Estudi kits Robòtica Educativa

L’àmplia varietat de productes de RE existents al mercat actualment, requereix una categorització per permetre als seus usuaris triar l’eina que millor s'adapti a les seves necessitats.

Hi ha diverses maneres d'implementar tallers de RE. En particular, resulta necessari assenyalar algunes diferències clau entre els models premuntats i les eines de baix cost més flexibles que permeten el desenvolupament de projectes adaptables. En el primer cas, pertanyen a marques comercials i estan subjectes a copyright. Tenen l'avantatge de formar equips robusts, ja que en la majoria dels casos, els seus components tan sols poden interactuar entre ells mateixos i no amb els fabricats per altres marques, la qual cosa també augmenta la seva simplicitat. Per contra, es tracta de solucions més costoses i limitades quant a manipulació i ús.

Per la seva banda, les plataformes lliures normalment resulten més econòmiques, els seus components poden comunicar-se i acoblar-se amb els d’altres fabricants sempre que siguin compatibles i, donada la seva condició, proporcionen llibertat d'ús, estudi, modificació, distribució i redistribució de versions modificades segons la llicència sota la qual es comercialitzin. Com a desavantatge, solen ser més complexes en la seva utilització donada la versatilitat que posseeixen.

En aquest capítol s’analitzen diferents opcions disponibles al mercat, així com els criteris d’elecció per implementar projectes en l’àmbit d’educació secundària.

Els kits de Robòtica es poden utilitzar de moltes maneres diferents, per suportar molts tipus d'activitats i molts diferents estils d'aprenentatge. No obstant això, cada kit de construcció és compatible amb alguns tipus d'activitats i estils d'aprenentatge millor que uns altres. Per a això, l'elecció de la plataforma ha de ser coherent amb el tipus d'estratègia o metodologia que s’utilitzarà a l'aula.

La construcció i programació d'un robot seguint els passos especificats dels manuals pot resultar útil durant els primers aprenentatges, però no a llarg termini. D'altra banda, amb equipaments més oberts com les plaques microcontroladores, és possible treballar amb els estudiants en projectes molt més creatiusi oberts, amb menor cost que amb els kits comercials.

Diverses empreses porten treballant en aquest camp més de 50 anys i unes altres s'estan unint a aquesta indústria. A continuació es presenta una taula amb les principals empreses del sector de la RE i els seus productes més destacats.

---

LEGO Mindstorms

http://www.lego.com/es-es/mindstorms

Lego és una empresa originària de Dinamarca fundada el 1932. Proporciona una línia de robòtica educativa que inclou el maquinari i programari necessari per crear un robot programable i modular. Té disseny totalment tancat, no requerint coneixements de robòtica i facilitant la connexió de tota la seva electrònica. Existeix una gamma variada de programaris disponibles per a la programació d'aquesta plataforma robòtica.

Ofereix una solució completa d'aprenentatge a partir de 9 anys. Permet als estudiants descobrir la programació controlant dispositius reals. El seu llenguatge de programació visual possibilita una funcionalitat molt avançada alhora que intuïtiva.

Mindstorms és la seva línia de robòtica per a nens, que posseeix elements bàsics de les teories robòtiques, com la unió de peces i la programació d'accions en forma interactiva. Aquest robot va ser comercialitzat per primera vegada el 1998. Pot ser usat per construir un model de sistema integrat amb parts electromecàniques controlades per ordinador. Pràcticament tot pot ser representat amb les peces, com un elevador o robots industrials. Pot ser utilitzat amb les peces de Lego clàssiques, formant així tot tipus d'estructures encara que està altament orientat a la construcció de robots o vehicles mòbils. Característiques tècniques: Microcontrolador: ARM7 32 bits. Memòria flash: 256Kb. Memòria RAM: 64Kb. Bluetooth: 2,0. USB: 12Mb/s. 4 Portes d'entrada de 6 contactes. 3 Portes de sortida de 6 contactes. Pantalla: 64x100 punts. Altaveu: 8KHZ. Bateria: 6 piles AA.

Fins el 2015 hi ha hagut tres generacions de Mindstorms: el bloc RCX, el bloc NXT i l’EV3, la versió actual. Conté un microcontrolador, sensors i motors amb les vores cobertes dels elements constructius de Lego, per fer-lo una peça més en el muntatge amb material de la mateixa casa. L'equip incorpora, a més, bigues, eixos, rodes i pneumàtics, iguals als d'altres kits de Lego, per a bastir el robot com un vehicle o segons el model o la imaginació ho requereixi. Incideix en els aspectes de muntatge del robot, en el disseny del programa. Conté motors i sensors que permeten construir qualsevol dels 17 robots EV3, possibilitat d'APP gratuïta EV3 Programmer per controlar robot per tableta o SmartPhone. Pel que fa a entrades i sortides digitals, té un total de 8 E / S, de les quals 4 són entrades i 4 són sortides.

FIRST LEGO League (FLL) és un repte internacional que vol despertar l’interès dels joves per la ciència i la tecnologia. Els participants dissenyen, construeixen, proven i programen robots utilitzant la tecnologia LEGO® MINDSTORMS®, investiguen i resolen els mateixos desafiaments que els científics d’avui, apliquen conceptes de matemàtiques i ciències en la vida real, desenvolupen les habilitats i competències del s. XXI com el treball en equip, la resolució de problemes i la comunicació. Hi participen i es diverteixen en tornejos i celebracions en format esportiu.

El kit MINDSTORMS V3 té un preu a partir de 400 euros. Compta amb una gran comunitat d'usuaris i recursos.

---

Robotis KidsLab

http://www.robotiskidslab.com http://www.robotis.us/

Robotis és una empresa coreana dedicada al desenvolupament de kits de robòtica educativa per a diferents edats.

Té diferents kits orientats a alumnes d'ensenyament secundari. Ofereix un conjunt de solucions educatives que utilitzen la robòtica com a fil conductor per treballar les habilitats i competències dels alumnes. El programa de ROBOTIS KidsLAB està dividit en diferents etapes que aglutinen des de l'educació infantil fins a la universitària.

OLLO

Sistema d'iniciació a la robòtica, flexible, escalable, programable i educatiu per dissenyar i construir robots, jugant i despertant l'interès per la ciència i la tecnologia.

ROBOTIS STEM

Robotis STEM és un kit de robòtica modular que permet realitzar 7 muntatges de diferents robots i que compta amb la possibilitat d'expandir el kit bàsic, augmentant el nombre de muntatges possibles fins a 9. La programació es realitza a través de la plataforma de desenvolupament pròpia denominada RoboPlus, encara que també es pot fer a través del desenvolupament de codi C++. El kit compta amb dos llibres impresos, un d'ells de muntatge dels robots i l'altre amb diferents exercicis que fomenten l'aprenentatge de conceptes STEM. El preu d'aquest kit és de 350€.

Per altra part, el kid Darwin-Mini és un robot minihumanoide, adequat per a la iniciació a la robòtica. El preu és de 650€.

ROBOTIS PREMIUM

Plataforma robòtica més avançada concebuda de forma flexible, modular per a construir de forma guiada i escalada 29 robots (3 humanoides) o creacions pròpies. Ideal per a l’educació, hobby, competició i recerca.

---

FISCHERTECHNIK

http://www.fischertechnik.de/en/Home.aspx

http://fischer-technik.es/

És una empresa alemanya que fabrica joguines educatives des de 1965. Tots els conjunts de construcció estan fets perquè idealment es puguin combinar uns amb altres.

Les bases del sistema són blocs de construcció, els quals permeten accessoris o expansions tals com a blocs angulars, parts estructurals, o nombrosos components electrònics com a sensors i actuadors.

El programari que ofereix per programar els seus kits és monoplataforma (Microsoft Windows) i consisteix en una programació funcional basada en diagrames de flux. Tot el programari està disponible per descarregar en línia.

Kits compostos per un microprocessador central, sensors, actuadors i peces que es poden muntar. Característiques tècniques: Processador Dual Core ARM Cortex A8. Memòria RAM 128Mb DDR3. Memòria Flash 64 Mb ampliables. Entrades: 8 digital /analògiques. Sortides per a motor: 4 (9V, 250dt.). Comunicació: Bluetooth, WiFi i USB. Càmera i altaveu. Sistema operatiu: Basat en Linux. Alimentació: 9V DC

A partir de 200 euros.

Els kits més rellevants són el kit MiniBots (possibilitat de crear 5 models diferents d'un robot mòbil de petita escala, sobre els 135€), el kit ROVER TX Explorer (té la possibilitat de crear 6 models diferents d'un robot mòbil al qual només se li pot modificar la part frontal, sobre els 225€), i el kit ROBOTICS TXT Discovery Set (conté 14 models diferents, sobre els 600€).

---

MOWAY

http://moway-robot.com/

L'empresa MiniRobots ha desenvolupat un conjunt de kits que contenen una plataforma destinada a l'educació, totalment tancada. Jove empresa espanyola, neix el 2007 amb vocació de ser una eina pràctica dins del món de l'ensenyament.

És una solució creada per l'empresa Minirobots que pretén apropar la robòtica als centres educatius. Permet la programació del seu nucli mitjançant un programari senzill i intuïtiu amb el qual controlar el robot i els seus dispositius d'entrada i sortida. El seu preu és de 169 € i s'enfoca principalment a la mobilitat. Característiques tècniques: Microcontrolador PIC18F86J50. Grup de motors I2C. Sensor infraroig anticol·lisió. Sensor d'intensitat de llum direccional. Sensor de temperatura. Acceleròmetre de 3 eixos. Micròfon. Altaveu. Bus d'expansió SPI/I2C. Mòdul de radiofreqüència. Bateria: Li-PO recarregable per USB. Preparat per a robòtica col·laborativa. L'estructura del robot no té un disseny modular, però si té diferents ampliacions. També proporciona compatibilitat amb Raspberry Pi. Utilitza programari propi per a la seva programació, el qual es basa en una programació en blocs. També està disponible amb el programari Scratch.

Disposa de diferents línies.

Robot mOway

Permet als estudiants descobrir què és la programació a través d'un programari senzill i intuïtiu, amb el qual controlen el robot i els seus dispositius d'entrada i sortida, desenvolupant així els seus propis programes des del principi. Amb el PIC18F86J50 com a microcontrolador principal, incorpora sensors d’infrarojos anticol·lisió, sensor d'intensitat de llum direccional, sensors infrarojos per al terra, acceleròmetre de 3 eixos, micròfon, altaveu, mòdul de radiofreqüència per a comunicació sense fil. El seu gran avantatge és la seva ràpida corba d'aprenentatge: els alumnes obtenen resultats des de la primera classe. Programari propi intuïtiu basat en diagrames de flux.

Depenent de la seva configuració, el preu dels kits mOway pot oscil·lar entre 150 i 300€, sense incloure les ampliacions. Moway Smart City

Accessori pel robot mOway, que permet simular com seran les ciutats intel·ligents del futur i com podrem interactuar amb les infraestructures i amb els elements urbans que trobem en elles. El control de la ciutat intel·ligent es realitza des d'una placa controladora basada en Arduino. És totalment programable de forma senzilla. Inclou una aplicació per poder desenvolupar programes en Scratch. A partir de 300 euros. Mowayduino

Robot de codi obert, basat en tecnologia Arduino. El robot mOwayduino està llest per programar, amb múltiples sensors i motors. No cal tenir cap formació en robòtica per començar a treballar-hi. Programació amb programari d’Arduino. És una plataforma ja construïda que inclou tot el que necessites per començar a treballar. Inclou: 4 sensors infrarojos anticol·lisió, 1 sensor de llum direccional, 2 sensors infrarojos per al terra, acceleròmetre de 3 eixos, micròfon, mòdul de Ràdio Freqüència, bateria LIPO recarregable, preparat per a robòtica col·laborativa, mòduls d'Expansió. El kit opcional WI-FI Internet of things afegeix una connexió a internet i li proveeix d'un client/ servidor web per al control des de dispositius mòbils, i accés a Internet. A partir de 150 euros.

---

VEX

http://www.vexrobotics.com/

El 1996 inicia l'activitat Innovation First International, una empresa americana que va començar produint l'electrònica per a robots terrestres autònoms i amb els anys va iniciar la seva activitat dins del món educatiu. D'aquí va sorgir una de les seves subsidiàries, VEX Robotics Inc., un proveïdor de productes de robòtica educativa molt competitius tant per a escoles, universitats i grups de robòtica de tot el món.

La Línia VEX- IQ està especialment enfocada a l'educació STEM per als estudiants de secundària. Sistema de muntatge basat en peces de plàstic que no necessita eines. Programació amb Modkit, una eina molt semblant a l’Scratch. Conté una gran quantitat d'accessoris: peces, sensors i motors, per crear el teu propi robot mòbil. El seu disseny és completament modular i reconfigurable, permetent construccions totalment lliures. El disseny és tancat sense accés a l'electrònica, havent de connectar únicament els sensors i motors al mòdul principal.

Existeixen multitud de manuals per proporcionar un ràpid aprenentatge als estudiants. El kit complet IQ està compost per 4 motors petits, 7 sensors, 1 controlador (comandament), a més de les bateries. Aquest kit inclou unes 850 peces per crear l'estructura.

El preu mínim d'aquest kit és de 300€.

També existeixen altres kits bàsics. Tots els kits vénen amb el mateix nombre de peces per construir l'estructura.

Un aspecte a destacar es que s’organitzen lligues i competicions internacionals.

Pack educatiu des de 300 euros, pack de competició des de 1000 euros.

---

CEBEKIT

http://fadisel.cat/

L’empresa catalana d’electrònica Fadisel fabrica des del 1979 diferents marques per oferir en diferents línies, la millor i més assequible tecnologia per a la indústria, la casa, educació, energies netes, il·luminació i so per espectacles, activitats a l'aire lliure i oci.

Cebekit és avui una marca de referència en la formació tecnològica, en àrees com l'electrònica, termodinàmica, piles de combustible i energies netes, eòlica, solar, robòtica, electromecànica, etc.

Dins la seva oferta de robòtica educativa, ofereix un braç robòtic programable a través d’USB. Compta amb 5 motors independents que es poden controlar amb un comandament a distància o mitjançant la programació prèvia del funcionament que es desitja per al conjunt. Integrable amb Arduino.

El preu d'aquest braç robòtic va de 50 a 70 euros.

---

PARALLAX

http://www.parallax.com/

El 1997 aquesta companyia americana va llençar la línia de robòtica educativa per proveir les necessitats dels estudiants de 14 anys en endavant. El Boe - Bot és un dels productes més populars de la companyia, es basa en una placa Arduino.

Preu a partir de 200€.

---

ROBOTSLAB

http://www.robotslab.com/

Té com a objectiu fer que l’ensenyament de matèries STEM sigui divertit i atractiu per als professors i estudiants. El seu equip d'experts en robòtica, enginyers, mestres i professors va desenvolupar el RobotsLAB , una solució adaptada que inclou recursos amb exercicis i lliçons que es poden executar sense cap experiència prèvia amb la robòtica. Disposa de 3 línies: STEM Education drones , impressió 3D i vehicles. Dins dels vehicles, el producte més destacat és:

Kit STEM RobotsLAB

El RobotsLAB BOX és un recurs per ensenyar matemàtiques i conceptes fonamentals de la ciència i l'ús de robots, inclou lliçons interactives, qüestionaris a classe i videotutorials, que ajuden els estudiants a entendre per què les matemàtiques són rellevants al món. Sense cap experiència prèvia en la robòtica o la informàtica.

Preu a partir de 2000$, recursos en anglès.

---

ROBOLINK

http://www.robolink.com

És una companyia dedicada exclusivament a la robòtica educativa. Va ser establerta a Seül, Corea, el 2006. A través de diversos kits robòtics, Robolink està donant lliçons educatives en la robòtica per a estudiants a partir de 12 anys. Amb una trajectòria d'èxit a Corea i Xina, ha iniciat la seva expansió també cap a altres països.

Preu del kit bàsic a partir de 150€.

---

OWI

http://www.owirobot.com/

El 1980, OWI Incorporated, estava buscant una manera d'ampliar les seves línies de productes de consum i portar el seu extens fons de tecnologia a la comunitat educativa. RobotiKits ™ i OWIKits® van ser desenvolupats per introduir als estudiants a la tecnologia robòtica a un preu assequible. Els kits estan disponibles en cinc nivells: des de principiants sense experiència fins avançat, des de l'escola primària fins a adults. Conjuntament amb educadors, OWI Inc. ha desenvolupat un programa d'ensenyament totalment estructurat amb mòduls adaptats a les característiques electròniques i mecàniques del kit.

El braç robòtic de OWI inclou pinça per obrir i tancar, moviment del canell de 120 graus, moviment de colze de 300 graus, rotació de la base de 270 graus, moviment de la base de 180 graus, abast vertical de 15 polzades, abast horitzontal de 12,6 polzades i la capacitat de càrrega de 100 g. Preu a partir de 80€.

---

BQ

http://www.bq.com/es/mundo-maker

Marca espanyola dedicada al disseny, venda i distribució d'equips electrònics, entre els quals, impressores 3D i kits de robòtica educativa des de 2012. A més, proporcionen una plataforma en línia en la qual mostren contingut multimèdia de com usar els seus productes.

El programari que s'ofereix per programar els seus kits és multiplataforma. La programació consisteix en petits blocs que es poden anar encadenant per formar el programa.

Entre els kits més destacats, podem trobar el PrintBot, que conté l'estructura per fer el muntatge d'1 model, amb 1 placa controladora Freaduino UNO, 2 sensors IR, 2 servomotors de rotació contínua, 1 mòdul BT). Les possibilitats que ofereix aquest kit són per realitzar un robot seguidor de línies, sobre els 60€. El kit PrintBot Evolution conté l'estructura bàsica de suport per fer el muntatge d'1 model, amb 1 placa controladora ZOOM BT- 328, 2 sensors IR, 2 servomotors de rotació contínua, 2 sensors de llum, 1 miniservo, 1 brunzidor, 1 sensor ultrasò. Les seves possibilitats són per realitzar un robot seguidor de línies, un evita obstacles o un seguidor de llum. Sobre els 100€.

---

Robot ARDUINO

https://www.arduino.cc/en/Main/Robot

Arduino és una empresa dedicada principalment a la creació de plaques de control de baix cost, que la seva principal característica és que són plaques basades en maquinari i programari lliure. Compta amb una gran comunitat d'usuaris a tot el món. Un dels seus desenvolupaments és el Arduino Robot (web oficial de Arduino Robot), robot mòbil que compta amb 2 motors DC, 2 processadors (un per a la programació d'algorismes i un altre de control de baix nivell), 1 pantalla LCD, 1 botonera de control i gran quantitat de sensors.

És un robot programable a través d'un entorn de desenvolupament propi de Arduino, fent molt senzilla la seva programació. Existeix gran quantitat d'exemples de programació a causa del gran nombre d’usuaris que utilitzen el mateix entorn de desenvolupament. El preu del Arduino Robot està sobre els 250€.

---

Els preus mostrats són orientatius a partir de la informació de diferents

botigues en línia (Ro-botica, Bricogeek, Electan, Bricotronica, ArduinoStore,

RoboShop, Diotronic, PCcomponentes).