STEM Projects Analysis

ANÁLISIS DE PROYECTOS STEM

Complementos para la Formación Disciplinar

¡EMPEZAMOs!

Máster Universitario en Formación del Profesorado (UNIR)

Juan Carlos Carpio Sastre

Descripción del Proyecto

El proyecto de referencia utilizado en este Análisis es la próxima Edición Clasificatoria de Dicha edición se celebrará durante los días 12 y 13 de Abril de 2024 en la Universidad de Alcalá de Henares.

Eurobot 2024.

El objetivo genérico (reto) es la gestión de un huerto en el planeta Marte (plantar, cosechar, etc.). Dicha gestión tiene que ser realizada de manera autónoma y automática. Para ello hay que fabricar un robot que se encargue de las tareas (denominadas misiones).

Esta actividad está orientada a dos tipos de participantes: estudiantes de Primaria y Secundaria hasta 18 años (Eurobot Junior) y estudiantes de Secundaria avanzados de hasta 30 años (Eurobot). En nuestro caso nos decantaremos por la participación en Eurobot.

Los requisitos, tanto a nivel de mecánica, funcionalidad y reglas de juego están definidos en el siguiente

enlace.

CANVAS ANÁLISIS DE PROYECTOS STEM

Competencias PROFESIONALES

Producto Final

Recursos

Herramientas Tic

Tareas

RESULTADOs de aprendizaje

Difusión

Agrupamientos/Organización

Métodos de Evaluación

Competencias Profesionales (1 de 2)

a) Definir los datos necesarios para el desarrollo de proyectos y memorias técnicas de sistemas automáticos. b) Configurar instalaciones y sistemas automáticos, de acuerdo con las especificaciones y las prescripciones reglamentarias. c) Seleccionar los equipos y los elementos de cableado e interconexión necesarios en la instalación automática, de acuerdo con las especificaciones y las prescripciones reglamentarias. d) Elaborar los programas de control, de acuerdo con las especificaciones y las características funcionales de la instalación. e) Configurar los equipos, desarrollando programas de gestión y control de redes de comunicación mediante buses estándar de sistemas de automatización industrial. f) Elaborar planos y esquemas de instalaciones y sistemas automáticos, de acuerdo con las características de los equipos, las características funcionales de la instalación y utilizando herramientas informáticas de diseño asistido. g) Elaborar presupuestos de instalaciones automáticas, optimizando los aspectos económicos en función de los requisitos técnicos del montaje y mantenimiento de equipos. h) Definir el protocolo de montaje, las pruebas y las pautas para la puesta en marcha de instalaciones automáticas, a partir de las especificaciones. i) Gestionar el suministro y almacenamiento de materiales y equipos, definiendo la logística y controlando las existencias. j) Replantear la instalación de acuerdo con la documentación técnica, resolviendo los problemas de su competencia e informando de otras contingencias para asegurar la viabilidad del montaje. k) Supervisar y/o montar los equipos y elementos asociados a las instalaciones eléctricas y electrónicas, de control e infraestructuras de comunicaciones en sistemas automáticos.

Competencias Profesionales (2 de 2)

l) Supervisar y/o mantener instalaciones y equipos, realizando las operaciones de comprobación, localización de averías, ajuste y sustitución de sus elementos, y restituyendo su funcionamiento. m) Supervisar y realizar la puesta en servicio de sistemas de automatización industrial, verificando el cumplimiento de las condiciones de funcionamiento establecidas. n) Elaborar documentación técnica y administrativa de acuerdo con la legislación vigente y con los requerimientos del cliente. ñ) Adaptarse a las nuevas situaciones laborales, manteniendo actualizados los conocimientos científicos, técnicos y tecnológicos relativos a su entorno profesional, gestionando su formación y los recursos existentes en el aprendizaje a lo largo de la vida y utilizando las tecnologías de la información y la comunicación. o) Resolver situaciones, problemas o contingencias con iniciativa y autonomía en el ámbito de su competencia, con creatividad, innovación y espíritu de mejora en el trabajo personal y en el de los miembros del equipo. p) Organizar y coordinar equipos de trabajo con responsabilidad, supervisando el desarrollo del mismo, manteniendo relaciones fluidas y asumiendo el liderazgo, así como aportando soluciones a los conflictos grupales que se presenten. q) Comunicarse con sus iguales, superiores, clientes y personas bajo su responsabilidad, utilizando vías eficaces de comunicación, transmitiendo la información o conocimientos adecuados y respetando la autonomía y competencia de las personas que intervienen en el ámbito de su trabajo. u) Ejercer sus derechos y cumplir con las obligaciones derivadas de su actividad profesional, de acuerdo con lo establecido en la legislación vigente, participando activamente en la vida económica, social y cultural. Referirse al

Real Decreto 1581/2011, de 4 de noviembre, por el que se establece el Título de Técnico Superior en Automatización y Robótica Industrial y se fijan sus enseñanzas mínimas.

Resultados de Aprendizaje

1. Reconoce diferentes tipos de robots y/o sistemas de control de movimiento, identificando los componentes que los forman y determinando sus aplicaciones en entornos industriales automatizados. 2. Configura sistemas robóticos y/o de control de movimiento, seleccionando y conectando los elementos que lo componen. 3. Programa robots y/o sistemas de control de movimiento, utilizando técnicas de programación y procesado de datos. 4. Verifica el funcionamiento de robots y/o sistemas de control de movimiento, ajustando los dispositivos de control y aplicando las normas de seguridad. 5. Repara averías en entornos industriales robotizados y/o de control de movimiento, diagnosticando disfunciones y elaborando informes de incidencias. La formación del módulo contribuye a alcanzar los objetivos generales a), b), c), d), e), f), g), h), i), j), k), l), m), n), o) y q) del ciclo formativo, y las competencias a), b), c), d), e) , f), g), h), i), j), k), l), m) y n) del título.

Estos Resultados de Aprendizaje corresponden al módulo (asignatura) de del CFGS de Automatización y Robótica Industrial, definido en el

Robótica Industrial

Real Decreto 1581/2011, de 4 de noviembre, por el que se establece el Título de Técnico Superior en Automatización y Robótica Industrial y se fijan sus enseñanzas mínimas.

Métodos de Evaluación

La metodología base que se aplicará será el Aprendizaje Basado en Proyectos. Presentación inicial de propuestas para acordar un diseño preliminar del robot entre todos los Alumnos. Se presentarán (de manera individual o en grupo, a elegir) las propuestas delante del resto de la clase. Para ello se habrá tenido que leer antes fuera del Aula el documento de reglas. Se evaluará la participación y el nivel de profundidad de conocimiento alcanzado de los requisitos del Proyecto. El docente determinará el grado alcanzado en ambas por cada Alumno con una rúbrica. Evaluaciones periódicas (semanal/diaria, etc.) en función de la evolución del Proyecto. Se usará una lista de cotejo y la observación en clase para chequear si se va avanzando en la adquisición del aprendizaje por cada fase. Al final del proceso se utilizará un test de conocimientos propuesto por el docente y una autoevaluación reflexiva en la que el alumno exponga lo que sabía antes del Proyecto y lo que considera que sabe ahora.

Producto Final

El producto final es un robot autónomo que en un escenario fijado sea capaz de realizar, de manera automática, todas o alguna de las siguientes tareas (denominadas misiones):

• Trasplantar y cultivar plantas.
• Orientar los paneles solares para que la caseta del huerto no se quede sin energía.
• Asegurar la polinización de las plantas.
• Retornar para recargar las baterías al final de la jornada.
• Anticipar el rendimiento futuro del cultivo.

Opcionalmente, este robot autónomo puede ser ayudado por otros robots cooperativos en el caso de que el número de participantes en el proyecto sea alto. Así se puede lograr que todos tengan la posibilidad de realizar la misma actividad.

Tareas (1 de 2)

Leer, comprender y analizar los documentos de requisitos: dimensiones, funcionalidades, tareas, reglas, acciones no permitidas, etc. Buscar información sobre:

• Diseño mecánico de pequeños robots.
• Accionamiento de motores y manejo de sensores en entornos robóticos.
• Tecnologías de comunicación orientadas a ese entorno (es algo opcional, sólo para el caso en que se usen robots auxiliares poder comunicarse con ellos).
• Posibles elementos de gestión de estos motores, sensores y comunicaciones, es decir, el "cerebro".
• Proyectos relacionados que puedan servir como ayuda.

Hacer presentación en clase con propuestas individuales o en grupo. Hacer planos del diseño mecánico del robot. Diseñar los circuitos (Hardware) de gestión de los motores, sensores y comunicaciones, utilizando el "cerebro". Diseñar el Software que realiza dicha gestión desde dicho "cerebro". Hacer planos del diseño integrado del robot (parte mecánica junto con el resto de elementos mencionados).

Tareas (2 de 2)

Montar en el diseño mecánico los elementos mencionados siguiendo el diseño integrado del robot comprobando que se ajusta a los requisitos. Construir el campo de juego en base a las dimensiones proporcionadas en los requisitos (opcional). Realizar pruebas de integración Hardware y Software:

• Verificar que el montaje y el Hardware están correctamente ensamblados.
• Configurar el "cerebro" y ver que el Software es capaz de comunicarse con todos los elementos.
• Mejorar el Software hasta conseguir realizar movimientos, lecturas de sensores y usar las comunicaciones (opcional).
• Sofisticar la gestión intentando combinar las acciones anteriores para ir consiguiendo la realización de alguna de las tareas pero ya sobre el campo de juego construido previamente.

Ampliar el portfolio de nuestro robot añadiendo una a una todas las misiones en el campo de juego. Realizar una prueba final emulando la prueba clasificatoria, para ver qué se puede mejorar del robot. Elaborar la Documentación Técnica del Proyecto (planos mecánicos, diseños Hardware/Software, etc.) Y como última tarea, realizar el Technical Poster del robot.

Difusión

• Blog explicando el Proyecto (que permita comentarios).
• Pegada de carteles en el Centro Educativo y en los alrededores del mismo. Insertar en dichos carteles un código QR que nos lleve al Blog.
• Visita a las aulas de los compañeros contándolo para hacer más eco.
• Envío del Proyecto a algún medio local de Radio/TV, así como a algún creador de contenido en Youtube, etc. para intentar despertar el interés sobre el.
• Hacer conocer a la Administración Educativa la participación en dicho Proyecto.

Recursos

Humanos: 7 Alumnos del Curso y un Tutor. Materiales:

• Superficie de juego (tablero o se puede comprar a través de la organización de la competición).
• Piezas y elementos mecánicos (Microlog).
• Motores DC y sensores de varios tipos (Maxon).
• Componentes electrónicos, transceptores IR (opcional), cables y conectores (RS).
• "Cerebro" y el Software (Arduino).
• Documentación de ayuda (Prodel).
• Pequeña herramienta y soldador.
• Instrumentación de Laboratorio (Polímetro, Fuente de Alimentación, Osciloscopio).

Financieros: Para todos estos elementos (además de la inscripción) habría que dedicar una pequeña partida económica de los Presupuestos del Centro Educativo.

Herramientas TIC

• PC/Portátil
• Google Site
• Microsoft Visio
• LibreOffice
• Multisim
• Kicad EDA
• Arduino SDE

Agrupamientos/Organización

Se formarán inicialmente tres grupos heterogéneos de dos alumnos más un alumno que hará la función de Supervisor. Estos grupos no son cerrados, se permitirán cambios de grupo en función de como evolucione el Proyecto. Además, aunque principalmente tengan esa función pueden cooperar con los otros grupos durante todas las fases. Los grupos serán los siguientes:

• Grupo de Diseño Mecánico y Documentación.
• Grupo Hardware.
• Grupo Software.

La organización y Planificación de la Tareas se puede clonar, para ir dando cabida a más grupos hasta completar el total de Alumnos.

Conclusiones (1 de 2)

El objetivo educativo es que los alumnos adquieran, a través del aprendizaje activo y cooperativo las competencias determinadas por el currículo del Módulo de que están cursando. El Proyecto lo realizaría, por defecto, en el Aula-Taller, pues allí se pueden ir haciendo las actividades a la par que ir aprendiendo los conceptos teóricos y realizar las puestas en común. También intentaría incitar a quien estuviera dispuesto a asistir a alguna clase Extraescolar adicional si se producen retrasos importantes en la ejecución, ya que el Proyecto tiene ya cierta complejidad en la planificación y desarrollo. De esta manera se podría ver si está generando motivación en los Alumnos (ver cuantos se apuntarían). Hay factores que pueden resultar negativos (que retrasen el proceso), quizá los más reseñables podrían ser: -Dificultad de manejar tanta información y de ser capaces de seleccionar lo realmente útil. -Abrumarse por ver tantas tareas planificadas (que ciertamente son bastantes) sin darse cuenta de que el objetivo no es acabar ni siquiera en plazo, sino que vayan adquiriendo poco a poco las Competencias del currículo. -Atascarse en algunas de las Tareas, pero para intentar sortear esto hay que acudir a la cooperación entre todos. -Manejo de varias tecnologías y programas nuevos. -Problemas de interacción dentro de cada grupo, por lo que se permite cambiar en la medida de lo posible.

Robótica Industrial

Conclusiones (2 de 2)

Con este Proyecto se cubren la mayoría de las Competencias Profesionales definidas en el currículo de la asignatura a la que va dirigido. Sólo quedarían las denominadas como r), s) y t), cuyo proceso de enseñanza-aprendizaje se podría intercalar a lo largo de la realización del Proyecto, a la vez que también serviría para dar un descanso mental de vez en cuando, pues son temas más globales. Yo creo que una de las cosas más importante que se aprendería es la "fuerza" que tienen los entornos cooperativos/colaborativos (cuanto más si son de ámbito internacional, como éste) para enfrentarse a retos que, vistos inicialmente, parecerían casi imposibles de implementar. Y demostrar que si se consigue realizar una planificación de tareas en contenido y tiempo realista, a la vez que permitan cierta flexibilidad, es posible abordar proyectos que, a priori, parecerían inalcanzables. También trabajando así quizá se consigue crear una identidad de grupo, es decir, algo a lo que los alumnos se sientan orgullosos de pertenecer. Porque aunque no se consiga finalmente el objetivo se puede generar un proceso de enseñanza-aprendizaje adecuado. Y ya se sabe, que enfrentarse en grupo a dificultades muchas veces une.

Referencias Bibliográficas (1 de 2)

Real Decreto 1581/2011, de 4 de noviembre, por el que se establece el Título de Técnico Superior en Automatización y Robótica Industrial y se fijan sus enseñanzas mínimas. Boletín Oficial del Estado, núm. 301, de 15 de diciembre de 2011, 136447 a 136518

https://www.boe.es/eli/es/rd/2011/11/04/1581

Presentación Eurobot 2024:

https://www.eurobot.es/presentacion-eurobot-2024-farming-mars/

Requisitos y Reglas Eurobot 2024:

https://www.eurobot.org/eurobot-contest/eurobot-2024/

Plantilla Canvas de referencia utilizada:

https://view.genial.ly/567b3f1c1561ea05d01d805c/interactive-content-canvas-para-diseno-de-proyectos

Página web de Prodel:

https://www.prodel.es/

Página web de Maxon:

https://www.maxongroup.es/maxon/view/content/index

Referencias Bibliograficas (2 de 2)

Página web de Microlog:

https://www.micro-log.com/

Página web de RS:

https://es.rs-online.com/web/

Página web de Arduino:

https://www.arduino.cc/

Página web de National Instruments (Multisim):

https://www.ni.com/es/support/downloads/software-products/download.multisim.html#452133

Página web de Kicad EDA:

https://www.kicad.org/

¡GRACIAS!