Crear un Explorador robótico autónomo

Preparar
- Lea este material para el profesor.
- Si lo considera necesario, prepare una lección con el material de primeros pasos que hay en la Aplicación de programación EV3 o el Software de Laboratorio EV3. Así, los alumnos pueden ir familiarizándose con LEGO^® MINDSTORMS^® Education EV3.

Despertar el interés (30 min.)
- Aproveche las ideas de la sección Debate abierto para animar a los alumnos a hablar sobre temas relacionados con este proyecto.
- Explique el proyecto.
- Ponga a los alumnos en parejas.
- Deles tiempo para que piensen en todas las ideas que se les ocurran.

Explorar (30 min.)
- Pida a los alumnos que creen varios prototipos.
- Anímeles a explorar tanto el montaje como la programación.
- Haga que cada pareja monte y pruebe dos soluciones.

Explicar (60 min.)
- Pida a los alumnos que prueben sus soluciones y elijan la mejor.
- Asegúrese de que son capaces de crear sus propias tablas de prueba.
- Deje tiempo para que cada equipo termine su proyecto y reúna datos para documentar su trabajo.

Desarrollar (60 min.)
- Dé a los alumnos tiempo para que preparen sus informes finales.
- Organice una sesión en la que cada equipo presente sus resultados.

Evaluar
- Valore el trabajo que ha hecho cada alumno.
- Puede usar las rúbricas de evaluación facilitadas para simplificar el proceso.

Los vehículos espaciales que se desarrollan para una misión científica tienen una función común. Todos son capaces de recoger algún tipo de información y enviarla a una base científica. A lo largo de los años se han inventado una serie de sistemas de comunicación que responden a diferentes dificultades y necesidades.

Anime a los alumnos a hacer una lluvia de ideas.

Pídales que se planteen estas preguntas:

• ¿Qué es un explorador robótico y dónde se usa?
• ¿Qué tipo de mecanismo motorizado puede usarse para controlar los movimientos de un robot?
• ¿Cómo puede un robot recoger datos a lo largo del camino?
• ¿Cómo puede un robot comunicarse con una base científica?

Anímeles a que documenten sus ideas iniciales y expliquen por qué han elegido la solución que van a usar para hacer su primer prototipo. Pídales que describan cómo van a evaluar sus ideas durante el proyecto. Así, mientras revisan y comprueban su trabajo, tendrán información específica que pueden usar para evaluar su solución y decidir si es o no efectiva.

Extensiones de lengua castellana

Opción 1
Para incluir el desarrollo de habilidades en lengua castellana, anime a los alumnos a:

• Usar su trabajo escrito, bocetos o fotos para resumir su proceso de diseño y crear un informe final.
• Crear un vídeo que muestre su proceso de diseño, desde sus ideas iniciales hasta su proyecto final.
• Crear una presentación de su programa.
• Hacer una presentación que relacione su proyecto con aplicaciones reales de sistemas similares y describa nuevos inventos que podrían realizarse tomando como base lo que han creado.

Opción 2
En esta lección, los alumnos han creado un explorador autónomo que comunica su posición.
Para incluir el desarrollo de habilidades en lengua castellana, anime a los alumnos a:

• Reflexionar sobre un explorador robótico autónomo en una ubicación remota de la Tierra y evaluar la necesidad de transmisión de sus datos de posición
• Describir esta situación y elaborar un ensayo divulgativo donde se evalúe los riesgos que podría comportar la transmisión de este conjunto de datos, así como examinar los métodos de transmisión que puedan minimizar tales riesgos
• Debatir acerca de los factores externos que podrían aumentar estos riesgos
• Utilizar cifras y tablas para respaldar sus ideas, idear posibles métodos para controlar estas influencias externas
• Extraer una conclusión respecto del riesgo global de la situación en base a las pruebas presentadas

Actividades adicionales de matemáticas

En esta lección, los alumnos han creado un explorador autónomo que comunica su posición a largo del camino. Los sistemas autónomos pueden utilizar algoritmos de aprendizaje automático para comunicar sus coordenadas y ubicación en términos de proximidad respecto de puntos de referencia, tiempo estimado de llegada a un destino o la probabilidad de completar una tarea en base a su posición actual y al estado de su batería.
Para incorporar el desarrollo de habilidades matemáticas y explorar el tipo de establecimiento de relaciones que utilizan los algoritmos de aprendizaje automático, anime a los alumnos a:

• Dar un repaso a la regresión lineal mediante la recogida de datos y la creación de una función de regresión que relacione los datos de posición del robot con su tiempo de llegada estimado a un destino
• Programar una función de regresión en sus programas para que los exploradores autónomos comuniquen su posición y tiempo de llegada estimado

Dé a los alumnos la opción de montar algunos ejemplos que encontrarán en los siguientes enlaces. Anímeles a explorar cómo funcionan estos sistemas y a hacer una lluvia de ideas sobre cómo estos sistemas podrían inspirarles una solución que puedan desarrollar en la Presentación del diseño.

Motor grande y rueda
Orugas
Sensor de color 1
Sensor de color 2
Sensor giroscópico
Sensor de contacto
Sensor ultrasónico

Lista de comprobación de la observación del profesor
Cree una escala que se ajuste a sus necesidades, por ejemplo:

1. Parcialmente superado
2. Totalmente superado
3. Superado con creces

Use estos criterios de logro de resultados para evaluar el progreso de los alumnos:

• Los alumnos son capaces de identificar los elementos clave de un problema.
• Los alumnos son autónomos a la hora de desarrollar una solución creativa que funciona.
• Los alumnos son capaces de expresar sus ideas con claridad.

Autoevaluación
Cuando los alumnos hayan reunido varios datos sobre el funcionamiento, deles tiempo para que analicen sus soluciones. Ayúdeles planteando preguntas como:

• ¿Cumple tu solución con los criterios de Presentación del diseño?
• ¿Puedes hacer que los movimientos del robot sean más precisos?
• ¿Cómo han resuelto otros este problema?

Pida a los alumnos que hagan una lluvia de ideas y documenten dos formas de mejorar sus soluciones.

Comentarios de los compañeros
Facilite un proceso de revisión con los compañeros en el que cada grupo tenga que evaluar sus propios proyectos y los de otros. Este proceso de revisión puede ayudar a los alumnos a desarrollar habilidades de crítica constructiva y mejorar sus habilidades de análisis y capacidad de usar datos objetivos para justificar un argumento.

Es posible que a los alumnos que han disfrutado con la lección les interese explorar estas carreras profesionales:

• Empresariales y Economía (emprendimiento)
• Fabricación e Ingeniería (pre-ingeniería)