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Metodología de la Ciencia. Revista de la Asociación Mexicana de Metodología de la Ciencia y de la Investigación, A.C. Año 2, Volumen 2, Número 1, Enero-Junio de 2010, México. 40 Mayabot, modelo robótico en la educación para la enseñanza de nuevas tecnologías 1 Ing. Olmo Alonso Moreno Franco Dr. José Ramón Atoche Enseñat Instituto Tecnológico de Mérida, México [email protected] [email protected] Resumen Este trabajo presenta una metodología de enseñanza y capacitación para jóvenes estudiantes de nivel medio superior y superior, basado en un agente móvil omnidireccional didáctico denominado MayaBot, el cual es una herramienta en la enseñanza y comprensión de nuevas tecnologías aplicando una pedagogía interactiva entre el alumno y el robot. Incentiva a las nuevas generaciones a acercarse a las tecnologías de vanguardia en el área de las comunicaciones, mecánica, y robótica, atacando el retraso tecnológico de las instituciones educativas del país. Con la finalidad de promover la investigación en robótica y la inteligencia artificial (IA) se provee un problema estándar en donde una amplia gama de tecnologías pueden integrarse y examinarse, así como utilizarse en proyectos educativos. La creación del equipo MayaBot en el Instituto Tecnológico de Mérida, genera la posibilidad de investigar y estudiar nuevas tecnologías en mercados competitivos, en otras escuelas y universidades; de relacionar grupos de trabajo y colaboración en equipo, ya sea entre los propios departamentos del Instituto, ó en conjunto con otras instituciones. Palabras claves: Habilidades, Robótica, Tecnología, Enseñanza. 1 Ponencia presentada en el IV Congreso Internacional de Metodología de la Ciencia y de la Investigación para la Educación, Ciudad de México, D. F. 2008.

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Metodología de la Ciencia. Revista de la Asociación Mexicana de Metodología de la Ciencia y de la Investigación, A.C.

Año 2, Volumen 2, Número 1, Enero-Junio de 2010, México. 40

Mayabot, modelo robótico en la educación para la enseñanza de nuevas tecnologías1

Ing. Olmo Alonso Moreno Franco Dr. José Ramón Atoche Enseñat Instituto Tecnológico de Mérida, México

[email protected] [email protected]

Resumen Este trabajo presenta una metodología de enseñanza y capacitación para jóvenes

estudiantes de nivel medio superior y superior, basado en un agente móvil

omnidireccional didáctico denominado MayaBot, el cual es una herramienta en la

enseñanza y comprensión de nuevas tecnologías aplicando una pedagogía interactiva

entre el alumno y el robot. Incentiva a las nuevas generaciones a acercarse a las

tecnologías de vanguardia en el área de las comunicaciones, mecánica, y robótica,

atacando el retraso tecnológico de las instituciones educativas del país. Con la finalidad

de promover la investigación en robótica y la inteligencia artificial (IA) se provee un

problema estándar en donde una amplia gama de tecnologías pueden integrarse y

examinarse, así como utilizarse en proyectos educativos. La creación del equipo MayaBot

en el Instituto Tecnológico de Mérida, genera la posibilidad de investigar y estudiar nuevas

tecnologías en mercados competitivos, en otras escuelas y universidades; de relacionar

grupos de trabajo y colaboración en equipo, ya sea entre los propios departamentos del

Instituto, ó en conjunto con otras instituciones.

Palabras claves: Habilidades, Robótica, Tecnología, Enseñanza.

1 Ponencia presentada en el IV Congreso Internacional de Metodología de la Ciencia y de la Investigación para la Educación, Ciudad de México, D. F. 2008.

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Año 2, Volumen 2, Número 1, Enero-Junio de 2010, México. 41

Abstract This document presents a teaching methodology for young students in the last years of

high school and college. The methodology is based on the omnidirectional autonomous

agent named MayaBot; this is a didactic tool for teach and comprehension of new

technologies applied in the robotics field, MayaBot uses an interactive pedagogy between

the student and the robot.

MayaBot promotes the new students generations to reach the high technologies in the

area of communications, mechanics, and robotics; attacking the technological delay at the

Mexican education institutes.

The objective is to promote research in robotics and artificial intelligence using MayaBot,

the methodology consist of solve a standard problem where a wide selection of

technologies could be used, thereby is implemented in educational projects. The creation

of MayaBot Team at the Merida´s Institute of Technology generates the possibility of

research and study new technologies in competitive markets, in other schools and

universities; to relate workgroups and team works, all this in the same institution or doing

co-working with other institutions.

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Año 2, Volumen 2, Número 1, Enero-Junio de 2010, México. 42

Introducción

La robótica es una rama de la tecnología que estudia el diseño y construcción de agentes

electro-mecánicos, capaces de desempeñar tareas preprogramadas o contar con

habilidad cognoscitiva para solventar un problema humano (Vargas, 1997). Con el tiempo

la tecnología ha desarrollado grandes cambios en las metodologías de diseño de robots,

por lo que el alcance a estas nuevas metodologías desde el punto de vista educativo se

traduce en un problema: enseñar a las nuevas generaciones el modelo conceptual del

agente autónomo actual (Moreno, 2007).

El constante cambio y crecimiento en las tecnologías de información hacen casi

imposible llevar una línea de trabajo continua para abarcar los aspectos técnicos de un

agente autónomo. En el pasado los estudios de investigación en la robótica, eran

exclusivos de grandes centros de investigación por instituciones educativas y

empresariales que contaba con un abundante presupuesto para los experimentos, ahora

la robótica ha invadido la mayoría de las aulas en escuelas públicas y privadas, y se

encuentra en retículas académicas con la denominación de: “Automatización y Control”,

“Mecatrónica”, “Desarrollo de Inteligencia Artificial”, entre otras.

Éstas son atractivas propuestas que despiertan el interés del público en general,

para acercarse a conocer las tecnologías de desarrollo con las que operan, y estimula a

las nuevas generaciones de jóvenes a investigar y desarrollar material científico en

cuestión de tecnología (Moreno, 2007).

Las instituciones en México están plenamente concientes de que el despertar

vocaciones para la ciencia y la tecnología a temprana edad es tarea primordial para el

futuro desarrollo competitivo del país.

Esto debido a que son comparativamente pocos los estudiantes de educación

media superior que optan por estudiar una carrera relacionada a la ciencia y la tecnología.

Y los estudiantes de educación superior experimentan un rechazo a la integración de las

nuevas tendencias tecnológicas fundamentado en el temor de la complejidad de su uso.

La justificación del proyecto MayaBot originalmente llamado RoboAlux (Moreno,

2006) es una iniciativa nacional de investigación y educación. Con la finalidad de

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promover la investigación en robótica y la inteligencia artificial (IA), se provee un problema

estándar en donde una amplia gama de tecnologías pueden integrarse y examinarse, así

como utilizarse en proyectos educativos. La creación del equipo MayaBot en el Instituto

Tecnológico de Mérida, genera la posibilidad de investigar y estudiar nuevas tecnologías

en mercados competitivos, en otras escuelas y universidades; de relacionar grupos de

trabajo y colaboración en equipo, ya sea entre los propios departamentos del Instituto, ó

en conjunto con otras instituciones.

El objetivo principal de Mayabot es explotar las habilidades de programación del

usuario para resolver problemas comunes de locomoción o movilidad, donde el

programador aplica sus algoritmos según las condiciones sensoriales del robot, y acercar

a éstas nuevas generaciones a conocer las plataformas de desarrollo que se manejan en

innovación tecnológica.

El algoritmo puede tener la simplicidad o complejidad como el usuario lo desee, lo

cual genera una actitud determinante en el usuario para cumplir con los objetivos

dependiendo de su talento (Moreno, 2007).

Marco Teórico

Educación con Agentes Autónomos

Los robots están apareciendo en los salones de clases de tres distintas formas. Primero,

los programas educacionales utilizan la simulación de control de robots como un medio de

enseñanza. Un ejemplo palpable es el uso de un lenguaje de programación de alto nivel

como C o C++; este es utilizado por la introducción a la enseñanza de la programación.

El segundo y de uso más común es el uso del robot en conjunción con el lenguaje

de programación para enseñar ciencias computacionales. Estas técnicas son diseñadas

con la intención de proporcionar al estudiante un medio natural y divertido en el

aprendizaje de las matemáticas.

En tercer lugar está el uso de los robots en los salones de clases. Una serie de

manipuladores de bajo costo, robots móviles, y sistemas completos han sido

desarrollados para su utilización en los laboratorios educacionales. Debido a su bajo costo

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muchos de estos sistemas no poseen una fiabilidad en su sistema mecánico, tienen poca

exactitud, no existen los sensores y en su mayoría carecen de software (Valencia, 2001).

Robótica Pedagógica

La Robótica Pedagógica tiene como propuesta básica, la creación y utilización de

prototipos didácticos que bien pueden ser herramientas lúdicas, tecnológicas o ambas,

donde el uso de motores, de interfases, y su interconexión con la computadora y con

programas de control.

La Robótica Pedagógica es una propuesta alternativa, en este sentido, tiende a proveer

marcos explicativos de la realidad, a establecer puentes entre la acelerada tecnología y

los entornos en los que los alumnos actúan y a que las respuestas que se den en

educación aludan a un paradigma humanista donde el educar sea un proceso en donde

haya un disfrute de los sentidos (Ruiz, 2002).

Tecnologías de Innovación

Las tecnologías de innovación que operan dentro del robot denominado MayaBot, se

dividen en dos categorías principales, la arquitectura de hardware y la estructura de

software. Dentro de la arquitectura de hardware se especifican las tecnologías de

vanguardia utilizadas en el proyecto para darle funcionalidad y operabilidad al robot

(FPGA´s); las estructuras de software definen las metodologías de programación que

componen al proyecto, siendo la primera parte un modelo de diseño asistido por

computadora (también conocido como tecnologías CAD) para la generación de sistemas

embebidos, y la segunda parte un modelado de programación de objetos, que representa

la interfaz de programación visual del robot (Atoche, 2007).

El sistema embebido corresponde a un diseño electrónico el cual se encuentra

localizado dentro de un chip o circuito integrado, y se caracteriza por pertenecer a un

modelo de operación denominado Sistema en un Chip (por sus siglas en inglés SoC), este

elemento se encuentra dentro de una tarjeta de desarrollo proporcionada por un

fabricante (SoC, 2005). El método de diseño de sistemas embebidos se realiza a través

de lenguajes de descripción de hardware (por sus siglas en inglés HDL), los cuales

describen las arquitecturas lógicas y digitales que conformarán la estructura del sistema

embebido, siendo un estándar de lenguaje de programación el código VHDL. Este código

VHDL opera dentro de las tecnologías de diseño asistido por computadora (CAD) y se

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utiliza para programar Dispositivos Lógicos Programables, en su modalidad los FPGA´s

(por su definición en español Arreglo de Compuertas Lógicas Programables en Campo)

(Moreno, 2005).

La empresa Xilinx es el líder mundial en innovación y desarrollo tecnológico de

Dispositivos Lógicos Programables (Xilinx, 2006). Además genera Núcleos de Propiedad

Intelectual, los cuales son fragmentos de software que contienen arquitecturas digitales

prediseñadas y listas para usarse. Uno de estos núcleos es el procesador embebido

MicroBlaze (MicroBlaze, 2003), el cual le da funcionamiento y es el control maestro del

robot MayaBot.

En resumen, dentro del FPGA, se genera una arquitectura de hardware compuesta

por el núcleo de procesamiento embebido llamado MicroBlaze a través de un lenguaje de

programación en código VHDL.

Una vez diseñada la plataforma hardware dentro del FPGA es momento de

generar la plataforma software para le microcontrolador MicroBlaze, a lo cual se le llama

“aplicación”. La aplicación es el programa que corre dentro del sistema embebido y le da

funcionalidad al robot. La aplicación se genera a través del software de programación

visual denominado “BotXila” (Sánchez, 2007), donde el usuario genera su algoritmo para

darle movilidad al robot y así cumplir los objetivos.

Las tecnologías de innovación son el motivo de alcance a través del medio de la

robótica pedagógica, atacando el retraso tecnológico en las instituciones educativas de

nivel superior por el rechazo de uso de estas tecnologías.

La peculiaridad de estas tecnologías es su composición de operación, ya que se

basan de un elemento hardware y un elemento software, lo cual quiere decir, que se

describe la arquitectura hardware a través de un lenguaje de programación; una vez

diseñada la arquitectura, esta se puede descargar al circuito integrado el cual funciona

como un material crudo, y queda configurado con el diseño armado, dando paso así a los

sistemas embebidos (Barr, 1999) en Dispositivos Lógicos Programables e introduciendo al

alumno al estándar de tecnología actual a nivel internacional. La integración de estas

herramientas y conceptos da origen al proyecto MayaBot.

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Agente Autónomo Omnidireccional MayaBot

Mayabot es un agente autónomo omnidireccional programado por el usuario a través de

una interfaz gráfica visual, fue diseñado en el Instituto Tecnológico de Mérida en el año

2006 para el torneo de robótica de la Olimpiada Internacional de Informática, y

actualmente se utiliza como modelo didáctico para materias de electrónica digital y

programación, y en talleres para jóvenes programadores en los congresos de la Península

de Yucatán.

Para dar sustento a la imagen de MayaBot (Ver Figura 1) y crear un interés

particular de la historia del personaje, este se basó en el perfil de un guerrero Itzáe Maya,

el cual tiene una ideología e historia detrás que aportan información relevante del por qué

del cumplimiento de sus objetivos.

Figura 1. Agente Autónomo Omnidireccional MayaBot.

La infraestructura de MayaBot esta compuesta por una parte software (la interfaz

gráfica de programación visual) y una parte hardware (el conjunto de sistemas y

subsistemas mecánicos y electrónicos).

La parte de software, contiene la interfaz gráfica de programación (Ver Figura 2),

donde el usuario genera su algoritmo de locomoción de los robots según las condiciones

de información que se generen en los sensores del robot; el usuario podrá determinar una

acción, una vez tomada la dedición de locomoción, y ésta acción se verá reflejada en los

actuadotes (motores) del robot. La interfaz gráfica permite al programador interactuar de

manera virtual con los elementos hardware que conforman el robot, generando una idea

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de la funcionalidad del agente autónomo para cumplir los objetivos, y estimulando al

operador a realizar el mejor algoritmo para que el robot tenga un óptimo desempeño

(Moreno, 2007).

Figura 2. Ventana principal del software de programación visual.

La parte hardware del agente autónomo se consolida por los sistemas y

subsistemas mecánicos y electrónicos. El robot es una estructura mecánica cilíndrica de

18cm de diámetro y 16cm de altura. Las partes electrónicas se descomponen en 4 etapas

principales: la serie de sensores para percibir las señales del mundo real, la etapa de

procesamiento digital, la etapa de potencia, y la serie de actuadotes para locomoción

(Atoche, 2007) (Ver Figura 3).

Figura 3. Configuración estructural de MayaBot.

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Marco Legal e Institucional.

Marco Legal

El marco legal e institucional de este proyecto se fundamenta en la Ley de Desarrollo

Tecnológico invocada en la Ley de Ciencia y Tecnología la cual establece que el país

tiende a desarrollar nuevas tecnologías para la evolución y desarrollo social en México. La

estrategia de desarrollo en México se orienta hacia la sustentabilidad de la economía y de

la sociedad. En este contexto, la investigación científica y tecnológica resulta una

condición necesaria para que el país alcance sus objetivos en el mejoramiento de la

productividad, de la relación con el medio ambiente, y la calidad de educación para que al

integrarlos, sea posible obtener niveles más altos de bienestar social para su población

(DOF, 2002).

Marco Institucional

Dentro de las organizaciones y agrupaciones enfocadas a la divulgación de la ciencia de

las disciplinas en robótica destacan principalmente dos:

a) Asociación Mexicana de Robótica. El interés en la Robótica que la comunidad

académica y científica del país ha venido manifestando durante la última década es fruto

del crecimiento de proyectos de investigación, proyectos de desarrollo tecnológico,

programas de estudio en el ámbito medio superior, superior y postrado que se han venido

operando en ese lapso (AMROB, 2007).

b) Asociación Mexicana de Mecatrónica. La misión de esta sociedad es ser la mejor

asociación que vincule al sector social, industrial y educativo, promoviendo la

investigación y el desarrollo de tecnología que beneficie al país. Su misión involucra

impulsar el desarrollo de la Mecatrónica a través de vincular las instituciones de

educación superior, centros de investigación e industrias, facilitando la realización de

desarrollos tecnológicos, de investigación y formación de recursos humanos (Mecamex,

2007).

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Desarrollo Metodológico.

El medio idóneo para la capacitación tecnológica orientada a los alumnos de educación

superior en electrónica es la robótica pedagógica, haciendo uso de los agentes

autónomos como mecanismos didácticos para poder cubrir el campo teórico y aplicado

del marco conceptual del proyecto y acercar a las nuevas generaciones de estudiantes a

las tecnologías de innovación, atacando el retraso tecnológico y científico que se presenta

por el rechazo al uso de estas tecnologías. Una vez plasmados los fundamentos teóricos

el alumno es capaz de elaborar proyectos con tecnología de vanguardia, participando en

el sector productivo del país con técnicas de capacitación y enseñanza orientadas a la

optimización de recursos y tiempos en el proceso productivo.

El medio social que favorece a la capacitación y enseñanza a través de la robótica

pedagógica es la vinculación institucional y empresarial, y se complementa por medio de

apoyo a la iniciativa productiva a través de instituciones como el Instituto Tecnológico de

Mérida, el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología del estado de Yucatán, el Comité

Olímpico Mexicano de Informática, y un grupo de jóvenes emprendedores.

Los mecanismos que sustentan el proceso de aprendizaje con la robótica

pedagógica se conforman por medio de la infraestructura de enseñanza con la que cuenta

la institución. Estos mecanismos de infraestructura son los modelos de agentes

autónomos desarrollados con tecnologías de innovación, las herramientas para la

temática de la pedagogía, y las guías de enseñanza para los alumnos. La metodología de

este proyecto se basa en el marco conceptual del modelo de operación de MayaBot, que

consta de la guía audiovisual y la infraestructura del proyecto. El tutorial o guía en video

comprende la parte teórica, y 2 fases de problema a resolver las cuales tienen una

temática, esta comprende la parte práctica (Moreno, 2007).

La primera fase consta de un laberinto por el cual el agente autónomo deberá salir

en el menor tiempo posible, siguiendo una línea blanca sobre un fondo negro; el agente

autónomo encontrará bifurcaciones a lo largo del trayecto y deberá de tomar el camino

correcto para salir del laberinto.

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La segunda fase es el ascenso a la pirámide, el robot deberá realizar el ascenso a

una réplica de la pirámide de Chichén Itzá, ayudándose de los sensores con los que

cuenta su estructura, evitando caer a toda costa de la pirámide. La temática del proyecto

esta basada en los Guerreros Itzáes de la cultura Maya (Ver Figura 5). La programación

del robot se realiza a través del software de programación visual que permite al usuario

armar maquinas de estado según las condiciones que se presenten. Una maquina de

estados es un sistema secuencial de programación, el cual consiste en un conjunto de

estados, donde cada uno puede realizar una o mas acciones que se ejecutan o no

dependiendo de las condiciones de los sensores mencionados.

Cada acción puede modificar el comportamiento de los motores o cambiar a otro

estado dentro de la maquina. En todo momento se ponen a prueba las habilidades del

usuario para completar los retos (Moreno, 2007).

Figura 4. La Gran Pirámide y La Selva Peligrosa.

El Instituto Tecnológico de Mérida ha diseñado 14 robots preparados para la

temática del Guerrero Itzáe, 3 réplicas a escala de la pirámide de Chichén Itzáe, y 9 pistas

para la fase del laberinto. La institución tiene material de cómputo para que el

programador realice los algoritmos a través del software de programación visual.

La divulgación científica de este proyecto se basa en la guía audiovisual para el

programador, esta guía lleva paso a paso al usuario a conocer los antecedentes de la

temática de la cultura Maya, conocer el concepto del agente autónomo y de Mayabot,

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explica la tecnología utilizada dentro del robot para su funcionamiento, detalla la

estructura del agente autónomo, y finalmente describe el uso del software de

programación visual para generar la aplicación según el objetivo específico (de acuerdo a

la temática).

Resultados

El primer uso de MayaBot fue para el torneo de robótica de la Olimpiada Internacional de

Informática 2006, el cual demostró ser capaz de traspasar las barreras culturales,

superando los diferentes idiomas, metodologías, y talentos que desarrollaban los

concursantes; todo esto con el objetivo de darle funcionalidad a un agente autónomo a

través de una herramienta didáctica que despierta las vocaciones en los participantes,

acercándolos a una tecnología de vanguardia y difundiendo la ciencia con información

técnica y cultural. Los jóvenes participantes en la Olimpiada Internacional de Informática

tenían edades que comprendían entre los 12 y 19 años. El torneo de robótica desarrollado

con la temática de los MayaBots generó un gran impacto en las tareas cognoscitivas de

los concursantes, ya que ellos creaban actitudes determinantes a la hora de resolver los

problemas, poniendo a prueba sus habilidades y talentos.

En el Instituto Tecnológico de Mérida MayaBot a acercado a los alumnos de las

carreras de Ingeniería Electrónica de las materias Electrónica Digital II y

Microprocesadores II del plan de estudios de Ingeniería Electrónica IELC-1999-254 (Tec,

1999) y a cargo del Dr. José Ramón Atoche Enseñat a través de los torneos internos de

robótica celebrados en el Instituto Tecnológico de Mérida, desde el 2006, 4 generaciones

de egresados cuentan con las habilidades cognoscitivas de las tecnologías de innovación

(FPGA´s y Microcontroladores Embebidos) para su diseño e implementación gracias a la

experiencia MayaBot.

Para el plan de estudios IELC-2004-292 (Tec, 2004), en las materias de Electrónica

Digital II y Microprocesadores y Microcontroladores, el uso de MayaBot ha otorgado a los

alumnos las herramientas necesarias para generar proyectos derivados con tecnologías

de innovación, el torneo MayaBot cubre los puntos de los planes de estudios de dichas

asignaturas.

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Con los conocimientos obtenidos a través del torneo de robótica, dos generaciones

que cursan el nuevo plan de estudios (IELC-2004-292) han creado de manera

independiente los proyectos derivados, los cuales son robots móviles de velocidad para

competencias de velocidad, y robots móviles peleadores de sumo para competencias de

sumo,; haciendo uso de tarjetas de desarrollo que contienen FPGA´s, así como sensores

y actuadores similares en características a los que utiliza el agente autónomo

omnidireccional MayaBot.

El proyecto MayaBot integró a un grupo de estudiantes, ex alumnos y personal

docente para su realización, todos ellos con diferentes cualidades y he aquí los logros

académicos de las personas que han participado con este proyecto. El perfil de los

alumnos que participan en el Cuerpo de Investigación en Sistemas Digitales del Instituto

Tecnológico de Mérida esta orientado a la investigación, MayaBot produjo excelentes

trabajos como el del tesista Fernando Quiñones Novelo con su proyecto: "PicoBlaze

Intercomunicador Inalámbrico para Robot Móvil" fue acreedor de la mención honorífica por

defensa de tesis, siendo MayaBot el modelo autónomo inalámbrico. El tesista Cristián

Meseta Abrahán con el proyecto: "Modelo de Retroalimentación para Robot Móvil" obtuvo

su título de Ingeniero Electrónico. Entre los alumnos más destacados se encuentra Oscar

Sánchez quien continua sus estudios de maestría en el Centro Nacional de Investigación

y Desarrollo Tecnológico (CENIDET) Campus Cuernavaca, en el área de Inteligencia

Artificial y quien se tituló con Tesis Profesional, con el nombre de: "Plataforma de

Programación Visual para Robots Móviles con FPGA´s" donde obtuvo la mención

honorífica.

Desde los inicios del proyecto "RoboAluxe" el alumno egresado del Tec, Mario

Chirinos, apoyó en la logística y diseño del evento para la pasada IOI 2006, ahora él cursa

sus estudios de doctorado en Londres en la Universidad de Birkbeck en el área de visión

artificial.

De igual manera el alumno Rafael Macedo, quien apoyó en logística para la

IOI2006 esta cursando su maestría en la Universidad de Bonn Alemania, enfocándose al

diseño de agentes autónomos. En el ciclo escolar Agosto 2007- Enero 2008 dos

miembros activos del cuerpo de investigación y estudiantes de 9no semestre, los alumnos

Efraín Gaxiola y Adrián Collí, quienes desde el inicio del proyecto "RoboAluxe"

participaron hasta la OMI 2007, se incorporaron en la Universidad de Texas A&M

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realizando una estancia de intercambio por el semestre mencionado con la opción de

continuar la maestría ahí mismo, enfocándose en el diseño de circuitos integrados

(Moreno, 2008). Como se describe, MayaBot no solo fue un proyecto enfocado a cubrir

los torneos de robótica en sus respectivas locaciones, ha sido todo un detonante de

oportunidades para las personas que han colaborado en el proyecto, personas que

estuvieron de manera directa desde los inicios, y personas que de manera indirecta se

han basado en el robot para realizar nuevas experiencias tecnológicas. Ahora el Dr.

Ramón Atoche ha creado un cuerpo de investigación sólido, con integrantes capaces de

solventar las situaciones que deparen en el diseño y mantenimiento de los agentes

autónomos, para la mejora y seguimiento del proyecto.

Conclusiones

La robótica pedagógica como medio de educación y enseñanza, estimula al alumno a

crear y desarrollar proyectos de investigación científica a partir de las experiencias

adquiridas con los materiales didácticos, cubriendo las áreas teóricas y prácticas para

poder nivelar al alumno a los más altos estándares de tecnología actual.

Aplicando la robótica pedagógica en clase con el proyecto MayaBot, los alumnos de

ingeniería electrónica cubren el perfil tecnológico de los estándares de tecnología de

vanguardia, son capaces de elaborar proyectos de investigación y desarrollo, para las

tareas a fin en la carrera, haciendo uso de los Dispositivos Lógicos Programables, los

cuales antes se creía que eran de uso exclusivo de estudiantes de postgrado o de

grandes centros de investigación.

La interfaz gráfica de programación es una herramienta didáctica que permite al

usuario generar una aplicación para el agente autónomo sin necesidad de conocer a

detalle el funcionamiento de los sistemas y subsistemas que lo componen. El proyecto

MayaBot abre un perfil académico para el usuario, ya que utiliza la mecánica como

metodología de diseño en la estructura del robot, la electrónica en la implementación de

circuitos en las etapas descritas anteriormente, y finalmente la informática en la creación

de aplicaciones embebidas y de ordenador para darle funcionalidad al sistema. Integrando

este conjunto de elementos se genera un camino de posibilidades para el acercamiento a

la ciencia del usuario de manera grupal y autodidacta, donde éste puede definir una

especialidad en las ramas que involucran al proyecto.

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La robótica didáctica como difusión de ciencia despierta en usuarios expertos y

público en generar a probar sus habilidades para experimentar la dinámica del agente

autónomo, siempre llamando la atención, e introduciéndolos al mundo de la tecnología de

vanguardia.

Referencias

(s.a), Asociación Mexicana de Mecatrónica. (2007). Marco Institucional. México. Extraído el día 20 de Marzo de 2007 desde http://www.mecamex.net/index1.htm.

(s.a), Asociación Mexicana de Robótica A.C. (2007). Marco Institucional. México. Extraído el 20 de Marzo de 2007 desde http://www.amrob.org/.

Atoche, J. R., Sánchez, O., Moreno, F., Narváez, S., Carvajal, O., Cortés, A., Pinto, H.,

Gaxiola, E., Collí, A., Broca, D., Espadas, E., Castillo, A., y Uicab, E. (2007). Diseño de

Robot Móvil Omnidireccional. Memorias del VII Congreso de Ingeniería Eléctrica y

Electrónica del Mayab. Instituto Tecnológico de Mérida, Mérida, Yucatán, México.

Barr, M. (1999). Programming Embedded Systems in C & C++, O´Reilly. 12-13.

(s.a), Ley de Ciencia y Tecnología. (5 de junio de 2002). Diario Oficial de la Federación.

Extraído el 20 de Marzo de 2007 desde: www.diputados.gob.mx/LeyesBiblio/pdf/242.pdf

Moreno, O. (2005). Diseño e Implementación de Sistemas Embebidos para Redes

Locales Ethernet a Través de MicroBlaze. Tesis no publicada. Instituto Tecnológico de

Mérida, México, 2005.

Moreno, O. (2006). MayaBot CIESD Brief. Extraído el día 2 de Marzo del 2008 desde

http://www.ciesd.net/olmo/documents/Mayabot_brief.pdf.

Moreno, O. (2007). MayaBot, Agente Autónomo Omnidireccional Como Modelo Didáctico

para La Enseñanza de Nuevas Tecnologías, Memorias del Premio Nacional de

Investigación Laboral 2007, México D.F.

Moreno, O. (2008). Iniciativa MayaBot, Extraído el 10 de Marzo de 2008 desde

http://www.ciesd.net/olmo/documents/MayaBot_Iniciativa.pdf.

Page 16: Mayabot, modelo robótico en la educación para la enseñanza ... · Metodología de la Ciencia. Revista de la Asociación Mexicana de Metodología de la Ciencia y de la Investigación,

Metodología de la Ciencia. Revista de la Asociación Mexicana de Metodología de la Ciencia y de la Investigación, A.C.

Año 2, Volumen 2, Número 1, Enero-Junio de 2010, México. 55

(s.a), Retícula de Materias. (1999). Plan de Estudios Ingeniería Electrónica IELC-1999-

254. Instituto Tecnológico de Mérida. Extraído el 10 de Marzo del 2008 desde

http://www.ciesd.net/olmo/documents/IELC_1999.pdf.

(s.a), Retícula de Materias. (2004). Plan de Estudios Ingeniería Electrónica IELC-1999-

254. Instituto Tecnológico de Mérida. Extraído el 10 de Marzo del 2008 desde

http://www.itmerida.mx/carreras/electronica/ING_ELECTRONICA.pdf.

Ruiz-Velasco S. E., García, R. R., López L. D., y Valencia, J. (2002). Herramientas

Ludico-Tecnologicas Para La Enseñanza. Los Mecanismos Roboticos Y Sus Aplicaciones

En El Aula. Memorias del VIII Congreso Internacional de Informática en la Educación, La

Habana, Cuba, 2002.

Sánchez, O. (2007). Tesis: Plataforma de Programación Visual para Robots Móviles

Controlados por FPGA´s. Tesis no publicada. Instituto Tecnológico de Mérida, México.

(s.a), System on Chip, Wikipedia Free Encyclopedia, USA, 2005. Extraído el 20 de enero

de 2006 desde http://en.wikipedia.org/wiki/System_on_chip.

Valencia, J. M., Villegas, P., Valencia, P. (2001). El Elevador Robot, Prototipo Para La

Enseñanza De La Robótica Pedagógica, Memorias del XVII Simposio de La Sociedad

Mexicana De Computación En Educación, Guanajuato, México.

Vargas, E. (1997). “Mecatrónica. Perspectivas de Aplicación y Desarrollo en México”,

NTHE Centro Bajío, 1997, No. 21 año IV, Suplemento Especial, pp. 20, México.

(s.a), Xilinx. (2004). MicroBlaze: The Industry’s Fastest Soft Processor Solution for

FPGAs. Estados Unidos de América. p.2. Obtenido el día 15 de Octubre de 2006 desde

http://www.xilinx.com/.