencionar en el estudio de la Robótica, es la gran necesidad de una
perfecta relación entre el Software y el Hardware del Robot, ya que los movimientos que
realizará éste Robot es un acoplamiento entre lo físico y lo lógico.
Robótica pedagógica
La robótica pedagógica tiene como finalidad la de explotar el deseo de los educandos por
interactuar con un robot para favorecer los procesos cognitivos. Martial Vivet propone la
siguiente definición de robótica pedagógica:
Es la actividad de concepción, creación y puesta en funcionamiento, con fines pedagógicos, de
objetos tecnológicos que son reproducciones reducidas muy fieles y significativas de los
procesos y herramientas robóticas que son usados cotidianamente, sobre todo, en el medio
industrial.
El origen de la Robótica Educativa se centra principalmente en la creación de un robot con el
único fin de desarrollar de manera mucho más práctica y didáctica las habilidades motoras y
cognitivas de quienes los usan. De esta manera se pretende estimular el interés por las ciencias
y motivar la actividad sana. Así mismo hacer que el niño logre una organización en grupo,
discusiones que permitan desarrollar habilidades sociales, respetar cada uno su turno para
exponer y aprender a trabajar en equipo.
Se tiene la idea de que se construye un robot utilizando cables y equipo para hacerlo en la vida
real, pero no es así, porque en la Robótica Educativa se pretende inicialmente crear un robot
en computador, se hace en programas especiales como el Logo, donde se realiza un pequeño
estudio que ve si éste robot es realizable o no en la realidad. Aquí, al tenerlo en el computador
se establece la función que cumplirá este robot, las cuales son específicas para realizar
pequeñas tareas como traer objetos o limpiar cosas, y se observa en la pantalla el cómo se ve
este robot. Luego, eliminando y arreglando, se procede a utilizar materiales para llevarlo a
cabo en la realidad.
http://es.wikipedia.org/wiki/Software
http://es.wikipedia.org/wiki/Hardware
http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Educando&action=edit&redlink=1
http://es.wikipedia.org/wiki/Robot
http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Martial_Vivet&action=edit&redlink=1
http://es.wikipedia.org/wiki/Robot
http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=XLogo&action=edit&redlink=1
30
En este punto, se utilizan variados materiales, pueden ser desde piezas de sistemas
constructivos como Lego, Múltiplo o Robo-Ed, a materiales de desecho que no se ocupan en
casa (como cajas de cartón y circuitos en desuso). Aunque, también se usan materiales más de
clase como son metales u otros derivados.
Objetivos que persigue la robótica educativa [Torres, 2014]:
• Que sean más ordenados.
• Promover los experimentos, donde el equivocarse es parte del aprendizaje
• Ser más responsables con sus cosas.
• Desarrollar mayor movilidad en sus manos.
• Desarrollar sus conocimientos.
• Desarrollar la habilidad en grupo, permitiendo a las personas socializar.
• Desarrollar sus capacidades creativas.
• Poder observar cada detalle.
• Desarrollar el aprendizaje en forma divertida.
2.3.1 CARACTERÍSTICAS DE ROBÓTICA EDUCATIVA
Las principales características que ofrece la robótica educativa son [Quiroga Posada, 2009]:
• Integración de distintas áreas del conocimiento
• Operación con objetos manipulables, favoreciendo el paso de lo concreto hacia lo
abstracto
• Apropiación por parte de los estudiantes de distintos lenguajes, gráficos, icónico,
matemático, natural, como si se tratara del lenguaje matemático.
• Operación y control de distintas variables de manera síncrona.
• El desarrollo de un pensamiento sistémico y sistemático.
• Construcción y prueba de sus propias estrategias de adquisición del conocimiento
mediante una orientación educativa.
• Creación de entornos de aprendizaje.
• El aprendizaje del proceso científico y de la representación y modelización
matemática.
http://es.wikipedia.org/wiki/LEGO
http://es.wikipedia.org/wiki/Multiplo
http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Robo-Ed&action=edit&redlink=1
31
• Creación de un ambiente de aprendizaje lúdico y heurístico.
• Los robots educativos son herramientas o instrumentos de laboratorio que funcionan
junto a las computadoras con el objeto de provocar aprendizajes en los estudiantes
adoptando como metodología la experimentación.
• Los estudiantes aprenden a concebir, manipular, controlar, operar y trabajar con
materiales tecnológicos como son los robots educativos.
2.4 TECNOLOGÍA DEL HARDWARE PARA ROBÓTICA EDUCATIVA
La tecnología a utilizarse para implementar un prototipo del robot educativo es la adquisición
de piezas para armar un robot como ser un bloque de Ladrillo que es un procesador, motores,
sensores y elementos o piezas de material de plástico.
2.4.1 KIT DE LEGO MINDSTORMS EV3
El Kit MINDSTORMS EV3 es lo último en robótica educativa. Recoge las sugerencias de
cientos de profesores alrededor del mundo, como ser un motor mediano para dar mayor
versatilidad a las aplicaciones, orugas, memoria expandible, capacidad de conexión por WiFi
y Bluetoth. Incluye un Ladrillo EV3 programable, tres motores servos interactivos, sensor de
proximidad por ultrasonido mejorado, giroscopio, dos de contacto, color y rotación. Una
batería recargable de litio, cables de conexión y suficientes piezas LEGO como para crear un
modelo a la vez [The Lego Group, 2013].
Figura 2. 2 Robot Educativo Gyroboy
Fuente: Lego-Mindstorms
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• Creación de un ambiente de aprendizaje lúdico y heurístico.
• Los robots educativos son herramientas o instrumentos de laboratorio que funcionan
junto a las computadoras con el objeto de provocar aprendizajes en los estudiantes
adoptando como metodología la experimentación.
• Los estudiantes aprenden a concebir, manipular, controlar, operar y trabajar con
materiales tecnológicos como son los robots educativos.
2.4 TECNOLOGÍA DEL HARDWARE PARA ROBÓTICA EDUCATIVA
La tecnología a utilizarse para implementar un prototipo del robot educativo es la adquisición
de piezas para armar un robot como ser un bloque de Ladrillo que es un procesador, motores,
sensores y elementos o piezas de material de plástico.
2.4.1 KIT DE LEGO MINDSTORMS EV3
El Kit MINDSTORMS EV3 es lo último en robótica educativa. Recoge las sugerencias de
cientos de profesores alrededor del mundo, como ser un motor mediano para dar mayor
versatilidad a las aplicaciones, orugas, memoria expandible, capacidad de conexión por WiFi
y Bluetoth. Incluye un Ladrillo EV3 programable, tres motores servos interactivos, sensor de
proximidad por ultrasonido mejorado, giroscopio, dos