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UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE NUEVO LEÓN SECRETARIA ACADÉMICA

ETAPA 1 INTRODUCCIÓN A LA ROBÓTICA 27

GUIA DE APRENDIZAJE

ETAPA No.1

CONCEPTOS BÁSICOS DE ROBÓTICA


28 CONCEPTOS BÁSICOS DE LA ROBÓTICA ETAPA 1

LECTURA INTRODUCTORIA

EL GRAFENO

Los robots ocupan un lugar importante en diferentes aspectos de la vida cotidiana, están aquí y han llegado para quedarse, están en nuestros hogares y trabajan en nuestras fábricas, si bien, los robots alguna vez fueron tema de películas de ciencia ficción, ¿Recuerdas alguna?, hoy son una realidad. En esta primera etapa veremos la historia de los robots, lo que se pensó en algún momento que serían capaces de realizar comparándolo con los usos actuales en diferentes áreas como la industria, la agricultura, la entrega de paquetería, la asistencia a personas con discapacidad, etc. veremos los lugares donde trabajan y las formas que tienen. Pero ¿hacia dónde apunta el futuro? La ciencia ha ido avanzando y en el ámbito tecnológico pareciera que da pasos agigantados, creando no sólo nuevas aplicaciones cada vez más sofisticadas, sino también nuevos materiales como el grafeno, ¿Has oído hablar de éste material? Empecemos por saber que es; el grafeno es una sustancia compuesta por carbono puro, con átomos dispuestos en un patrón regular hexagonal, al igual que el grafito de un lápiz o un diamante, el grafeno es una sustancia compuesta únicamente por carbono, es unas doscientas veces más resistente que el acero y cinco veces más ligero que el aluminio, además es transparente y muy ligero. Entre las propiedades más importantes de éste material son: es extremadamente duro, sin embargo, es flexible y elástico, como ya dijimos es trasparente, tiene capacidad de autoenfriarse, alta conductividad eléctrica y térmica, genera electricidad al ser alcanzado por la luz, se autorepara, si logras rasgar una lámina de grafeno, la fuerza eléctrica de las uniones libres atrae átomos de carbono vecinos para así tapar los huecos. Entre los usos que se le pueden dar a este material son: baterías de grafeno, cableado, pantallas y displays flexibles, equipos de audio, sensores fotográficos, generadores eléctricos, piezas mecánicas, pinturas, etc. Este desarrollo impulsará la creación de dispositivos electrónicos transparentes, de gran flexibilidad, circuitos electrónicos de alto rendimiento y nuevas oportunidades para el desarrollo de la robótica 1.

http://www.areatecnologia.com/grafeno.htm

http://www.areatecnologia.com/grafeno.htm


ETAPA 1 CONCEPTOS BÁSICOS DE LA ROBÓTICA 29

REPRESENTACIÓN GRÁFICA DE LA ETAPA 1

Reconoce los conceptos, los antecedentes y la clasificación de la Robótica para conocer sus campos de aplicación, así como la evolución de las máquinas a través del tiempo.

Recuerda sus conocimientos sobre los conceptos básicos de robótica, sus antecedentes y su clasificación.

Interpreta la información y organiza estructuralmente los conceptos básicos de

robótica.

Evidencia de Aprendizaje: Ensayo



COMPETENCIAS DE LA ETAPA 1

Competencias Genéricas 4.- Escucha, interpreta y emite mensajes pertinentes en distintos contextos mediante la utilización de medios,

códigos y herramientas apropiados. 4.5 Maneja las tecnologías de la información y la comunicación para obtener información y expresar ideas. 5.- Desarrolla innovaciones y propone soluciones a problemas a partir de métodos establecidos. 5.6 Utiliza las tecnologías de la información y comunicación para procesar e interpretar información. 8.- Participa y colabora de manera efectiva en equipos diversos. 8.1 Propone maneras de solucionar un problema o desarrollar un proyecto en equipo, definiendo un curso de

acción con pasos específicos Competencias Generales 3.- Maneja las tecnologías de la información y la comunicación como herramienta para el acceso a la

información y su transformación en conocimiento, así como para el aprendizaje y trabajo colaborativo con técnicas de vanguardia que le permitan su participación constructiva en la sociedad.

Maneja las tecnologías de la información y comunicación de manera crítica en las diferentes áreas de conocimiento.

8.- Utiliza los métodos y técnicas de investigación tradicionales y de vanguardia para el desarrollo de su trabajo académico, el ejercicio de su profesión y la generación de conocimientos.

Elige los procedimientos adecuados en la resolución de un problema.

Procesa información utilizando las tecnologías de la información y comunicación. 7.- Elabora propuestas académicas y profesionales inter, multi y transdisciplinarias de acuerdo a las mejores

prácticas mundiales para fomentar y consolidar el trabajo colaborativo.

Propone sus puntos de vista a la vez que respeta los de sus compañeros.

Trabaja y participa con una actitud positiva en los diferentes roles de las tareas asignadas. Habilidades Socioemocionales Específicas

Asertividad, manejo de conflictos interpersonales, toma de perspectiva

Asertividad, empatía y manejo de conflictos interpersonales Competencia Disciplinar Básica 12.- Utiliza las tecnologías de la información y comunicación para investigar, resolver problemas, producir

materiales y transmitir información. Elementos de Competencia • Define los conceptos básicos de robótica para identificar la información más relevante sobre el tema. • Identifica los antecedentes de la robótica y clasificación de los robots mediante la estructura de un mapa

mental • Identifica los usos actuales y el futuro de la robótica para ver su aplicación en la vida cotidiana.



Contenido Conceptual

Robótica

Historia de la robótica

Robots: cronología y arquitectura

Futuro de la robótica Contenido Procedimental

Investiga los usos actuales de la robótica en diferentes contextos. Contenido Actitudinal

Colabora con responsabilidad en las actividades académicas.

Entrega con puntualidad las actividades y evidencias.

Muestra respeto hacia el docente y sus compañeros.



EXPERIENCIAS DE APRENDIZAJE DE LA ETAPA 1

En esta etapa aplicas el Modelo de Marzano bajo los elementos de programación en Rogic, inicias con un Examen Diagnóstico y terminas con un producto integrador como evidencia de la etapa 1.

DIMENSIÓN 1 RECUPERACIÓN 1.- Identifica mediante las preguntas exploratorias los antecedentes, usos actuales y futuro de la Robótica, para que

recuerdes tus conocimientos previos e inquietudes y desarrolles tu pensamiento creativo. Responde correctamente las siguientes preguntas. A.- ( ) ¿Cuáles son las principales áreas del conocimiento que se deben considerar para diseñar, construir y

programar un robot? a. Matemáticas, Mecánica, Electricidad y Electrónica, Informática. b. Ciencias, Sociales, Tecnología, Lengua Castellana. c. Matemáticas, Ciencias, Sociales, Informática d. Informática, Matemáticas, Ciencias, Sociales

B.- ( ) De las siguientes imágenes ¿Cuáles podríamos considerar como robots?

a) b) c) d)

C.- ( ) ¿Qué dispositivos necesitas para lograr la comunicación entre el robot y las instrucciones que deseas darle

a través de la computadora y un software de programación? a. Resistencias, cables, motores, control remoto. b. Bluetooth, infrarojo, cable de datos. c. Internet, cables, celular. d. Scratch, arduino, cables, resistencias.

D.- ( ) ¿Cómo se llaman los robots que se utilizan para la exploración espacial, en medicina, en la industria, en la agricultura, los que se utilizan en el hogar? a. Exploradores, médicos, agrícolas, domésticos, androides. b. Espacial, médicos, drones, zoomórficos, terrestres. c. Espacial, médico, industrial, agrícola, doméstico. d. Aéreos, brazo robótico, espacial, médicos, fabricantes.

E.- ( ) ¿Cuáles son los elementos por los que el robot puede tener movimiento? a. Estructura, actuadores, articulaciones, poleas, engranajes, ruedas. b. Cables, resistencias, transistores, pilas. c. Procesador, cables, instrucciones. d. Pilas, ruedas, motores, palancas, poleas.



2.- Contesta el Examen Diagnóstico.

Bajo la guía del docente accede a Internet en forma individual.

Activa la página web de la Universidad Autónoma de Nuevo León.

Dentro de la página ubica la sección donde se encuentra plataforma educativa Nexus y accede.

Ubica la sección de autoevaluación de la Etapa 1 Introducción a la Robótica y contesta el examen diagnóstico, cuyos reactivos son acerca de los temas: Usos actuales y futuros de la Robótica

A medida que vayas contestando anota los resultados del examen diagnóstico en la siguiente tabla:

Reactivo Si contesto No contesto Duda

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

3.- Analiza junto con el docente las dudas que tuvieron con los reactivos después de terminar la autoevaluación.



DIMENSIÓN 2 COMPRENSIÓN 1.- Realiza una lectura comprensiva de los temas correspondientes a la Etapa 1 Conceptos básicos de Robótica 2.- En equipos conformados por el docente elabora un mapa mental, con el fin de que identifiques los conceptos

básicos de Robótica. Puedes utilizar el espacio en blanco o realizarlo en un documento digital. 3.- Comparte tu mapa mental con otro equipo para analizar sus partes y retroalimentarse, posteriormente el docente

cierra la actividad con las conclusiones formadas en el grupo. 4.- Sigue las indicaciones de tu docente para la entrega y revisión de las evidencias.

MAPA MENTAL



EVIDENCIA DE APRENDIZAJE DE LA ETAPA 1

Expresa mediante un ensayo en un documento digital el tema “Regulaciones para los Robots” con las siguientes características.

1.- Individualmente Investiga en diferentes fuentes de información como internet, libros y/o revistas el tema

“Leyes de la Robótica”. 2.- En equipo analiza las investigaciones y compara la información obtenida. 3.- En equipo elabora un ensayo del tema investigado, incluye una conclusión de cada uno de los

integrantes en donde expresen una regulación importante que deben tener los robots. 4.- Comparte tu ensayo con tu docente y compañeros de grupo. 5.- Los equipos de trabajo entregan la Evidencia de Aprendizaje de la Etapa 1 que se evalúa mediante una

rúbrica. Criterios de Desempeño

Investiga información acerca del tema: Leyes de la Robótica.

Utiliza diversas fuentes de información para la investigación.

Expresa una postura personal del tema desarrollado.

Demuestra ser responsable y muestra respeto hacia sus compañeros de clase y docentes.



Rúbrica de la Evidencia de Aprendizaje Etapa 1

Semestre: Segundo Unidad de Aprendizaje: Introducción a la Robótica Etapa: 1 Actividad: Evidencia Aprendizaje Tipo de evaluación: Heteroevaluación.

Competencia Genérica: 4.- Escucha, interpreta y emite mensajes pertinentes en distintos contextos mediante la utilización de medios, códigos y herramientas apropiados.

Atributo: 4.5 Maneja las tecnologías de la información y la comunicación para obtener información y expresar ideas. Competencia Genérica: 5.- Desarrolla innovaciones y propone soluciones a problemas a partir de métodos establecidos. Atributos: 5.6 Utiliza las tecnologías de la información y de la comunicación para procesar e interpretar información. Competencia Genérica: 8.- Participa y colabora de manera efectiva en equipos diversos. Atributo: 8.1 Propone maneras de solucionar un problema o desarrollar un proyecto en equipo, definiendo un curso de

acción con pasos específicos Competencia Disciplinar Básica 12.- Utiliza las tecnologías de la información y de la comunicación para investigar, resolver problemas, de Comunicación: producir materiales y transmitir información.

EVIDENCIA DE APRENDIZAJE Ensayo Ponderación: 8%

Tipo de Saberes

CRITERIOS

NIVELES DE DESEMPEÑO TOTAL

Evidencia Completa ( 3 Puntos )

Evidencia Suficiente ( 2 Puntos )

Evidencia Débil ( 1 Punto )

Sin Evidencia ( 0 Puntos )

CO

NO

CE

R

Co

no

cim

ien

to ACG4.5 y CD12 Revisa 3 o más

fuentes de información y argumenta sus ideas de manera relevante.

Revisa 2 fuentes de información y argumenta sus ideas.

Revisa 1 fuente de información y argumenta sus ideas de forma confusa.

No revisa fuentes de información y no argumenta sus ideas.

Investiga en diferentes medios o recursos para obtener información y posteriormente analizarla

HA

CE

R

Hab

ilid

ades

ACG4.5 y ACG5.6 Expresa de manera precisa una regulación que pueda ser usada para controlar el comportamiento de los robots.

Expresa escasamente una regulación que pueda ser usada para controlar el comportamiento de los robots.

Expresa de manera confusa una regulación que pueda ser usada para controlar el comportamiento de los robots.

No expresa una regulación que pueda ser usada para controlar el comportamiento de los robots.

Expresa de manera pertinente una solución al problema de regulación de robots.

ACG5.6 y ACG8.1 Incluye información relevante acerca del tema Leyes de la Robótica.

Incluye de forma general información acerca del tema Leyes de la Robótica.

Incluye información poco relevante acerca del tema Leyes de la Robótica.

No incluye información acerca del tema Leyes de la Robótica. Procesa información

relevante que le ayude a resolver un problema.

SE

R

Act

itu

des

/Val

ore

s ACG8.1 Escucha y comparte ideas útiles, apoya a sus compañeros y entrega su trabajo con puntualidad.

Escucha y comparte algunas veces sus ideas apoyando a sus compañeros y entrega su trabajo.

Escucha poco las ideas que comparten sus compañeros y entrega un trabajo incompleto.

No participa al compartir las ideas y no apoya a sus compañeros y no entrega el trabajo.

Participa en equipo escuchando y compartiendo ideas de sus compañeros para resolver el problema.

TOTAL

Observaciones:

CALIFICACIÓN TOTAL RÚBRICA: PONDERACIÓN: ESCALA DE 0 - 100



Evaluación

Tipo Instrumento

Dimensión 1: Diagnóstica a través de una Autoevaluación Dimensión 2: Sumativa a través de una Heteroevaluación Sumativa a través de una Heteroevaluación

Cuestionario Rúbrica Primer examen parcial

Recursos materiales

Computadora

Internet

Laboratorio de cómputo

Libro de texto

Manual de Estrategias de Aprendizaje

Software Microsoft Office 2016 Recursos temporales

Horas Aula Horas Extra-Aula

7



LIBRO DE TEXTO

ETAPA No.1

CONCEPTOS BÁSICOS DE ROBÓTICA

COMPETENCIA DE LA ETAPA 1: El estudiante a través de sus actividades, define los conceptos de robótica y reconoce los antecedentes de la robótica y su clasificación para conocer sus campos de aplicación, así como la evolución de las máquinas a través del tiempo. ELEMENTOS DE COMPETENCIA: El estudiante:

Identifica los antecedentes, usos actuales y futuro de la robótica

Recuerda conocimientos previos, descubre inquietudes y desarrolla pensamiento creativo.

Revisa a través de una lectura comprensiva los conceptos básicos de robótica.

Compara en un organizador previo el avance tecnológico que han tenido los robots a través del tiempo.

Emplea las leyes de la robótica en un tópico generativo ante una situación lógica para que los estudiantes expresen sus opiniones.

Produce un ensayo con el tema “Regulaciones para los Robots”



1.1 INTRODUCCIÓN

1.1.1 INTRODUCCIÓN

La Unidad de Aprendizaje de Introducción a la Robótica, estudia los conceptos básicos, historia y clasificación de los robots, así como el ambiente gráfico de programación en Rogic y las estructuras de programación secuencial, condicional y cíclica, en esta unidad de aprendizaje, los estudiantes comprenden la manera de controlar el hardware a través de software de programación para robots. desarrolla en los estudiantes competencias como, diseño, planeación, trabajo en equipo, trabajar sobre proyectos y resolución de problemas. En el transcurso de tus actividades, programarás un robot con dispositivos específicos como interfaces de control, sensores, microcontroladores y motores, en esta actividad pedagógica, el error es parte del proceso de aprendizaje, en donde resuelves problemas a partir de tu experiencia activa, es un desafío cognitivo en donde al aprender a programar, abstraes acciones, desarrollas habilidades de deducción e inducción, creas, realizas pruebas, haces conjeturas, encuentras soluciones mientras realizas conexiones entre ideas, construyendo las estructuras del conocimiento permitiendo una visión global en un contexto real y cambiando la perspectiva de solo usuarios a creadores de tecnología. Con la incorporación de las nuevas tecnologías en las preparatorias de la UANL, se fomenta la innovación en el desarrollo del conocimiento y se genera un ambiente de aprendizaje multidisciplinario en donde adquieres conocimientos aplicados a modelos tecnológicos, apoyados en la metodología y taxonomía de Marzano, al que se alinean acciones específicas de formación, aprendizaje y evaluación. Con esta metodología se responde a un mayor aprendizaje en la rama de ciencia y tecnología aplicada a problemas reales, facilitando la integración de las competencias y la comprensión de los procesos, enfatizando la resolución de problemas como un proceso de optimización, en lugar de una solución única. Durante esta unidad de aprendizaje, veremos cómo a través de la historia el desarrollo de las tareas que realiza el hombre tiende hacia la automatización para cubrir trabajos repetitivos o peligrosos para el hombre y según se van cubriendo esas necesidades, aparecen también robots para la diversión y entretenimiento. Daremos un recorrido por los usos actuales de la robótica desde la automatización de las viviendas, su uso en la industria, en la medicina, en áreas de servicio y asistencia a personas con discapacidad hasta las sondas exploradoras espaciales. Y siguiendo éstas mismas líneas, qué se espera de la robótica en el corto y largo plazo.



A.- Conceptos Básicos La Tecnología es el conjunto de conocimientos y técnicas que permiten al ser humano modificar su entorno material o virtual para satisfacer sus necesidades, responde al deseo y la voluntad que tenemos las personas de transformar nuestro entorno. La Ciencia y la Tecnología están ligadas ya que no es posible crear tecnología sin el uso de conocimientos científicos, así como no es posible avanzar en el conocimiento científico sin la ayuda de la tecnología. La Robótica estudia el diseño, construcción, programación y aplicación de máquinas capaces de desempeñar tareas diversas. Un Robot es una máquina controlada por una computadora y programada para moverse, manipular objetos y realizar tareas interactuando con su entorno. Características de un Robot

Reprogramable. Permite cambiar un proceso o funcionamiento para lograr una nueva secuencia de movimientos o procesos.

Manipulador. Permite mover uno o varios objetos en el espacio y orientarlo en la posición que debe ser colocado, esto muchas veces lleva a la comparación con brazos y manos humanas.

Multifuncional. Desarrollan tareas diversas.

Repetitivo. Capacidad de los robots para llevar a cabo las acciones las veces que sean programadas.

Exacto. Realizar acciones con la misma precisión. Para que una máquina pueda considerarse un Robot, debe cumplir con lo siguiente:

Hardware. Se refiere a la estructura física, se diseña con un énfasis basado en el ambiente, en el usuario y en la tarea. *

Software. Instrucciones en el sistema de control para desarrollar tareas específicas.

Sensores. Detectan cambios en el entorno, miden magnitudes y envían información.

Movimiento. Debe tener acción o movimiento a través de diversos actuadores.

Fuente de Energía. Para convertirla en trabajo al efectuar movimientos. Los robots que no tienen una estructura física, es decir que sólo son software, se les llaman bots. Son programas utilizados en servicios de chats, sustitutos de jugadores humanos en videojuegos, etc. El término "Robot" lo acuñó en 1923 Karel Čapek, un escritor checo, en su obra dramática Rossum's Universal Robots (R.U.R.), a partir de la palabra checa robota, que significa servidumbre o trabajo forzado. La palabra “Robótica”, es acuñada por Isaac Asimov, un gran autor de ciencia ficción, definiendo a la ciencia que estudia a los robots. Asimov creó también las Tres Leyes de la Robótica, imaginando a los robots visitando nuevos mundos, teniendo el poder, o simplemente ayudando en las labores domésticas.



Leyes de la Robótica:

B.- Máquinas Simples Desde sus inicios el hombre ha creado máquinas que imiten las partes del ser humano y sus movimientos, además de facilitar sus funciones, las primeras máquinas o herramientas que ayudaron a facilitar las tareas del hombre se les conoce como máquinas simples. Una máquina simple es un dispositivo mecánico que cambia la dirección o la magnitud de una fuerza. Ejemplos:

Palanca Tornillo Plano inclinado

Polea Torno Cuña

Un robot no puede

dañar a un ser humano

ni, por inacción, permitir

que un ser humano

sufra daño.

Un robot debe cumplir

las órdenes de los seres

humanos, excepto si

dichas órdenes entran

en conflicto con la

Primera Ley.

Un robot debe proteger

su propia existencia en

la medida en que ello

no entre en conflicto

con la Primera o la

Segunda Ley



C.- Máquinas Compuestas Una máquina compuesta es la combinación y unión de diversas máquinas simples, de forma que la salida de cada una de ellas está directamente conectada a la entrada de la siguiente hasta conseguir el efecto deseado. Por ejemplo, ejes, engranes, motores, etc.

La evolución de las máquinas prosiguió a través del tiempo, uno de los momentos más importantes es en 1780, cuando Watt logra crear una máquina de vapor para uso industrial, dando origen a la Primera Revolución Industrial, produciendo grandes cambios tecnológicos, económicos y sociales. La Segunda Revolución Industrial, se hizo posible gracias a nuevas fuentes de energía como el gas, el petróleo o la electricidad con el sistema de generación polifásico de Tesla en 1887, se logran avances fundamentales en el transporte (avión y automóvil) y en la comunicación (teléfono y radio), consolidándose el desarrollo industrial del siglo XX. La Tercera Revolución Industrial, también llamada Revolución de la Inteligencia, es un concepto esbozado por el sociólogo y economista estadounidense Jeremy Rifkin, en junio del 2006 y avalada por el Parlamento Europeo. En esta ocasión, la conjunción de las energías renovables e Internet, propició esta transformación científico – tecnológica. En apenas una década, se habla de la Cuarta Revolución Industrial, también llamada Revolución 4.0, esta vez protagonizada por robots integrados en sistemas ciberfísicos, la combinación de nanotecnologías, neurotecnologías, robots, inteligencia artificial, biotecnología, sistemas de almacenamiento de energía, drones e impresoras 3D, es decir, nuevos sistemas que ya combinan maquinaria física con procesos digitales, capaces de decidir y de cooperar. Esta Cuarta Revolución, traerá nuevos poderes, que impactarán en el mercado laboral y, por tanto, en el resto de las esferas sociopolíticas. La tendencia clara es hacia la automatización o independencia de la mano de obra humana, gracias al internet de las cosas y el cloud computing o nube.



1.1.2 ANTECEDENTES DE LA ROBÓTICA La robótica como hoy en día la conocemos, tiene sus orígenes hace miles de años, son varios los factores que intervinieron en el desarrollo de los primeros robots, y se han actualizado conforme a las necesidades del ser humano. En un principio, los robots eran conocidos con el nombre de autómatas, un autómata se define como una máquina que imita la figura y los movimientos de un ser animado, a lo largo de la historia han creado diferentes versiones de autómatas. A continuación, se mencionan algunas de las maquinas que se han creado con el paso del tiempo formando un cronograma con los avances de la robótica.

Año Nombre de la

máquina Creador Función Robot

1739 Duck Jacques

Vaucanson Imitaba tener digestión

1801 Telar J Jaquard Máquina programable para la urdimbre.

1954 Unimate George Devol Primer Robot programable.

1956 Unimation GM Primer robot industrial, mueve objetos de

un lado a otro.

1966 Eliza Lab. de IA MIT

por Joseph Weizenbaum.

Primer programa de inteligencia artificial.



Año Nombre de la

máquina Creador Función Robot

1972 Puma Victor

Scheinman Brazo Robot Industrial

1977 Voyager 1 y Voyager 2

NASA/JPL Sonda espacial robótica, localiza y

estudia los límites del sistema solar. Sigue operativa en la actualidad.

1989 Genghis Primer Robot de

la compañía iRobot.

Primer Robot andante, rastrea personas en terrenos difíciles.

1999 AIBO Sony Perro mascota robótico

2000 Asimo Honda Robot humanoide

2008 Nao Aldebaran Robotics

Plataforma estándar para Robocup, futbolista y para fines educativos y de

investigación.

La historia de la automatización industrial, se caracteriza por constantes innovaciones tecnológicas, el uso de robots industriales, los sistemas de diseño asistidos por computadora (CAD), y los sistemas de fabricación asistidos por computadora (CAM), éstas tecnologías conducen al crecimiento de la industria Robótica que permanecerá en constante evolución.



1.1.3 CLASIFICACIÓN DE LOS ROBOTS Los robots, se han vuelto indispensables en nuestra sociedad, debido a que facilitan nuestras tareas, las realizan con mayor exactitud e incluso son capaces de realizar actividades peligrosas para el ser humano, los robots los podemos clasificar de diferentes maneras, por ejemplo, según su cronología, su arquitectura, su aplicación, etc. veamos algunas clasificaciones. A.- Según su cronología Primera Generación (1G): Manipuladores Sistemas mecánicos multifuncionales, cuentan con un sistema de control relativamente sencillo, no existe retroalimentación de sensores, realizan tareas previamente programadas que se ejecutan en una secuencia fija o variable. (Años 50´s) Segunda Generación (2G): Robots de Aprendizaje Sistemas de control, en donde por medio de sensores, adquieren información de su entorno, analizan datos, repiten una secuencia de movimientos previamente ejecutada por un humano, el robot memoriza y replica dichos movimientos. (Años 80´s) Tercera Generación (3G): Robots con control sensorizado Robots con controladores (CPU), usan datos e información que obtienen de sus sensores, ejecutan órdenes dadas desde un lenguaje de programación, son reprogramables, se desarrolla la visión artificial. (Años 80´s y 90´s) Cuarta Generación (4G): Robots Inteligentes Sensores más sofisticados, estrategias complejas de control, se adaptan y aprenden de su entorno utilizando redes neuronales, obtienen y analizan datos que les permite la toma inteligente de decisiones y el control del proceso en tiempo real. Quinta Generación (5G): Esta etapa depende de la nueva generación de jóvenes interesados en la robótica, se espera que incluyan tecnologías en desarrollo como la nanotecnología.



B.- Según su arquitectura. Poliarticulados Son robots que tienen articulaciones rotatorias llamadas grados de libertad, accionados por distintos medios como motores o sistemas neumáticos, efectúan desplazamientos limitados y se mueven en un espacio de trabajo según un sistema de coordenadas. Ejemplos: manipuladores, industriales, cartesianos, etc. Móviles Basados en un sistema locomotor tipo rodante, poseen capacidad de desplazamiento a través de telemando, guiándose mediante pistas materializadas con circuitos empotrados en el suelo, a través de bandas detectados fotoeléctricamente y/o por la información recibida de sus sensores, pueden evadir obstáculos y tienen un nivel elevado de inteligencia, son un punto importante en la investigación actual. Ejemplos: robots domésticos, de entretenimiento, transporte de piezas de un punto a otro en una cadena de fabricación. Androides Robots que intentan reproducir la forma y comportamiento humano de manera autónoma, uno de los aspectos más estudiados se centra en la locomoción bípeda, tienen como reto controlar dinámicamente los procesos y mantener al mismo tiempo el equilibrio del robot. Aunque ha habido grandes avances en este tipo de desarrollo, se ha logrado que puedan mostrar expresiones en su cara, mover las manos, parpadear, hacer contacto visual, mantener una conversación en variados idiomas y tener una silicona flexible que asemeja la piel humana, El futuro anuncia que éstos robots serán para uso doméstico, de entretenimiento y sobre todo se espera que puedan estar al cuidado de las personas mayores. Cíborg La unión entre cibernética y organismos vivos. Se dice que son seres formados por materia viva y dispositivos electrónicos, aunque su definición está en constante cambio, es un término que se utiliza para referirse a los seres humanos (hombre – máquina), con la intención de mejorar sus capacidades o suplir alguna deficiencia. Algunos ejemplos son las personas con marcapasos, implantes cocleares, etc. Zoomórficos Robots que imitan diversos seres vivos, pueden ser caminadores y no caminadores, se usan para investigación y experimentación para el desarrollo de vehículos pilotados y autónomos de mucha utilidad en terrenos difíciles como volcanes o exploración espacial. Híbridos (hybrot) organismo cibernético controlado por computadora, se dice que es un ser semi-vivo ya que contiene elementos biológicos (neuronas de roedor) y electrónicos. El robot manifiesta actividad neuronal con movimiento físico, equipado con sensores de luz, el robot recibe información de su ubicación por señales infrarrojas, un hybrot puede vivir hasta dos años.



1.1.4 USOS ACTUALES DE LA ROBÓTICA Actualmente podemos ver que la robótica esta implementada no solamente en la ciencia y la ingeniería, sino en una amplia área de investigación y desarrollo de diversas aplicaciones, desde la domótica, su utilización masiva en la industria, en áreas de servicio y asistencia a personas con capacidades diferentes, en el área médica, hasta sondas exploratorias espaciales. A.- Robots Industriales Un robot industrial es un manipulador multifuncional reprogramable, capaz de mover materias, piezas, herramientas, o dispositivos especiales, según trayectorias variables, programadas para realizar tareas diversas. Los robots industriales, automatizan procesos que se reflejan en una mayor producción a menor costo, y con mayor eficiencia (rapidez y calidad), producen millones de electrodomésticos, vehículos, computadoras, etc. abaratando sus costos. Algunas desventajas podrían ser el tiempo de desarrollo de los robots y el costo de emprender una compañía que necesite de éstas máquinas, ya que se necesitaría mucho capital inicial. En la industria se utilizan robot de manufactura, montaje y embalaje, transportes, operaciones en la Tierra y el espacio exterior, en el área de manufactura existen muchas tareas que pueden ser realizadas por un robot entre las actividades que destacan son: Transporte de material, Carga y descarga de productos o materiales, Operaciones de manufactura y Ensamble e inspección. Ejemplos de Robots industriales: Robot cartesiano Robot cilíndrico Ejemplos de robots industriales

El robot establece cuales son las trayectorias que debe

seguir cada articulación del robot a lo largo del tiempo, punto

de destino, trayectoria cartesiana

Es un robot de 3 o 4 grados de libertad con

posicionamiento horizontal, tienen rápidos ciclos de

trabajo, excelente repetitividad gran capacidad de

carga y su amplio campo de aplicación, se utiliza en

aquellas que se realiza básicamente un plano.



B.- Robots de Servicio Robot que opera semi o totalmente autónomo para realizar servicios útiles para el bienestar de los seres humanos y equipos, con exclusión de las operaciones de fabricación. Robots generalmente móviles, controlados por ordenador, con sistema integrado de anulación manual, se utilizan para reemplazar al hombre en trabajos como labores domésticas, atención al cliente, automatización de bares y restaurantes, funciones repetitivas en la investigación científica, logística y transporte de cargas, zonas de difícil acceso de inspección, mantenimiento y limpieza.

C.- Robots de Investigación Robots que proporcionan resultados rápidos y exactos en términos de modernos procesos de automatización, cuando el tiempo es un factor crucial en la investigación. Aplicaciones: Cultivo de células, colocación de celdas en métodos de medición de flujo, manipulación de muestras y llenado de frascos de cultivo, ensayando posibles curas para enfermedades, llenado aséptico de medicamentos, etc.



D.- Robots Médicos Brazos robóticos que asisten al cirujano en las intervenciones quirúrgicas, de la robótica médica se pueden destacar dos cosas, la telecirugía (control a distancia) y la cirugía mínimamente invasiva; como ventajas podemos destacar, la precisión y la miniaturización. Ejemplos, cirugía cardiaca, gastrointestinal, pediátrica, neurocirugía, etc. E.- Robots de Exploración Robots dedicados a inspección, exploración y rescate en entornos que el hombre sencillamente no puede alcanzar o bien no tiene fácil acceso, ya sea terrestre, acuático y aéreo, incluyendo el espacio exterior.



F.- Futuro de la Robótica El futuro de la robótica, apunta hacia un cambio total en la forma en que estudiamos, trabajamos y nos relacionamos, se dice que estudiaremos carreras que aún no existen y tendremos puestos de trabajo que aún no se han creado, el desarrollo de robots impactará en muchas áreas de nuestra vida y los nuevos empleos requerirán cualidades más difíciles de imitar por un robot como, creatividad, comunicación, habilidades sociales y síntesis de datos. Robots con una inteligencia artificial propia que, sin necesidad de instrucciones directas de personas, se encargarán de determinadas tareas, nanotecnologías, inteligencia artificial, drones, impresiones 3D, etc. Se crearán mejores materiales en la construcción de robots, pieles inteligentes que nos brinden la posibilidad de crear ropa activa y reactiva; Asistencia a personas con discapacidad, etc. Como expresa en su página web, Thomas Frey, fundador de Da Vinci Institute, una declaración de intenciones:

Creemos que el futuro será brillante, divertido y emocionante.

Seguro que tendremos que superar retos y contratiempos, pero cada problema crea una oportunidad.

Con la educación adecuada, los beneficios de la tecnología futura superan con creces los riesgos. La educación es, precisamente, la piedra angular sobre la que Frey cree que deben construirse los nuevos modelos: “aquí se encuentra la gran oportunidad, pero nadie ha conseguido crackear ese código todavía. Creo eso sucederá antes del 2030”.



1.2 ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE DE LA ETAPA 1

ACTIVIDAD No.1

I.- Identifica de las siguientes imágenes que se presentan a continuación cuál de ellas corresponde

a un robot y encierra en un círculo. II.- Contesta las siguientes preguntas 1.- Escribe una definición propia de ¿Que es un robot? 2.- Menciona tres de los usos más comunes en donde se utiliza la Robótica. 3.- Menciona en qué lugar o lugares podemos encontrar un Robot.



III.- Reúnete en equipo para realizar la siguiente actividad de destreza, encuentra en la siguiente sopa de letras, la definición y ejemplos de máquinas simples, el tiempo queda a consideración del docente.

1.- 8.-

2.- 9.-

3.- 10.-

4.- 11.-

5.- 12.-

6.- 13.-

7.- 14.-



Actividad No.2 I.- Reúnete en equipo con tus compañeros, designen roles los cuales serán intercambiados hasta

que todos los integrantes de equipo hayan participado, los roles son los siguientes: A) Robot: El rol del robot será seguir al pie de la letra los comandos que le dé el programador. B) Programador: El rol del programador será dar instrucciones precisas (comandos) al robot. Dará los

comandos en completo silencio y únicamente podrá tocar con sus manos las zonas del robot que corresponda al comando.

Los demás integrantes del equipo definirán una ruta a seguir que deberá contar con una zona de inicio, una zona de fin y obstáculos. Le entregarán al programador la ruta sin que la sepa el robot. Algunos ejemplos de comandos pueden ser:

Tocar la parte superior de la cabeza, un paso hacia adelante Tocar la nuca avanza un paso hacia atrás Tocar el hombro derecho, gira 90° a la derecha Tocar el hombro izquierdo, gira 90° a la izquierda En grupo, pueden definir nuevos comandos y/o funciones del robot.

Ejemplo 1 Programador: Robot avanza 2 pasos hacia el frente. Robot: Avanza 2 pasos hacia el frente como le fue indicado, debido a que

no se le indico que tan pequeños o grandes los pasos queda a interpretación.

Ejemplo 2 Programador: Robot retrocede 2 pasos hacia atrás y gira a la derecha

Robot: Retrocede 2 pasos hacia atrás como le fue indicado, debido a que no se le indico los grados de las vueltas queda a interpretación

Ejemplo 3 Programador: Da indicaciones precisas y detalladas de cómo debe moverse el

Robot OBSERVACIONES DE LA ACTIVIDAD.



ACTIVIDAD No.3 I.- En equipo completa el cuadro de doble entrada que se presenta a continuación, en el que comparas el

avance tecnológico que han tenido los robots a través del tiempo II.- Cada equipo de trabajo en conjunto con el docente da lectura a su cuadro de entrada, analizan su

contenido y comentan la información con sus compañeros de clase.

Generación Nombre Características

1G

Robots de Aprendizaje

Robots con controladores, usan información obtenida de sus sensores, ejecutan órdenes dadas

desde un lenguaje de programación, son reprogramables, se desarrolla la visión artificial.

4G



ACTIVIDAD No.4 I.- Reúnete en equipo con tus compañeros, completa el siguiente cuadro de doble entrada con el nombre,

año y características que se han presentado en la Evolución de las máquinas a través del tiempo.

Evolución de las máquinas a través del tiempo

Nombre Año Características

Primera Revolución Industrial

Siglo XX

Concepto de Jeremy Rifkin, conjunción de energías renovables e Internet. Transformación científico - tecnológica

Cuarta Revolución Industrial

(Revolución 4.0)

universidad autÓnoma de nuevo leÓn ...academiamatematicasumm.com/files/2.- etapa 1 conceptos...en...

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