Robotica-ExpconABP-IIICADI-IXCAEDI-Resistencia-2016

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ROBÓTICA: Experiencias con el Aprendizaje Basado en Proyectos
Conference Paper · September 2016
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3 authors:
Rosa María Weisz
National University of Entre Rios
5 PUBLICATIONS   1 CITATION   
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Emilce N. Preisz
National University of Entre Rios
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Gerardo Gentiletti
National University of Entre Rios
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Rosa María Weisz, Universidad Nacional de Entre Ríos, rweisz@bioingenieria.edu.ar 
Emilce Noemí Preisz, Univ. Nacional de Entre Ríos,emilcepreisz@bioingenieria.edu.ar 
Gerardo Gabriel Gentiletti, Univ. Nacional de Entre Ríos, ggentiletti@bioingenieria.edu.ar 
Resumen— Este trabajo presenta una experiencia de Aprendizaje Basado en Proyectos 
realizado en la cátedra de Robótica de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional de 
Entre Ríos. En el mismo, se reseñan algunos de los trabajos presentados en el marco del Trabajo 
Final Integrador de la cátedra, usando este abordaje metodológico, y se exponen los resultados 
obtenidos. 
 
Palabras clave— Robótica, Aprendizaje Basado en Proyectos, Educación. 
 
1. Introducción 
El siguiente trabajo presenta algunas experiencias realizadas en la cátedra de Robótica, 
perteneciente a la carrera de Bioingeniería, de la Facultad de Ingeniería de la Universidad 
Nacional de Entre Ríos (FI-UNER). Las mismas se realizaron en el marco del Trabajo Práctico 
Integrador de la asignatura. 
Cabe destacar, que la Robótica es una rama de la ingeniería, multidisciplinaria por naturaleza. 
En este ámbito se integran conceptos y recursos de diferentes áreas, tales como matemática, 
electrónica, mecánica, informática y otras ciencias, para contribuir al diseño, construcción y 
control de robots. Cómo tal, las prácticas experimentales de la materia permiten afianzar, no 
sólo los contenidos propios de la asignatura, sino también los de otras materias afines. 
Con el fin de propiciar que nuestros alumnos tengan la posibilidad de construir su propio 
conocimiento, es que dentro de la planificación de la asignatura exigimos que los alumnos 
realicen un Trabajo Final Integrador (TFI). El mismo está pensado desde la perspectiva del 
aprendizaje basado en proyectos y es un requisito para aprobar la parte práctica de la materia. 
A continuación, explicamos las características de los mismos, comentamos algunos de los 
proyectos presentados y analizamos los resultados obtenidos con esta modalidad de trabajo. 
2. Materiales y Métodos 
2.1. Presentación de la Asignatura 
Robótica es una materia cuatrimestral optativa que se dicta en el sexto año de la carrera. Es 
correlativa de "Control de Procesos" y de "Equipamiento para Terapia y Rehabilitación". Tiene 
una carga horaria de 6 horas semanales: 3 de teoría y 3 de práctica y/o laboratorio. 
 
ROBÓTICA: EXPERIENCIAS CON EL APRENDIZAJE BASADO EN 
PROYECTOS 
Título del artículo 
 
III Congreso Argentino de Ingeniería – IX Congreso de Enseñanza de la Ingeniería - Resistencia 2016 
 
Por medio de un convenio, se ofrece para alumnos de dos facultades: la Universidad 
Tecnológica Nacional (UTN) – Regional Paraná y la FI-UNER. 
Aborda los siguientes contenidos: 
• Introducción. 
• Descripción de los Elementos del Robot. Transformaciones Homogéneas. 
• Modelo Cinemático Directo. 
• Modelo Cinemático Inverso. 
• Jacobiano. 
• Modelo Dinámico. 
• Robots Móviles. 
• Generación de trayectorias. 
• Controladores de Posición y Esfuerzo. 
• Aplicaciones de la Robótica a la Medicina. 
2.2. El Trabajo Final Integrador (TFI) 
El TFI es uno de los requisitos para la aprobación de la materia. 
El tema de este trabajo es libre y lo proponen los interesados (es un proyecto de "página en 
blanco"), pero debe ser aprobado por los docentes de la cátedra. Se desarrolla por grupos de 
hasta 4 personas y se dispone de cuatro semanas para el diseño y la implementacióndel mismo. 
Los docentes ayudan a dimensionar el TFI, pudiendo sugerir modificaciones y agregados a la 
iniciativa original, en caso que esta sea demasiado simple o recortes, en caso de esta sea 
demasiado ambiciosa. 
La propuesta elegida debe tender a resolver un problema real y para ello los alumnos deben 
aplicar lo aprendido durante el cursado, debiendo decidir qué modelos y qué estrategias van a 
utilizar para resolver cada situación problemática particular. Por supuesto, como los TFI son 
libres, no todos necesitan aplicar todas las herramientas estudiadas para su implementación, 
pero se requiere que se haga uso de buena parte de ellas. 
Está pensado y diseñado para poder llevarse a cabo en los horarios programados para las 
actividades de laboratorio de la asignatura y no implica un trabajo adicional para los alumnos. 
Se destinan las 4 últimas clases de práctica para llevarlo a cabo. En estas clases, no se dan 
nuevos trabajos prácticos ni laboratorios. 
Los docentes de la cátedra están disponibles esas 4 semanas para atender las consultas de los 
alumnos y asesorarlos. También realizan recomendaciones para ayudarlos a delimitar su trabajo 
y a organizarse para poder cumplir con los plazos. Actúan como orientadores del aprendizaje y 
de los procesos, y dejan que los estudiantes adquieran autonomía y responsabilidad en su 
aprendizaje [1]. 
2.3 ¿Qué es el aprendizaje basado en proyectos (ABPr)? 
El ABPr intenta desplazar la concepción de la enseñanza basada predominantemente en el 
profesor como único responsable de transferir conocimientos y los estudiantes meros receptores 
pasivos de los mismos, hacia la identificación del estudiante como centro y responsable de su 
propio aprendizaje [2]. El proyecto de aula busca aplicar los conocimientos adquiridos sobre 
un producto o proceso específico, donde el alumno tendrá que poner en práctica conceptos 
teóricos para resolver problemas reales [3]. 
Título del artículo 
III Congreso Argentino de Ingeniería – IX Congreso de Enseñanza de la Ingeniería - Resistencia 2016 
Es una estrategia holística, ideal para trabajar las competencias transversales y profesionales 
[4]. Debe culminar con una presentación final para el resto del curso. 
2.4. ¿Por qué trabajar con el aprendizaje basado en proyectos? 
Porque pone al estudiante en una posición activa, en la que debe resolver problemas y tomar 
decisiones. Los obliga a investigar problemas complejos, desafiantes y no siempre bien 
acotados, que se parecen a los que tendrán que enfrentar en su vida profesional. Los ayuda a 
desarrollar su capacidad crítica, de revisión y de comunicación. Asimismo, les da la posibilidad 
de trabajar en grupos cooperativos, asumiendo roles y aprovechando sus talentos individuales. 
Es decir, promueve el desarrollo de las capacidades metacognitivas de los estudiantes [5]. 
Recordemos que la metacognición de acuerdo con la definición clásica se refiere a dos 
dominios: conocimiento de los procesos cognitivos y regulación de los mismos [6]. El ABPr, 
forma parte del modelo de enseñanza centrado en el aprendizaje, en el que el conocimiento se 
entiende como construcción [7]. 
2.5. ¿Qué se puede usar para hacer el TFI? 
Se pueden usar las herramientas de hardware y software utilizadas en clases: 
• Simuladores: RoboWorks (básico), Marilou o V-Rep (avanzados), utilizados en las 
clases prácticas. 
• El programa Matlab (para el procesamiento matemático) y su toolbox de Robótica 
(usados en los TPs anteriores). 
• Dos Múltiplos N6 (robots móviles, pertenecientes a la cátedra). 
Las herramientas de hardware y software que deseen. 
2.6. ¿Cuáles son las etapas del Trabajo? 
El proyecto consta de tres etapas. 
Una etapa inicial, donde los alumnos deben presentar a la cátedra, por escrito, un plan de 
trabajo. El mismo debe contener: título del trabajo, integrantes del grupo, objetivos, materiales 
a utilizar (software y hardware) y una breve descripción del trabajo que se propone realizar. 
Aquí los participantes deben consignar: qué conceptos adquiridos en el cursado se van a 
integrar, qué conceptos nuevos se van a poner en juego y cómo se espera desarrollar el trabajo, 
junto con un cronograma de trabajo por semana. 
Una etapa intermedia de seguimiento (segunda semana), en la que los estudiantes presentan, en 
forma oral, un informe de avance a los docentes de la cátedra. Esta presentación se hace para 
que los grupos puedan: evacuar dudas, reorganizarse con los tiempos y dimensionar la magnitud 
del trabajo faltante. 
Finalmente, resta la etapa de presentación de los resultados. 
2.7. ¿Cómo se aprueba el Trabajo? 
En la última clase hay que realizar una pequeña exposición pública de unos 15 minutos, donde 
se sociabiliza la experiencia y se presenta el trabajo andando (robot real o simulado). Para la 
exposición se puede usar Power Point u otra TIC a elección. Este requisito no es caprichoso, 
sino que tiene por finalidad contribuir a que el estudiante se "entrene" y mejore su habilidad 
para explicar y transmitir su trabajo. 
Título del artículo 
 
III Congreso Argentino de Ingeniería – IX Congreso de Enseñanza de la Ingeniería - Resistencia 2016 
 
Por otra parte, el alumno deberá presentar un informe de lo actuado en formato digital con las 
correspondientes conclusiones y propuestas de futuras mejoras (si corresponde). Esto se hace 
con el fin de que el educando, desarrolle la capacidad de comunicarse en forma escrita y 
elaborar un informe técnico. 
Sabemos que la aptitud para comunicarse claramente, tanto en forma escrita como oral, es 
indispensable para un futuro Bioingeniero. Y creemos que este tipo de actividades favorecen el 
desarrollo de estas habilidades. 
3. Resultados y Discusión 
Los resultados de esta experiencia, son los proyectos finales integradores realizados por 
nuestros alumnos. Los mismos, pueden encuadrarse en cuatro grandes tipos: 
1. Uso, profundización y estudio de herramientas de software para Robótica. 
2. Implementación de proyectos usando robots simulados. 
3. Trabajos en Robótica móvil haciendo uso de los robots de la cátedra (Múltiplos N6). 
4. Aplicaciones realizadas implementando robots propios. 
Algunos ejemplos de cada uno de estos tipos de trabajo se enuncian a continuación. 
3.1. Uso, profundización y estudio de herramientas de software para Robótica 
• Uso de matlab para comparar la dinámica de un brazo robot que intenta seguir una 
trayectoria determinada, con y sin control PID (Proporcional Integral Derivativo) de 
sus juntas. 
• Estudio de las mejoras implementadas en la nueva toolbox de robótica (versión de abril 
del 2014) y cómo se podrían aprovechar sus ventajas para replantear nuevos prácticos. 
• Estudio de distintos software de simulación de aplicación en robótica. Ventajas y 
desventajas. Implementación de una fresadora automática en uno de ellos y control de 
la misma. 
3.2. Implementación de proyectos usando robots simulados 
• “Placer & Driller” con Control Híbrido: es una perforadora de plaquetas electrónicas 
“virtual”. El robot implementado se usaría para poder colocar y soldar los componentes 
deseados, según el diseño (CAD) cargado por el usuario. Utiliza un esquema de control 
híbrido (controla posición o esfuerzo, según corresponda). 
• Neuronavegador: brazo robótico utilizado en neurocirugías, guiado por imágenes y 
diseñado para generar automáticamente trayectorias en el espacio cartesiano con 
precisión milimétrica. 
• Manipulador de tubos de ensayo: similar a los utilizados en los laboratorios de análisis 
clínico. Puede generar automáticamente las trayectorias para colocar un tubo de ensayo 
solicitado en una posición determinada de destino o pude pasar todos los tubos 
(secuencialmente) de un carrousel al otro. 
 
Estos robots simulados se ilustran en la Figura 1. 
 
Título del artículo 
III Congreso Argentino de Ingeniería – IX Congreso de Enseñanza de la Ingeniería - Resistencia 20163.3. Trabajos en Robótica móvil: haciendo uso de los robots de la cátedra (Múltiplos N6) 
• Resolución de laberintos: aquí se usaron un múltiplo y dos sensores de proximidad -uno 
infrarrojo y otro ultrasónico-, provistos por la cátedra. En primera instancia compararon 
la performance de los 2 tipos de sensores para realizar la tarea. Luego, plantearon e 
implementaron un algoritmo para la resolución de laberintos, usando un único sensor 
frontal. También sugirieron mejoras a implementar, en el caso de contar con más 
sensores. 
• Encoders ópticos para control PID: como los múltiplos no cuentan con sensores de 
posición, este grupo propuso usar dos seguidores de línea que vienen con el N6, para 
armar encoders ópticos y poder calcular la posición de las ruedas. La misma se usó para 
realimentar un controlador PID (Figura 2). 
• Control de robot móvil usando lógica difusa y realimentación visual: en esta ocasión se 
utilizó la cámara de un teléfono móvil para detectar un objeto rojo. El Robot, controlado 
con lógica difusa, debía acercarse a él y parar a cierta distancia. 
 
 
 
 
Figura 2. Encoders ópticos para control PID. 
Fuente: elaboración propia 
Figura 1. Proyectos usando robots simulados. 
Fuente: elaboración propia 
“Placer & Driller” 
con Control Híbrido Neuronavegador 
Manipulador de 
tubos de ensayo 
Título del artículo 
 
III Congreso Argentino de Ingeniería – IX Congreso de Enseñanza de la Ingeniería - Resistencia 2016 
 
3.4. Aplicaciones realizadas implementando robots propios 
Algunas de las aplicaciones realizadas implementando robots propios son: 
• Ajedrez robótico: en este trabajo utilizaron una cámara web para detectar la posición de 
una pieza en un tablero de ajedrez y posteriormente, copiaban la posición en un ajedrez 
robótico (Figura 3). 
• Brazos robóticos: a lo largo de las cursadas, han implementado distintos brazos 
robóticos, para realizar tareas tales como “Pick and Place” (Figura 3) o asistente 
quirúrgico. 
 
 
 
 
3.5. Encuestas 
Al finalizar el cursado, después de entregar las calificaciones finales, se realiza una encuesta de 
cátedra anónima. Esta encuesta tiene, por un lado, 5 preguntas con respuestas cerradas (si, 
regular, no) y por otro, una pregunta abierta: comentarios y sugerencias. 
La Tabla 1, muestra la encuesta realizada y los resultados arrojados por la misma en los últimos 
3 años (5 cursadas), a la que respondieron unos 70 alumnos. 
Reproducimos además, a modo ilustrativo, algunas de las respuestas consignadas en el ítem F 
(comentarios y sugerencias): 
• “… Me parece genial también que el práctico integrador sea a imaginación y destreza 
de los estudiantes y sin tantos lineamientos. Eso lo hace dinámico y cómodo de 
realizar…” 
• “Muy buen curso y útiles los conocimientos básicos aprendidos.” 
• “Me gustó mucho el curso, pero hubiera querido poder trabajar con algún brazo robot.” 
• “…Respecto de la última pregunta, valoro tanto los TPs como el práctico integrador. 
Por lo cual es difícil decidir.” 
• “Me gustó mucho saber de la existencia de los programas para simular. Y aunque vimos 
bastante de Roboworks, me hubiera gustado ver un poco más de V-Rep.” 
3.6. Discusión 
De estas respuestas, notamos que los estudiantes se muestran muy entusiasmados con este tipo 
de metodoloía de trabajo. Aunque algunos desearían poder contar con un brazo robótico de la 
cátedra para usar en el TFI. 
“Pick and Place” 
Ajedrez 
Robótico 
Figura 3. Robots propios. 
Fuente: elaboración propia 
Título del artículo 
III Congreso Argentino de Ingeniería – IX Congreso de Enseñanza de la Ingeniería - Resistencia 2016 
En cuanto al 9% que contestó regular en el punto E, aclaran que desearían poder hacer ambos 
TPs: los de control y el trabajo práctico integrador. 
Tabla 1. Encuesta y resultados. 
 Si Regular No 
A 
Me permitió integrar los 
conceptos estudiados durante el 
cursado de la materia: 
95% 5% 0% 
B 
La propuesta de hacer un 
trabajo de este tipo me resultó 
motivadora: 
100% 0% 0% 
C 
La posibilidad de elegir el tema 
a desarrollar es mejor a que me 
propongan una lista de temas 
para trabajar: 
100% 0% 0% 
D 
El tiempo propuesto por la 
cátedra para el desarrollo del 
trabajo es suficiente: 
73% 27% 0% 
E 
Prefiero que se proponga hacer 
TPs de los últimos temas de 
teoría (Control) en vez de hacer 
un TP integrador: 
0% 9% 91% 
F Comentarios y sugerencias: 
Fuente: elaboración propia 
4. Conclusiones y recomendaciones 
Consideramos valioso el que los alumnos tengan la posibilidad no solo de aprender, sino de 
disfrutar y entusiasmarse con el aprendizaje (como lo indican los comentarios de las encuestas). 
Esta actitud es la que fomenta en ellos el deseo de involucrarse en la construcción del saber y 
entrenarse en el “saber-hacer”, necesario para su futuro desempeño profesional. 
Por otro lado, como ya se mencionó anteriormente, la resolución de este tipo de problemas, 
implica la articulación y recuperación de contenidos, teóricos y prácticos, estudiados en otras 
asignaturas de la carrera y estimula de este modo la integración de los mismos 
(contraponiéndose a la “compartimentalización” de los conocimientos). 
Hemos notado, que este tipo de experiencias contribuye a generar seguridad en nuestros 
alumnos. Creemos que esto se debe a que ellos ven que son capaces de plantearse un proyecto, 
planificar su ejecución y llevarlo a la práctica exitosamente (en un tiempo acotado). Además, 
la instancia de presentación y defensa oral les permite exponerlo y defenderlo ante los docentes 
y sus pares, que aprendemos de su experiencia. 
Los últimos años, les permitimos invitar a otros alumnos de la carrera, ya que nos plantearon 
que los trabajos realizados son de interés para sus compañeros. 
Finalmente, en el primer cuatrimestre de 2016, modificamos los primeros trabajos prácticos de 
la asignatura. De modo que desde el inicio de la misma, comiencen a aprender el software de 
simulación: V-Rep, que es más interesante y más completo (dado que es multiplatorma, dispone 
de varios métodos de programación, motor de física, colisiones, simulador de cámaras, etc. y 
es libre para uso educativo). 
Título del artículo 
 
III Congreso Argentino de Ingeniería – IX Congreso de Enseñanza de la Ingeniería - Resistencia 2016 
 
Como recomendación para los colegas que decidan transitar por este camino les recalcamos 
que es muy importante que en la etapa inicial del mismo, los estudiantes elaboren su plan de 
trabajo. Esto les servirá para cuantificar la magnitud del mismo y para subdividirlo en etapas, a 
modo orientativo, que les permita evaluar su grado de avance posterior. Una instancia de 
encuentro presencial obligatoria con los docentes, aproximadamente en la mitad del práctico, 
resulta de suma utilidad para evacuar dudas y ayudar a los alumnos a reorganizarse con sus 
tiempos, de ser necesario. 
Este tipo de metodología de trabajo, plantea un desafío, no sólo para los estudiantes, sino 
también para los docentes que participamos de la misma. Ya que nuestros alumnos requieren 
nuestra tutoría y asesoramiento sobre tópicos que no siempre dominamos a la perfección. Pero 
esto nos obliga a actualizarnos y mejorar, y nos mantiene intelectualmente inquietos. Después 
de todo, como dijo John Dewey: "Si enseñamos a los estudiantes de hoy como enseñamos ayer, 
les estamos robando el mañana". 
5. Referencias 
 [1] JOHARI, A.; BRADSHAW, A.C. (2008). Project-based learning in an intership program: 
A qualitative study of related roles and their motivational attributes. Educational 
Technology Research and Development. Springer, v.56, p.329-359. 
[2] BARRELL, J. (1999). El aprendizaje basado en problemas. Un enfoque investigativo. 
Manantial, Buenos Aires. 
[3] RODRÍGUEZ-SANDOVAL, E.; VARGAS-SOLANO, E.M.; LUNACORTÉS, J. (2010). 
Evaluación de la estrategia "aprendizaje basado en proyectos". Educación y educadores, 
Colombia, v.13,n.1, p.13-25. 
[4] GONZÁLEZ GONZÁLEZ, C.S. (2015). Estrategias para trabajar la creatividad en la 
Educación Superior: pensamiento de diseño, aprendizaje basado en juegos y en proyectos. 
Revista de Educación a Distancia, Murcia, n.40, p.7-22. 
[5] DOWNING, K.; KWONG, T.; CHAN, S.W.; LAM, T.F.; DOWNING, W.K. (2009). 
Problem-based learning and the development of metacognition. Higher Education. 
Springer, v.57, n.5, p.609-621. 
[6] SANZ DE ACEDO LIZARRAGA M.L.; SANZ DE ACEDO BAQUEDANO M.T. (2013) 
How creative potential is related to metacognition. European Journal of Education and 
Psychology, v.6, n.2, p. 69-81. 
[7] GARGALLO, B.; GARFELLA, P.; SAHUQUILLO, P.; VERDE, I.; JIMÉNEZ, M.A. 
(2015). Métodos centrados en el aprendizaje, estrategias y enfoques de aprendizaje en 
estudiantes universitarios. Revista de Educación. Ministerio de Educación, España, n.370, 
p.229-254. 
 
 
 
 
 
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