Estado del arte (Marco teórico) La robótica educativa surge a mediados de los 90 como un medio de aprendizaje alte rnativo basado en la actividad del estudiante mediante el diseño y la construcción d e un objeto, que a través de su comportamiento permite apoyar y fortalecer áreas esp ecíficas del conocimiento, para este fin se cuentan con diversas herramientas tecn ológicas como plataformas fijas genéricas que se caracterizan por su programación vari able y unos más flexibles como las herramientas constructivas o modulares que perm iten fácilmente el cambio de componentes estructurales y de programación permitiendo una rápida adaptación a condiciones solicitadas. Dentro de las más destacadas herrami entas constructivas se encuentran: LEGO Estas herramientas modulares originadasen 1989 cuando el laboratorio de media de la MIT (Massachusetts Institute of Technology) desarrolló el “ladrillo programable 6502” con fines experimentales, es decir solo como prototipo, se basó en un micropro cesador 6502 de MOS Technology de 8 bits, era inalámbrico y corría un intérprete de so ftware LOGO[1]. El siguiente avance se origina en 1995 con el diseño del “ladrillo gris”, la segunda g eneración de módulos programables con la ventaja de ser pequeño, mas portable y flexib le. Sin embargo era difícil y costoso producirlo en cantidad por lo que solo se pr odujeron pocas ejemplares para fines experimentales. El desarrollo continuó con la aparición un año después del “ladrillo programable rojo” que se basaba en las característic as de su antecesor pero más económico y robusto. En 1997CodePilot desarrollo un sistema como parte del conjunto de LEGO Technic 8 479, un kit en el que se podía programar el modulo deslizando sobre códigos de barra s alcanzando alta demanda a nivel comercial. Posteriormente en 1998 se introduce comercialmente la nueva generación del “ladrillo rojo”, esta vez llamado “ladrillo programable RCX” que contaba con un microcontrolado r H8 de Hitachi de 8 bits donde se puede almacenar hasta 5 programas, con progra mación a través de conexión inalámbrica por infrarrojo, el software de programación se bas ada en un lenguaje paralelo con uso de iconos gráficos llamado RoboLab orientado a jóvenes en edades entre 6 y 16 años, pero también puede ser programado mediante leng uajes de programación alternos como java, C, C++ o NQC con las librerías apropiadas para su manejo, estos algoritmos de programación en los diferentes lenguajes fuero n desarrollados por los usuarios y en algunos casos la organización y compilación er a más eficiente. Luego de ocho años de comercialización del RCX, LEGO anuncia su nuevo modelo el “ladri llo inteligente NXT” que posee tres microcontroladores internos y un microcontrola dor ARM-7 central de 32 bits, además posee una mejor conexión para programación median te puerto USB o inalámbricamente por Bluetooth, mejores y nuevos periféricos con la capacidad de reconocer a los de su antecesor (4 entrada, 3 salida) y un software de programación simple para los usuarios basada en el motor de LabView con orient ación de uso para jóvenes de 10 años en adelante, aunque también es posible programarlo mediante los mismos lenguajes para el RCX [2], este además cuenta con todos sus co mponentes fabricados en plástico de alta durabilidad, pero con el tiempo se puede presentar fatiga en las uniones de los mismos. VEX Los sistemas robóticos de diseño VEX son plataformas para el aprendizaje en áreas rela cionadas con la ciencia, tecnología, ingeniería y matemática, el módulo de control desar rollado posee dos versiones con diferentes características, la más simple se basa en un microcontrolador PIC que posee comunicación inalámbrica, 8 puertos de salida y 16 entradas y salidas digitales, mientras que la versión más avanzada posee un micro controlador Cortex con características mejoradas como un puerto de sensado intelig ente. Versión Cortex µcontroller versión PIC µcontroller Estos sistemas son enfocados a jóvenes que se encuentren en secundaria o incluso e n programas universitarios, ya que la plataforma fue desarrollada pensando en us uarios con conocimientos básicos de programación, sus periféricos son metálicos para apl icaciones másexigentes. Una de las características más importantes es que puede ser co
ntrolado por el usuario mediante un control remoto o de forma autónoma, la program ación del módulo se puede hacer en diversos lenguajes como C, ensamblador y ROBOTC q ue es el software oficial del fabricante [3]. FISCHERTECHNIK Es un excepcional sistema flexible modular y escalable de aprendizaje mediante c onstrucción de modelos de máquinas sencillas, robots y máquinas industriales, con unos componentes de plástico de una durabilidad y calidad excepcionales. Utiliza un si stema de montaje más próximo a la realidad al utilizar piezas encajadas mediante con exiones y no a modo de encaje que es el sistema utilizado en otros materiales ad ecuados para el mundo del juguete, por lo que sus aplicaciones están más relacionada s con posibles prototipos o modelos de la vida real permitiendo una predilección y un enfoque a investigadores o estudiantes universitarios.Admite la programación e n distintos lenguajes, con el nuevo controlador ROBO TX más potente del mercado, c on procesador de 32 bits ARM9, carcasa compacta (90 x 90 x 15) dispone de numero sas posibilidades de adosado sobre 5 lados, además de poder conectar múltiples contr oladores ROBO TX. Con interfaz Bluetooth de radiofrecuencia (2,4 GHz/alcance apr ox. 10m) [3]. Es programado mediante el software ROBO PRO orientado a diagrama de flujos o un compilador C, el sistema puede ser manipulado por usuarios con edad superior a 8 años [4]. HANDY BOARD El Handy Board es un módulo controlador robótica popular. Fue desarrollado en el MIT por Fred G. Martin, y se basa estrechamente en un controlador anterior diseñado p or Martin y Randy Sargent para el concurso del MIT Robot LEGO, el RCX. El diseño p osee la ventaja de tener una licencia de forma gratuita. Así, varios fabricantes c omercializan el módulo y es utilizado por cientos de escuelas en todo el mundo y p or muchos aficionados para sus proyectos de robótica. Posee un microcontrolador FreeScale 68HC11 de 8 bits. PARALLAX El Scribbler de Parallax es una plataforma robótica compacta, barata y resistente. Además ofrece una buena documentación. De forma nativa el Scribbler se programa en PBASIC pero Afortunadamente, el Instituto de Robótica Personal de la Educación (IPRE ) proporciona una biblioteca de programación desarrollada en lenguaje abierto pitón (llamado Myro) para el control de la Scribbler, así como la documentación y el material curricular grand es. La IPRE también ha diseñado una tabla de add-on (llamado Fluke) que amplía las capacid ades del módulo y e permite operar de forma inalámbrica mediante una conexión Bluetoot h. El Scribbler es un robot muy bien diseñado, desde una perspectiva educativa. Pero tiene limitantes ya que sus actuadores y sensores son fijos en la plataforma y e s necesario tener conceptos básicos de robótica y programación para poder utilizarlo [4]. BIOLOID Bioloid Comprehensive es el kit de la plataforma robótica modular Bioloid adecuado para construir robots avanzados de hasta 18 grados de libertad como los humanoi des. Se trata del kit educacional, de entretenimiento y de hobby más completo y co mpetitivo del mercado, adecuado para aprendizaje, hobby, investigación y competición . El kit es como una versión para adultos del LEGO Mindstorms NXT y Meccano y está h echo de muchos bloques constructivos que el usuario puede unir y encajar con tor nillos. El módulo controlador CM-5, es el cerebro de la plataforma Bioloid y está basado en el microcontrolador Atmel ATMega128. Contiene la batería recargable. La placa cont roladora viene encajada en una cápsula con leds y botones que permiten activar man ualmente operaciones y monitorizar con los leds los distintos estados del robot. El CM-5 de Bioloid viene con el firmware preinstalado que permite la interoperac ión con el software para PC proporcionado en el kit (Motion Editor y Behaviour Con trol) e inclusive el lenguaje C, y comunicarse con el PC mediante el cable serie proporcionado para cargar en el CM-5 los programas que controlan el robot.
El módulo controlador CM-5 tiene la capacidad de comunicarse inalámbricamente con el CM-5 de otro robot, o con el PC, mediante los módulos inalámbricos de Bioloid Zig-1 00 que se conectan al controlador CM-5 [5]. Teniendo en cuenta las anteriores características de desarrollo en el diseño de plat aformas robóticas aplicadas a la educación, existen trabajos e investigaciones enfoc adas en la creación de módulos programables [6], tomando como eje central de investi gación el diseño del cerebro (controlador central)donde se adoptan algunos periféricos y dispositivos flexibles de módulos existentes comercialmente o construyendo los periféricos a partir de elementos disponibles en el mercado, y otros proyectos [7] y[8] donde a partir del diseño de un modelo fijo, se realizan mejoras o cambios p ara adaptarlo a las condiciones reales de uso, reprogramándolo y adicionando los p eriféricos necesarios teniendo en cuenta factores importantes como disponibilidad local, costos y utilidad en el ámbito educativo.
