top of page

Factors clau per a la selecció d'eines de Robòtica educativa

  • jomvi00
  • 2 may 2016
  • 7 Min. de lectura

L’àmplia varietat de productes de Robòtica Educativa 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 aquesta entrada s’analitzen diferents opcions disponibles al mercat, així com els criteris d’elecció per implementar projectes en l’àmbit d’educació secundària.

Es pot categoritzar les diferents plataformes robòtiques segons tres categories:

1) Categoria I (Informàtica). Són robots amb una morfologia predeterminada que no requereix inicialment la fase de construcció, sent el seu ús principal l'aprenentatge del pensament computacional. Exemples: mOway, Bq.

2) Categoria IM (Informàtica – Mecànica). L'alumne compta amb peces predissenyades i de fàcil connexió per construir el seu robot, de tal manera que no són necessaris coneixements de l'àrea electrònica/elèctrica. Exemples: Lego Mindstorms, FischerTechnik.

3) Categoria EIM (Electrònica/Electricitat – Informàtica – Mecànica). L'alumne posa en pràctica coneixements d'aquestes tres àrees, aplicant la robòtica de forma integral. Exemples: robots basats en Arduino, Raspberry o Picaxe.

Contingut tecnològic

Un dels punts interessants a comparar és el contingut dels kits. Perquè un kit de robòtica educativa sigui apte per a la seva integració en educació secundària, ha de ser modulable, expansible, fàcil de programar, segur i flexible

La modularitat és un punt clau a l'hora de fomentar la creativitat dels alumnes, ja que un serà senzill de modificar i proporcionarà a l'alumne una major dedicació a la creativitat i no a la resolució de problemes estructurals del robot. Entre els robots descrits anteriorment veiem que molts d'ells són modulables a excepció dels robots mOway, el robot Cebek, el Arduino Robot, els robots de Bq i el Robotis Darwin.

Els kits de RE han de ser extensibles per facilitar l'expansió amb nous components que permetin realitzar noves activitats o reptes tecnològics de forma progressiva. Els robots més expansibles són el Arduino Robot, els robots de Bq i el Lego Mindstorms. La resta de kits de robòtica, o són completament tancats o no permeten la incorporació de nous elements.

Un altre punt clau a analitzar és la senzillesa a la programació. Els robots han de poder ser programats fàcilment mitjançant l'ús d'entorns de desenvolupament senzills. A més, és convenient que aquests entorns de desenvolupament no siguin disruptius amb els entorns o llenguatges de programació professionals Pittí et al. (2014), de tal forma que els alumnes comencin a familiaritzar-se amb aquesta. Els conceptes de programació han d'estar adaptats a les edats dels alumnes, és a dir, han de començar programant robots senzills que els ensenyin conceptes bàsics de programació i no començar amb robots complexos. Es pot concloure que els kits millors per a una programació senzilla són els basats en programació per blocs, com els kits de Bq, el Arduino Robot i els kits de miniRobots.

L'últim punt clau a comparar és la seguretat. Els alumnes de secundària no estan habituats a l'ús d'electrònica, la qual cosa pot produir connexions errònies en el robot o, el contacte amb elements electrònics perillosos. Per això, és convenient que les connexions dels robots siguin senzilles i segures. Els kits de robòtica que tenen l'electrònica protegida i amb connexions senzilles, són la majoria dels descrits anteriorment.

Contingut docent

Un altre dels punts a tenir en compte és l'existència d'exemples pràctics i recursos docents. Com en general la programació en cadascun dels kits és bastant diferent, existeixen plataformes com les de Lego, VEX o Fischertechnik que porten ja molts anys funcionant i que a poc a poc han anat recopilant els exercicis pràctics que es podran desenvolupar amb els seus kits. Tant els kits de Bq com l’Arduino Robot són plataformes de maquinari obert, de les quals es poden trobar exercicis pràctics a internet.

Preus

En tots els centres educatius és necessari tenir un control estricte sobre les despeses en material educatiu. Per tant, est és sempre un factor determinant. A l'hora d'adquirir un kit educatiu, cal tenir en compte factors que poden afectar el preu final com per exemple, tots els accessoris que no inclogui el kit, és a dir, expansions o recanvis addicionals per a possibles ampliacions. Els preus indicats en aquest apartat són orientatius a partir de la informació de diferents botigues on line (Ro-botica, Electan, Bricogeek, Bricotronica, ArduinoStore, RoboShop, Diotronic, PCcomponentes).

L'opció de menor cost amb diferència són els microcontroladors programables, ja que en tots els casos la placa bàsica costa al voltant de 20€, mentre que els sensors costen sobre els 4€ cadascun.

Però, si ens decantem per kits comercials, si el pressupost disponible és molt ajustat, els de menor cost els encapçalen les empreses Bq i Cebek. Els preus dels seus kits educatius oscil·len entre 50€ i 100€, sent la línia de Cebek la més econòmica.

D'altra banda, les plataformes amb un preu mitjà són FischerTechnick, Robot Arduino i Minirobot. L'interval de preus dels seus kits oscil·la des de 130€ pels kits més bàsics fins a 600€ pels kits més complets. Si a més es vol incorporar més accessoris, els kits de FischerTechnick i Minirobot poden augmentar el seu valor entre un rang de 10 a 355€ extres. En alguns casos, aquesta combinació pot arribar a un cost bastant elevat.

Finalment, les plataformes de major cost són Lego, VEX i Robotis. VEX és la línia més econòmica d'aquestes tres marques, els seus kits oscil·len entre 230€ i 300€. Li segueix Lego amb el seu únic kit el preu del qual està en els 400€. Robotis aconsegueix el preu més alt amb els seus kits, l'interval dels quals de preu està entre 350€ i 650€. Pel que fa a accessoris, els de Lego i VEX oscil·len entre 5€ i 200€, amb el que al final el cost de tot el producte pot arribar a ascendir a una quantitat molt elevada. Robotis en canvi no té possibilitat d'ampliació amb accessoris.

A partir de l'estudi dels diversos factors considerats, es pot fer una llista de criteris a tenir en compte, valorant la fortalesa i feblesa de cada paràmetre, per construir un mapa d'atributs com aquest per a cadascuna de les eines valorades, a partir de l'estudi de les seves dades tècniques i característiques:

I tenint en compte tots aquestes dimensions i variables, podem decidir quina és la plataforma que millor s’adapta a les necessitats i la realitat de les aules de secundària i batxillerat. Segons l’enquesta a professorat, les dimensions més valorades són principalment el cost, la facilitat, flexibilitat i que sigui una eina adequada per la creativitat dels alumnes, amb la qual cosa podem construir la matriu d’atributs que ens permet comparar de forma objectiva les diferents eines i opcions de RE que hi ha al mercat.

Volem una plataforma que faci la robòtica accessible per despertar l'interès en la tecnologia. Que s'adapti a diferents edats i nivells d'aprenentatge, amb una estructura de codi lliure i obert que no posi límits a l'aprenentatge. Que permeti obtenir resultats des d'un principi, suficientment flexible perquè fomenti la creativitat, la motivació i el treball en equip. Les altres premisses determinants seran: un producte atractiu per a l'alumne i per al professor; que tingui una corba d'aprenentatge ràpida per enganxar als alumnes. Que sigui escalable, modular i extensible per facilitar l'aprenentatge progressiu. Que permeti treballar amb projectes educatius on els alumnes desenvolupin la creativitat, imaginant futures activitats. I sobretot, que en treballar en aquests projectes s'enfrontin a múltiples solucions diferents i totes vàlides. I finalment, i més determinant, que tingui un preu assequible per al món educatiu.

Però no existeix una plataforma ideal que aglutini tots els factors necessaris. Segons l'anàlisi del marc teòric, i tenint en compte els paràmetres de l'anàlisi qualitatiu, existeixen diversos factors determinants per decantar-nos per una o una altra plataforma de RE.

Mentre que les opcions comercials de robòtica educativa com el Lego Mindstorms simplifiquen moltíssim el procés de creació, també el limiten i encareixen. En aquests últims anys ja hem vist que han sorgit diverses alternatives de kits de robòtica modular educativa més barates, encara que en cap cas han arribat al nivell de popularitat de Mindstorms.

En paral·lel, dos moviments molt importants que estan irrompent amb força al món educatiu com són la impressió 3D i les plaques de baix cost, es poden unir per oferir els elements necessaris per aprendre a crear els nostres propis robots com a alternativa al kits que presenten un preu prohibitiu per la majoria de centres educatius. Així, aquest treball vol oferir els elements d'anàlisis per posar de manifest que en la robòtica educativa és possible un nou espai on la tecnologia Open Source sigui el principal eix, partint de la plataforma Arduino i recolzada en la impressió 3D.

D'altra banda, la principal limitació per als centres docents és el cost. L'única manera de tenir diversos microcontroladors en una aula taller és l'ús d'una plataforma de prototipatge electrònic que sigui de codi obert, on no calgui pagar llicències.

Per tot això, l'alternativa proposta als kits comercials de robòtica són els Microcontroladors. Les plataformes amb més possibilitats i flexibilitat són Arduino i Raspberry Pi.

En aquest sentit, una de les millors opcions disponibles al mercat és la placa Arduino. Gràcies a la seva gran funcionalitat i baix preu s'ha convertit en un entorn de desenvolupament per a tot tipus de mecanismes controlats per ordinador. És l'opció més convenient per al nivell de programació d'alumnes de secundària. Per la seva gran comunitat internacional, compta amb una gran quantitat de material, tutorials, videotutorials, exemples i altres recursos. Això pot animar als estudiants a aprendre de manera autònoma, possiblement més enllà del que s'espera per part del professor. Per aquestes raons, la plataforma Arduino és l’escollida per desenvolupar aquest treball.

Arduino seria l’elecció recomanada per a les persones que són aficionades a l’electrònica (l’anomenat moviment Maker), per a estudiants que vulguin introduir-se al món de l’electrònica sense fer muntatges professionals i també en l’àmbit de la docència com a eina alternativa als cars kits de robòtica educativa, ja des de secundària.


Comentários


M
V
  • LinkedIn - Black Circle
  • Twitter Square

Engineer & Technology teacher

Interested in Educational Research and all those teaching methods that help to increase student engagement and encourage active learning.

As a teacher, I strive to create an active, exciting learning community in which I am one of the learners. I may lead and facilitate while providing content and expertise, but I am, above all, a learner. My goal is to stimulate student interest in continuing to learn for a lifetime about the topics I teach.

S'ha enviat correctament!

© 2016 by jMv

bottom of page