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CURSO VIRTUAL

Robótica
educativa

UNIDAD 1
ROBÓTICA Y
MECANISMOS BÁSICOS
Sesión 1
Introducción a la robótica
CURSO VIRTUAL
Robótica educativa
para la solución
de problemas

SENSIBILIZACIÓN

¿Qué pensamos cuando hablamos de robótica? ¿Quizá en algún personaje de ficción?

C3PO Robinson Wall-E Robocop R2D2


Robot
Figuras 1 a 5

¿Qué es la Robótica?
La robótica es la rama de la ingeniería mecatrónica, donde intervienen la
mecánica, la electrónica y las ciencias de la computación, para el diseño,
construcción, operación, estructura, manufactura y aplicación de los robots.

El término robot se popularizó con el éxito de la obra R.U.R (Robots Universales


Rossum), escrita por Karel Capek, en 1920. En la versión en inglés de dicha obra,
la palabra checa “robota”, que significa trabajos forzados o trabajador, fue
traducida al inglés como robot.

Actualmente, la robótica es la rama de la


ingeniería mecatrónica, donde
intervienen principalmente la mecánica,
la electrónica y las ciencias de la
computación, para el diseño,
construcción, operación, estructura,
manufactura y aplicación de los robots.
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para la solución
de problemas

¿Cuáles son las características de los Robot?


Todo robot o producto mecatrónico normalmente tiene tres partes.

Haremos algunas analogías a fin de entender mejor esta idea.

Cuerpo
Así como los humanos
Programa tenemos un esqueleto, el cual
tiene un conjunto de huesos
Tenemos un cuerpo, músculos donde intervienen una serie de
y sentidos listos, los cuales principios como estructuras y
están conectados al cerebelo. palancas, los robots tienen un
Pero ahora necesitamos de cuerpo físico en el cual aplica
"inteligencia", que, para el en algún principio mecánico. Por
caso del robot, definirá sus lo tanto, la mecánica es la
acciones o reacciones. Esta encargada de ver el tema
"inteligencia" del robot puede del cuerpo del robot.
ser creada mediante
programas elaborados con un Figura 7
software. Así, dotaremos de
órdenes o instrucciones a
nuestro robot.

Figura 6

Control
El cuerpo requiere información para saber
Figura 8

lo que ocurre en su entorno y poder reaccionar.


Para generar movimientos, cuenta con los
músculos, nuestros actuadores o motores. Pero
también están los sentidos y una serie de
conexiones que se dirigen al cerebelo para
coordinar o controlar los movimientos. Tales
conexiones se hacen a travé de nuestro
sistema nervioso.En el caso de los robots, los
sentidos son los sensores y el cerebelo es el
microcontrolador que incorpora.

Figura 9
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de problemas

¿Dónde se usan los robots?


Los robots tienen muchas aplicaciones, y están presentes en nuestro día a día.
Los encontramos en múltiples lugares y cumpliendo distintas tareas. Así son
usados en diversos campos:

Medicina. Tenemos el robot Da Vinci,el cual permite realizar


telemedicina, donde un médico en alguna parte del mundo,
puede teleoperar a un paciente en otra parte del mundo, a
través de este robot dotado de varios brazos
automatizados con distintas herramientas.

Figura 10

Espacio. Sondas o robots exploradores que han sido


enviados a Marte para cumplir tareas de reconocimiento y
exploración. Ellos han enviando a la Tierra información y
fotos del planeta examinado.

Figura 11

Industria. Algunos robots son usados para la fabricación en


masa, siendo principalmente brazos robots los que cumplen
distintas tareas en estos procesos fabriles.

Figura 12

Cine. Se han creado robots animatronicos, robots que


simulan movimientos de diversos seres y que son muy
utilizados en películas. Algunos ejemplos son E.T., Tiburón,
Jurassic Park, entre otros.

Figura 13

Entretenimiento. Existen muchos robots de forma humana


o animal que interactúan con las personas.

Figura 14
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de problemas

Hogar. También existen robots, como las aspiradoras


inteligentes que son capaces de hacer un mapa del lugar
donde aspiran, reconocen los lugares por los que no deben
pasar, e incluso logran cargarse en caso les falte energía
eléctrica

Figura 15

Existen mucho más robots en diversas áreas, pero también existen en el campo
Educativo.

¿Qué es la Robótica Educativa?


Hemos seleccionado tres distintas definiciones sobre Robótica Educativa:

Es un entorno de aprendizaje multidisciplinario basado


en la construcción de modelos robóticos que permite
desarrollar competencias en las diversas áreas de
aprendizaje, fortaleciendo el pensamiento creativo y la
Figura 16 resolución de problemas.1

Es un entorno de enseñanza interdisciplinaria que se


basa en el uso de robots y componentes electrónicos
como hilo conductor para potenciar el desarrollo de
habilidades y competencias de los niños.2
Figura 17

Es un medio de aprendizaje de la corriente pedagógica del


constructivismo y construccionismo que promueve el diseño y
la elaboración de creaciones propias.3
Figura 18
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Reflexionemos...
¿Por qué la robótica educativa es un
instrumento o medio y no el objeto
de estudio?

¿Por qué es importante la robótica educativa?


Te presentamos cinco ejemplos de lo que la robótica educativa permite4:
Crea ambientes motivadores y dinámicos para desarrollar la creatividad de
los estudiantes mediante la elaboración de proyectos tecnológicos de
carácter robótico.
Desarrolla proyectos integradores a través de la elaboración de prototipos
mecánicos y/o automatizados.
Abstrae y aplica principios científicos mediante actividades tecnológicas
concretas.
Promueve el pensamiento computacional.
Impulsa el proceso de alfabetización tecnológica.

¿Con qué metodologías trabaja la robótica educativa?


La robótica educativa puede ser trabajada bajo distintos enfoques o
metodologías. Podríamos hablar de muchas, sin embargo, consideramos tres
(03) específicamente:
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Construccionismo

En el construccionismo, Seymour Papert otorga a los y las


aprendices un rol activo en su aprendizaje, colocándolos como
diseñadores de sus propios proyectos y constructores de su
propio aprendizaje. Se trata de facultar (“empower”) a los y las
Figura 19 estudiantes para que asuman ese papel activo.
Esta propuesta educativa no solamente ofrece un fundamento
educativo para el uso de tecnologías digitales en educación.
En sí mismo, el construccionismo puede ser visto por el
personal docente, como un objeto para pensar y re-pensar los
procesos de aprendizaje, el sistema educativo y la propia
práctica pedagógica5.

Aprendizaje basado en proyectos

El Aprendizaje basado en proyectos —ABP o PBL,


project-based learning) — es una estrategia metodológica de
diseño y programación que implementa un conjunto de tareas
basadas en la resolución de preguntas o problemas (retos)
mediante un proceso de investigación o creación por parte del Figura 20
alumnado que trabaja de manera relativamente autónoma y
con un alto nivel de implicación y cooperación, y que culmina
con un producto final presentado ante los demás (difusión)6.

STEM y STEAM

STEM —Science, Technology, Engineering and Mathematics


(Ciencia, Tecnología, Ingeniería y Matemáticas)—, junto con
STEAM —Science, Technology, Engineering, Arts and
Mathematics (Ciencia, Tecnología, Ingeniería, artes y
Figura 21 Matemáticas)— son unos enfoques pedagógicos que apunta a
resolución de problemas, mediante el trabajo colaborativo que
caracteriza a las ciencias y la ingeniería. STEM se trata de un
nuevo modelo de aprendizaje basado en la enseñanza de las
cuatro disciplinas de manera integrada en lugar de áreas de
conocimiento separadas, con un enfoque interdisciplinar y
aplicado7.
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Reflexionemos...
¿La aplicación de la robótica
educativa es importante en algún
contexto y/o nivel de la Educación
Básica? Justifique su respuesta.

¿Con qué recursos se desarrollan?


Existen diversos materiales en el
mercado para desarrollar robótica
educativa, de diversas marcas y
modelos. Empresas de las marcas
como: Lego, Fishertechnik, Mbot,
Knex, Meccano, Rasti, entre otros,
presentan materiales que vienen con
guías para el docente, e incluso guias
de construcción. Solo enfatizar que las
guías de construcción, solo son
modelos referenciales donde se
muestran la aplicación de los
principios estudiados, a fin de asegurar
la experimentación de estos principios,
sin embargo estos modelos son solo Figura 22
referenciales, no son los únicos que se Este material es de la firma LEGO, el modelo
pueden construir y programar, es WeDo, fue distribuido al 100% de IIEE
Públicas de Educación Básica del país
dependerá de cada estudiante crear durante los años 2009 y 2010.
sus propios prototipos robóticos,
aplicando los principios y usando su
creatividad.
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Por otro lado, existen materiales de control digital o circuitos de control; como
son del tipo Arduino, que tienen una placa electrónica con microcontrolador
para programar, y un conjunto de actuadores y sensores. Este material
realmente es para controlar y programar circuitos electrónicos, (Control
digital/Circuitos del control), pero si se agrega recursos para el “cuerpo” del
robot (mecánica), se podría desarrollar actividades de robótica.

Mbot Figura 23 Rasti Figura 24

Arduino Figura 25 Fishertechnik Figura 26

Sin embargo, esto no es robótica, a


menos que se les incorpore
elementos para desarrollar el cuerpo
del robot, el cual requerirá la
aplicación de algún principio
mecánico, a través de maderas,
plásticos, cartulinas y diversos
materiales que se pueden añadir,
para desarrollar la parte mecánica.

K’nex Figura 27
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ARGUMENTANDO PARA ACTUAR

En esta parte conoceremos a fondo cómo está estructurado el kit de robótica WeDo,
para ir reconociendo todas sus partes.

Reconocimiento del kit: organización, gestión del material,


inventario, nombre de las principales piezas de construcción

El Ministerio de Educación, durante los


años 2009 y 2010, distribuyó materiales
de robótica educativa LEGO WeDo 1.0 al
100% de I. E. públicas de Educación
Básica en los niveles de primaria y
secundaria.

A fin de aprovechar mejor estos


recursos, es necesario que las escuelas
realicen una adecuada gestión y
administración de los mismos, lo cual
incluye mantenerlos en orden y realizar
un inventario al inicio y fin de cada clase.

¿Cuáles son sus principales piezas?


Tal como sucede con todo recurso científico, es necesario conocer el nombre y
características de las piezas, a fin de facilitar las actividades con el material. No
es correcto decir “dame eso”, “pásame cinco de estos rojos”, “usamos tres de
esos palitos”, etc. Todo tiene un nombre.

Por ello, es necesario conocer los nombres y aplicaciones básicas de las


principales piezas.

Son las siguientes:


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Ladrillos

Los ladrillos son piezas concretas, llanas y Ladrillo


simples. Ell tamaño se establece según la de 1x2
cantidad de columnas y filas de pivotes
(protuberancia de conexión). Por
ejemplo, este es un ladrillo de una
columna por dos filas, que se expresa así: Pivote
ladrillo 1X2. Ladrillo
de 2x2
En WeDo hay ladrillos rojos y amarillos.

Ladrillo
de 2x6

Planchas

Son piezas aplanadas. Los tamaños


Plancha también se establecen según cantidad de
de 2x4 pivotes por columnas y filas. Por ejemplo,
esta es una plancha de 1X4.

Plancha Plancha Plancha


de 2x8 de 1x8 de 1x4

Ejes

Eje de seis pivotes


Son piezas en formas de palos que se
(eje de 6).
insertan en el centro de piezas circulares
como engranajes, ruedas, entre otros.

El tamaño de cada eje depende de la


cantidad de pivotes que ocupa, en
comparación con una viga, ladrillo o
plancha.
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Vigas

Las vigas se parecen a los ladrillos, pero


tienen agujeros para hacer otras
conexiones.
Los tamaños también se establecen
Por ejemplo, esta según cantidad de pivotes por columnas y
es una viga de 1X2. filas. Por ejemplo, esta es una viga de 1X2.

Viga de 1x6 Viga de 1x8 Viga de 1x16

Uniones

Son piezas que se conectan


principalmente en los agujeros de las
vigas y permiten unir normalmente a
estas entre sí o a estas con otros
materiales.
Ejemplo de unión
con dos vigas.

Bujes o cojinetes

Son piezas que permiten asegurar los ejes


para que no se muevan del eje.

Ejemplo de cómo se
incorpora un buje o cojinete.
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Piezas electrónicas

El hub permite la comunicación El motor permite el movimiento


entre el computador y el del prototipo a través de un eje.
prototipo robótico.

El sensor de movimiento permite El Sensor de Inclinación permite


comunicar al robot si existe o no comunicar al robot si existe o no
movimiento. inclinación.

¿De qué otras piezas está conformado el kit?


Cada caja del material WeDo viene con una
cartilla en la cual se muestran las piezas que
contiene el kit, así como sus cantidades.

Es importante y necesario realizar el inventario


antes y después de finalizar las actividades
para evitar la pérdida de las piezas.

Al comienzo demorarán un poco, pero


conforme pasen los días esta actividad será
cada vez más breve.
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Figura 28

Figura 29
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de problemas

¿Cómo organizamos y gestionamos el material?


Mantener el orden y una adecuada administración del material, como
corresponde en un laboratorio, permitirá sacar el máximo provecho de estos
recursos.

Aquí te brindaremos algunos consejos básicos.

Como ya se ha comentado, es necesario realizar el inventario del material


antes y al finalizar una actividad. Esto también da el mensaje a los estudiantes
de que el profesor está atento al orden y cuidado de las piezas del kit.

Los estudiantes normalmente


solicitarán más piezas para construir
sus modelos, pero prestarse
materiales de otro kit solo porque les
sobraron piezas generará desorden
al final. Es necesario incidir en que las
piezas del kit solo son para el grupo
que le corresponde.

La idea es hacer prototipos funcionales y eficientes, usando la menor


cantidad de recursos, con modelos simples donde apliquen los principios.
Si desean pueden usar cartulinas, maderas u otros materiales para
complementar los modelos.

Se sugiere numerar o codificar los kits, a fin de entregar el material siempre a


un mismo grupo de estudiantes, y así reconocer la responsabilidad de un
equipo de estudiantes siempre sobre el mismo kit.

Se propone, también, separar los


componentes electrónicos, como el
hub, los sensores y el motor, a fin de
administrarlos de forma separada y
entregarlos a los grupos cuando
tengan que hacer actividades de
programación. Esto evitará daños y
pérdidas en este tipo de recursos, que
son los más caros y delicados.

Es necesario evitar comer en clase, dado que es importante no dejar caer


restos de comida, grasa y/o manchas desagradables en el material.
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APLICACIÓN EN LA PRÁCTICA

En esta sección pondrás en práctica tu aprendizaje. Para ello se te presenta un reto que
deberás desarrollar usando el kit de WeDo, siguiendo estas indicaciones:

Arma una estructura simple según tu


elección. Puede ser un carrito, una tijera o
cualquier otra forma que te permita
familiarizarte con las piezas del kit, y
súbela a la plataforma del curso, en la
sesión 1.
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BIBLIOGRAFÍA

1
Artículo de la revista Inteligencia Artificial – Número 32 Julio-Diciembre 2020, pp
46-57, señala tomado de PerúEduca -
https://dialnet.unirioja.es/descarga/articulo/7737560.pdf

2
Plataforma Ebotics-
https://ebotics.com/es/que-es-la-robotica-educativa/#:~:text=La%20rob%C3%B
3tica%20educativa%20es%20un,y%20competencias%20de%20los%20ni%C3%B1
os.

3
Revista Digital – Educación 3.0 -
https://www.educaciontrespuntocero.com/noticias/la-robotica-educativa-como-
metodologia-de-aprendizaje/

4
Material del MINEDU-DIGEBR – 2017 -
https://www.slideshare.net/wromeroz/robotica01

5
Redalyc – Revista electrónica “Actualidades Investigativas en Educación” – Vol 4.
Num 1 – enero-junio 2004 E-ISSN: 14094703 Universidad de Costa Rica.
https://www.redalyc.org/pdf/447/44740104.pdf

6
Fuente: Gobierno de Canarias – Consejería de Educación, Universidades, Cultura y
Deporte. – Kit de Pedagogía y TIC -
https://www3.gobiernodecanarias.org/medusa/ecoescuela/pedagotic/aprendiz
aje-basado-proyectos/#:~:text=El%20Aprendizaje%20basado%20en%20proyect
os%20(ABP%20en%20adelante)es%20una,trabaja%20de%20manera%20relativa
mente%20aut%C3%B3noma

7
Fuente: AULICA – Revista Digital -
https://aulica.com.ar/educacion-modelo-steam/
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LISTA DE REFERENCIAS

Figura 1 imgur. C3PO (1000×1000). [Fotografía]. Pinterest.


https://www.pinterest.es/pin/395894623475526484/

Figura 2 Briggs, Stephen. Lost in space robot. [Fotografía]. LinkedIn.


https://www.linkedin.com/pulse/we-only-human-after-all-stephen-briggs?
trk=public_profile_article_view

Figura 3 Wall-e. [Fotografía]. Death Battle Fanon Wiki.


https://deathbattlefanon.fandom.com/wiki/WALL-E

Figura 4 Enterbay 1/4 ROBOCOP 3 Action Figure (HD-14). [Fotografía]. StockX.


https://stockx.com/es-us/enterbay-1-4-robocop-3-action-figure-hd-14

Figura 5 Varas, D. R2D2. (18 mayo, 2018). [Fotografía]. Behance.


https://www.behance.net/gallery/65227827/R2D2

Figura 6 Duck Learning. LEGO Education WeDo 2.0 Core Set (45300). [Fotografía].
Duck Learning.
https://ducklearning.com/products/lego-education-wedo-2-0-core-set

Figura 7 Carletti, E. Actuadores - Manos: Conceptos generales y ejemplos.


[Fotografía]. Robots.
https://robots-argentina.com.ar/Actuadores_manos.htm

Figura 8 Adafruit Motor/Stepper/Servo Shield for Arduino v2 Kit – v2.3. [Fotografía].


Melopero.
https://www.melopero.com/shop/componenti/robotica/adafruitmotorste
pperservoshieldforarduinov2kitv2dot3/

Figura 9 Youd, F. (18 enero, 2022). Sci-fly: The robots coming to an airport near you.
[Fotografía]. Airport Technology.
https://www.airport-technology.com/analysis/sci-fly-the-robots-coming-t
o-an-airport-near-you/

Figura 10 Richmond, W. (15 julio, 2008). Robotic surgery headed to area. [Fotografía].
WickedLocal.
https://www.wickedlocal.com/story/archive/2008/07/15/robotic-surgery-
headed-to-area/38254819007/

Figura 11 CC News. (14 abril, 2019). Robot de la NASA Curiosity recoge primera
muestra de arcilla en Marte. [Fotografía]. CCNews.
https://news.culturacolectiva.com/mundo/robot-de-la-nasa-curiosity-reco
ge-primera-muestra-de-arcilla-en-marte/
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Figura 12 Emprendedores de hoy. (12 enero, 2022). ¿Qué aplicaciones tiene la robótica
en el mundo industrial en Europa?. [Fotografía]. Siglo XXI.
https://www.diariosigloxxi.com/texto-diario/mostrar/3368552/aplicacione
s-tiene-robotica-mundo-industrial-europa?mobile=0

Figura 13 Snellgrove, C. (Junio 27, 2018). 15 Things Even True Fans Don't Know About
The Original Jurassic Park Movie. [Fotografía]. CBR.
https://www.cbr.com/facts-trivia-original-jurassic-park/

Figura 14 Chaube, A. (2020). Quizz: Robots. [Fotografía]. Quizizz.


https://quizizz.com/admin/quiz/5ed452f4d8c2c0001b8c3893/robots

Figura 15 Sanjorgue, P. (Septiembre 16, 2020). Aspiradora robot: ¿Cuál es la mejor del
2022?. [Fotografía]. Monedero Smart.
https://www.monederosmart.com/aspiradora-robot/

Figura 16 Romero Zapata, W. (18 octubre, 2017). Robótica01. [Fotografía]. Slideshare.


https://www.slideshare.net/wromeroz/robotica01

Figura 17 [Fotografía]. Recuperado de


https://ebotics.com/es/que-es-la-robotica-educativa/#:~:text=La%20rob%
C3%B3tica%20educativa%20es%20un,y%20competencias%20de%20los%
20ni%C3%B1os

Figura 18 Wilson, M. (Febrero 8, 2021). Enseñar y aprender con informática/ enseñar y


aprender informática. [Fotografía]. Issuu.
https://issuu.com/wmaris06/docs/la_inform_tica_educativa_como_medio
_de_ense_anza__

Figura 19 Ignite Serious Play. Para qué sirve la robótica educativa. [Fotografía]. Ignite
Serious Play.
https://www.igniteseriousplay.com/es/news/para-que-sirve-la-robotica-ed
ucativa

Figura 20 @bqreaders. (17 abril, 2018). ¿Cómo ayuda la tecnología a ser creativo en el
aula?. [Fotografía]. Xataka.
https://innovacionbq.xataka.com/como-ayuda-la-tecnologia-a-ser-creativ
o-en-el-aula/

Figura 21 Román, L. (26 julio, 2022). Una guía para crear un espacio ‘maker’ en un
centro educativo. [Fotografía]. Educación 3.0.
https://www.educaciontrespuntocero.com/recursos/guia-crear-espacio-m
aker-centro-educativo/

Figura 22 Amazon. Set de construcción educativo Lego Wedo 9580. [Fotografía].


Amazon.
https://www.amazon.com/-/es/construcci%C3%B3n-educativo-Lego-Wed
o-9580/dp/B0036BVM0C
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Figura 23 Amazon. Makeblock mBot Proyectos Neo STEM para niños de 8 a 12 años,
[actualizado para el hogar] juguetes de construcción, control remoto de
aplicación, programación de arañazos y pitones, WiFi, IoT, soporte de
tecnología AI. [Fotografía]. Amazon.
https://www.amazon.com/-/es/actualizado-construcci%C3%B3n-aplicaci%
C3%B3n-programaci%C3%B3n-tecnolog%C3%ADa/dp/B0919F9CKS

Figura 24 Sembrar valores en familia. (18 abril, 2019). Una historia de éxitos.
[Fotografía]. Sembrar valores en familia.
https://sembrarvalores.org.ar/una-historia-de-exitos/

Figura 25 Activa Soluciones tecnológicas. Kit Arduino DIY Robot / Auto 4WD a
Control Remoto. [Fotografía]. Activa Soluciones tecnológicas.
https://www.activatecnologia.cl/products/kit-arduino-diy-robot-auto-4wd
-a-control-remoto

Figura 26 RO-BOTICA. ROBO TX Automation robots - Fischertechnik ROBOTICS.


[Fotografía]. RO-BOTICA.
https://www.ro-botica.com/Producto/ROBO-TX-Automation-robots-Fisch
ertechnik/

Figura 27 K'nex. K'NEX Education Robotics Building System Set. [Fotografía]. K'nex.
http://www.knex.co.uk/knex-education-robotics-building-system-set

Figura 28 Santiago Bonilla, B. (16 octubre, 2015). WeDo Robótica educativa para nivel
primario. [Fotografía]. Slideshare. Recuperado de
https://www.slideshare.net/proyectoste/wedo-robtica-educativa-para-niv
el-primario

Figura 29 Santiago Bonilla, B. (16 octubre, 2015). WeDo Robótica educativa para nivel
primario. [Fotografía]. Slideshare. Recuperado de
https://www.slideshare.net/proyectoste/wedo-robtica-educativa-para-niv
el-primario
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Sesión 2
Estructuras y palancas
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SENSIBILIZACIÓN

¿Palancas y robótica?

Figura 1

Hablar de palancas es señalar una de las estructuras más sencillas de la naturaleza


y no por eso deja de tener importancia. Al contrario la palanca es un mecanismo
que nos permite multiplicar la fuerza que aplicamos en un momento determinado.
Cuando arrastramos alguna carga aplicamos los principios de las palancas. Una
camilla hecha con un par de maderas que permite llevar un animal muerto o un
compañero herido era una de las primeras palancas. Los carros egipcios con los
que se paseaban los faraones eran simples aplicaciones de la palanca a las que
habían puesto ruedas. De hecho, el matemático griego Arquímedes dijo: “Dame
un punto de apoyo y moveré el mundo”.

Nuestros brazos no dejan de ser una aplicación de la palanca. Y cuando hablamos


o masticamos, cada vez que abrimos y cerramos la boca, hay una palanca,
formada por el hueso de la mandíbula, que entra en acción.

Observa el video:

https://www.youtube.com/watch?v=lsWu
FiDUMso y re exiona sobre cuán útiles son
las palancas en nuestra vida y responde:

¿Qué partes de nuestro cuerpo actúan


como palancas?
¿Cómo se relaciona las palancas con la
robótica?
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ARGUMENTANDO PARA ACTUAR

Estructuras rígidas y exibles.

Tal como ya se indicó al inicio del curso, la robótica tiene tres componentes:

- Cuerpo (parte mecánica)


- Control (parte electrónica)
- Programa (parte computacional).

A n de desarrollar prototipos robóticos, es necesario iniciar con el conocimiento


de principios mecánicos para aplicarlos en nuestras construcciones, los
principales principios que veremos en general son:

1. Estructuras rígidas y exibles


2. Palancas
3. Ruedas y ejes
4. Poleas
5. Engranajes
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Modelo 01

A. Construcción:

Para este modelo requieres:

• 4 vigas de 1 x 16
• 4 uniones

Construye el modelo paso a paso según la secuencia.

Paso 1 Paso 2

Paso 3 Paso 4
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B. Experimentación:

Aplica fuerzas de compresión y tensión y determina


• Fuerzas de compresión (empujar de afuera hacia adentro)
• Fuerzas de tensión (jalar de adentro hacia afuera)

Construye el modelo paso a paso según la secuencia.

Preguntas:
¿El modelo construido se deforma
usando estas fuerzas?
¿Se puede decir que esta estructura
es rígida o exible?

Modelo 02

A. Construcción:

Para este modelo requieres:

• 3 vigas de 1 x 16
• 3 uniones
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Construye el modelo paso a paso según la secuencia.

Paso 1 Paso 2

B. Experimentación:

Aplica fuerzas de compresión y tensión y determina


• Fuerzas de compresión (empujar de afuera hacia adentro)
• Fuerzas de tensión (jalar de adentro hacia afuera)

Construye el modelo paso a paso según la secuencia.

Preguntas:
¿El modelo construido se deforma
usando estas fuerzas?
¿Se puede decir que esta estructura
es rígida o exible?
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C. Análisis:

Observa las siguientes fotos y determina:¿Cuáles son estructuras rígidas o


exibles?, indica ¿por qué?

¿Rígida o exible?

Figura 2

¿Rígida o exible?

Figura 3

¿Rígida o exible?

Figura 4

¿Rígida o exible?

Figura 5
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Respuestas:

1 Rígida: Podemos observar que este


puente tiene guras triangulares, por lo
cual es una estructura rígida.

2 Rígida: Estas planchas de cartón logran


su rigidez para proteger los productos, a
través de las formas triangulares o arcos
que están dentro de sus paredes.

3 Ambas: La mesa debe ser lo


su cientemente rígida para que sea
segura y lo su cientemente exible para
que se deforme y facilite su traslado.

4 Ambas: Esta estructura debe ser lo


su cientemente rígida para dar seguridad
cuando crucen autos y personas, y lo
su cientemente exible para levantarse y
permitir el paso de barcos.

D. Ideas Fuerza:

De acuerdo a lo experimentado y observado, fácilmente se puede determinar


que las estructura con formas triangulares son rígidas, porque si soportan
fuerzas de compresión y tensión.

Por otro lado, las estructuras de forma cuadrangular son más exibles, dado
que no soportan fuerzas de compresión y tensión.

También se pueden dar casos que se combinan estructuras rígidas y exibles,


como es el caso de las mesas o sillas plegables entre otros.
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de problemas

Palancas

Tal como ya se indicó al inicio del curso, la robótica tiene tres componentes:

- Cuerpo (parte mecánica)


- Control (parte electrónica)
- Programa (parte computacional).

A n de desarrollar prototipos
robóticos, iniciamos la parte de
mecanismos con estructuras rígidas
y exibles, ahora continuaremos con
palancas.

Figura 6

Modelo 01

A. Construcción:

El modelo tiene dos (02) partes, la base y el brazo de palanca y luego


se ensambla.

Para el modelo de la base requieres:


• 1 plancha base
Para el brazo de palanca requieres:
• 2 ladrillos 2 x 2 amarillo
• 2 vigas 2 x 1
• 2 ladrillos 1 x 2 amarillos
• 1 eje de 8 pivotes
• 2 vigas 2 x 1
• 1 eje de 8 pivotes
• 2 cojinetes o topes
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A1 Para ensamblarlo se requiere incorporar el brazo de palanca al eje de la


base, en el cuarto agujero de uno de los extremos.

Paso 1 Paso 2

Paso 3 Paso 4

A2 Ensamble

Paso 5

B. Experimentación:

La palanca no es un objeto, es un principio mecánico para transmitir fuerza o


desplazamiento, a n de vencer otra fuerza, carga o resistencia.

Observemos, toda palanca tiene 3 elementos:


1. Punto de apoyo
2. Fuerza o potencia
3. Resistencia o carga
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El orden de los elementos determina qué


tipo de palanca es:
• 1er tipo: punto de apoyo entre resistencia
y potencia.
• 2do tipo: Resistencia entre punto de
apoyo y carga.
• 3er tipo: potencia entre punto de apoyo
y resistencia.

Palanca de primer tipo:

Cuando el punto de apoyo se encuentra entre la potencia o fuerza y la resistencia


o carga, se llama: Palanca de primer tipo.
El modelo a) y b) solo varia la posición de la carga, en ambos casos sigue siendo
una palanca de primer tipo.

Pregunta:
¿Con qué modelo es más fácil levantar
la carga, a) o b)?

Modelo b)
Modelo a) (Mueve la carga al otro extremo)
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Palanca de segundo tipo:

Cuando la resistencia o carga se encuentra entre el punto de apoyo y la potencia o


fuerza, se llama: Palanca de segundo tipo.
El modelo a) y b) solo varía la posición de la potencia o fuerza para levantar la
carga.

Pregunta:
¿Con qué modelo es más fácil levantar
la carga, a) o b)?

Modelo b)
Modelo a) (mueve la potencia para levantar la carga)

Palanca de tercer tipo:

Cuando la resistencia o carga se encuentra entre el punto de apoyo y la potencia o


fuerza, se llama: Palanca de tercer tipo.
El modelo a) y b) solo varía la posición de la potencia o fuerza para levantar la
carga.
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Pregunta:
¿Con qué modelo es más fácil levantar
la carga, a) o b)?

Modelo b)
Modelo a) (mueve la fuerza para levantar la carga)

C. Análisis:

Observa las siguientes fotos y determina:¿Qué tipo de palancas es?, indica


¿por qué?
1 2

Figura 7 Figura 8

Palanca de…………….tipo Palanca de…………….tipo


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3 4

Figura 9 Figura 10

Palanca de…………….tipo Palanca de…………….tipo

Respuestas:

1 Palanca de 2do tipo: La carga o resistencia


se encuentra entre los otros dos elementos.

2 Palanca de 1er tipo: El punto de apoyo se


encuentra entre los otros dos elementos.

3 Palanca de 2do tipo: La carga o resistencia


se encuentra entre los otros dos elementos.

4 Palanca de 3er tipo: La potencia o fuerza


se encuentra entre los otros dos elementos.

D. Ideas Fuerza:

De acuerdo a lo experimentado y
o b s e r va d o, s e p u e d e e n te n d e r q u e
dependiendo del tipo de palanca, será más
fácil levantar la carga o resistencia al
movilizar la potencia o fuerza.

Cuidado que los estudiantes se confunden


con expresiones como: “mira, ahora pesa
menos”, esto no es cierto, el efecto de
facilidad para levantar la carga en distintas
posiciones, signi ca que se aplicó menor
fuerza o potencia, la carga siempre será la
misma.
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ACTIVIDAD PRÁCTICA

Desafío 1

En esta sección pondrás en práctica el aprendizaje, para ello se te presenta un reto


que deberás desarrollar usando el kit de wedo, siguiendo las siguientes
indicaciones, luego súbelo en la sesión 2:

Construye tu propio puente rígido. Asegúrate que soporte fuerzas de compresión


y tensión. Aquí una pequeña idea:

Figura 11

Desafío 2

En esta sección pondrás en práctica el aprendizaje, para ello se te presenta un reto


que deberás desarrollar usando el kit de wedo, siguiendo las siguientes
indicaciones, luego súbelo en la sesión 2:

Construye un sube y baja, determina qué tipo de palanca se aplica. Aquí una
pequeña idea:

Figura 12
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LISTA DE REFERENCIAS

Figura 1 Rojas Bernilla, E. “Dadme un punto de apoyo y moveré al mundo”,


Arquímedes [Fotografía]. Buzos. Recuperado de
https://buzos.com.mx/index.php/nota/index/6214

Figura 2 Presidencia del Perú [@presidenciaperu]. (Noviembre 9, 2020).


#AHORA Desde Huancayo, el presidente @MartinVizcarraC, junto al
ministro Carlos Estremadoyro, participa de la puesta en marcha del
puente Chupuro, infraestructura que facilitará el traslado de la
producción ganadera de la parte alta de la región. En vivo:
h t t p : // o w . l y / P H N u 3 0 r j f 1 d [ T w e e t ] . T w i t t e r .
https://twitter.com/presidenciaperu/status/1325870650301485056?l
ang=nb

Figura 3 PackagingBee. Corrugated Cardboard – Packaging That Has Been Used


F o r A l m o s t 1 5 0 Ye a r s . [Fotografía]. Adaptado de
https://packagingbee.com/blog/corrugated-cardboard-packaging-
that-has-been-used-for-almost-150-years/

Figura 4 S h o p s t a r. M e s a p l e g a b l e . [ F o t o g ra f í a ] . R e c u p e ra d o d e
https://shopstar.pe/Sistema/404?ProductLinkNotFound=mesa-
plegable-viva-home-blanco-441132

Figura 5 C o l l i s , S . To w e r B r i d g e . [ F o t o g r a f í a ] . R e c u p e r a d o d e
https://es.wikipedia.org/wiki/Puente_basculante#/media/Archivo:Tow
er_Bridge_(8151690991).jpg

Figura 6 Torres, F. (Enero 16, 2015). Las Palancas. [Figura]. Recuperado de


https://blogs.smbosque.es/ciencias/2015/01/16/las-palancas/

Figura 7 Carro de obra amarillo 125L - Ecomateriales tienda de materiales para


c o n s t r u c c i o n y r e f o r m a s . [ F o t o g r a f í a ] .
https://shop53002.shadrychant.com/content?c=carro%20obra&id=2

Figura 8 T i p o s d e P a l a n c a s . [ F o t o g r a f í a ] .
https://fyq2016.weebly.com/uploads/6/0/0/9/60092831/tipos_de_p
alancas.pdf

Figura 9 U b u y . P r e p w o r k s L e m o n S q u e e z e r . [ F o t o g r a f í a ] .
https://www.ubuy.cr/en/product/2XYIJ6G-prepworks-lemon-
squeezer
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de problemas

Figura 10 Primor. Pinza de Depilar Punta de Cangrejo Satinada. [Fotografía].


https://www.primor.eu/beter/36010-pinza-de-depilar-punta-de-
cangrejo-satinada.html

Figura 11 González, P. (29 diciembre, 2021). Pablo González te enseña a construir


puentes y edi cios con una sencilla técnica. [Captura de video].
Recuperado de https://www.antena3.com/programas/lego-
masters/tutoriales%20/pablo-gonzalez-ensena-construir-puentes-
edi cios-sencilla-tecnica_2021122961cca4d0bda5150001b82a1d.html

Figura 12 Channel_4. (23 junio, 2022). Top 18 medidas de sube y baja para niños
en iyi 2022. [Fotografía]. Recuperado de
https://phohen.com/tr/post/medidas-de-sube-y-baja-para-
ninos/1081270
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Robótica
educativa

UNIDAD 1
ROBÓTICA Y
MECANISMOS BÁSICOS
Sesión 3
Ruedas y ejes
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SENSIBILIZACIÓN

Ruedas y robótica

Figura 1

Al ver la primera imagen de la izquierda (rueda hidráulica) seguramente vino a tu


imaginación la primera rueda creada hace mucho tiempo. Observando la segunda
imagen se te hará familiar ver un robot escoba-aspiradora que gira para limpiar la
casa. ¿Te puedes imaginar cómo ha avanzado la tecnología?

¿Qué de común tienen estos dos objetos?

Observa el video:

https://www.youtube.com/watch?v=lsWu
FiDUMso
Luego responde a estas preguntas:

¿Cómo ha avanzado la tecnología?


¿Qué de común tienen estos dos
objetos?
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ARGUMENTANDO PARA ACTUAR

Ruedas y ejes

La rueda es uno de los principios mecánicos que más ha ayudado al ser humano, y
también es importante considerarla para la construcción de modelos robóticos.
Recordemos que ya vimos estructuras y palancas, ahora nos toca ver el tema de
ruedas y ejes.

Figura 2

Modelo 01 - Manivela

A. Construcción:

Para la construcción del modelo de la manivela, se requiere:

• 3 vigas 1x16
• 3 uniones
• 2 cojinetes o topes
• 1 eje de 8 pivotes
• 1 engranaje de 24 dientes
• 1 rueda acanalada
• 1 cuerda
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Paso 1 Paso 2 Paso 3

Paso 4 Paso 5

B. Experimentación:

La rueda es una máquina simple, mediante la cual se transmite


un movimiento a través de un eje en el centro.
En este caso, usaremos el principio de ruedas en una manivela,
a n de levantar cargas.
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Pregunta:
Intenta subir un peso (como un motor u otro)
conectándolo a un extremo de la cuerda. Prueba
desde la empuñadura 1 (unión 1) y luego desde la
empuñadura 2 (unión 2), y determina con cuál es más
fácil levantar la carga.

Empuñadura 2

Empuñadura 1

Modelo 02 - Rodillos

A. Construcción:

Para la construcción del modelo del rodillo, se requiere:

•2 vigas 1x6
•2 vigas 1x8
•1 plancha base
•2 ladrillos 2x4
•2 ladrillos 1x2
•2 ejes de 8
•4 ruedas acanaladas
•4 neumáticos
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Paso 1 Paso 2

Paso 3 Paso 4

B. Experimentación:

La rueda es una máquina simple, mediante la cual se


transmite un movimiento a través de un eje en el centro.
En este caso, usaremos el principio de ruedas en un sistema
de rodillos, a n de facilitar el desplazamiento de objetos.

Preguntas:
Desliza un objeto sobre una mesa y
luego sobre los rodillos, luego determina
con qué forma se desplazará mejor el
objeto e indica por qué.
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Modelo 03a y 3b - Ejes separados y compartidos

A. Construcción 3a:

Los modelos 3a y 3b se pueden construir en simultáneo con un


mismo kit.
Para el modelo 3b de ruedas con ejes compartidos, se requiere:

• 2 vigas 1x2
• 2 uniones con ejes
• 2 cojinetes o topes
• 2 planchas de 2x6
• 2 ruedas acanaladas
• 2 neumáticos

Paso 1

Paso 2
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A. Construcción 3b:

Los modelos 3a y 3b se pueden construir en simultáneo con un


mismo kit.
Para el modelo 3b de ruedas con ejes compartidos, se requiere:

• 2 vigas 1x2
• 1 eje de 8 pivotes
• 2 cojinetes o topes
• 2 planchas de 2x6
• 2 ruedas acanaladas
• 2 neumáticos

Paso 1

Paso 2
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B. Experimentación de los Modelos 3a y 3b:

La rueda es una máquina simple, mediante la cual se


transmite un movimiento a través de un eje en el centro.
Las ruedas para desplazar objetos pueden ser con ejes
separados o con ejes compartidos.
Preguntas:
Desplaza los modelos 3a y 3b, haciendo
un giro como se muestra en la echa de
color verde, e indica: ¿con cuál modelo
es más fácil o difícil hacer giros? Analiza
por qué.

C. Análisis:

Observa la siguiente foto (silla de ruedas) y determina dónde está el principio


de ruedas y ejes

a) Manivela
b) Rodillo
c) Ejes separados
d) Ejes compartidos

Figura 3
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a) Manivela
b) Rodillo
c) Ejes separados
d) Ejes compartidos

Figura 4

a) Manivela
b) Rodillo
c) Ejes separados
d) Ejes compartidos

a) Manivela
b) Rodillo
c) Ejes separados
d) Ejes compartidos
Figura 5

Respuestas:

1 Ejes separados: Es indispensable que sus


ejes sean separados, a n de facilitar el
movimiento de cada rueda de forma
independiente, principalmente al hacer
giros.
2 Rodillo: Los rodillos facilitan el
desplazamiento de objetos que por su
naturaleza no cuentan con ruedas.
3 Manivela: Se requiere de una manivela para
sacar agua del pozo, aplicando torque.
4 Rodillo: El rodillo se usa a modo de
préstamo a objetos que no tienen ruedas,
para facilitar su desplazamiento.
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D. Conclusión:

De acuerdo a lo experimentado y
observado, se puede entender que las
ruedas y los ejes facilitan el
desplazamiento de diversos objetos. Por
o t ro l a d o, l o s e j e s t a m b i é n s o n
importantes, dado que son los que
permiten la facilidad del movimiento
circular o giratorio.

Figura 6
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ACTIVIDAD PRÁCTICA

Desafío nal de la unidad

Construye una catapulta, en la cual debes usar como mínimo dos (02) de los tres
(03) principios que hasta ahora hemos visto:
• Estructuras y fuerzas
• Palancas
• Ruedas y ejes

Asimismo, señala dónde aplicaste los


principios e indica por qué lo hiciste de esa
forma.

Aquí algunos ejemplos:

Figura 7

Figura 8
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LISTA DE REFERENCIAS

Figura 1 Mwololo, C. (Diciembre 7, 2021). What You Should Consider When


Buying Robot Vacuum Cleaners. [Fotografía]. Gadgets Africa.
Recuperado de https://gadgets-africa.com/2021/12/07/consider-
when-buying-a-robot-vacuum-cleaner/

Figura 2 Navarro Salvador, A. (19 de julio, 2022). La Rueda. [Figura]. Historia con
A l b a . R e c u p e r a d o d e
https://historiaconalba.wordpress.com/2017/07/19/la-rueda/

Figura 3 Silla de Ruedas de Aluminio – Adulto.[Fotografía]. Medecu.


Recuperado de https://www.medicaecuador.com/productos/ayudas-
tecnicas/sillas-de-ruedas/silla-de-ruedas-aluminio/

Figura 4 (4 de febrero, 2020). Types of Conveyor Solutions & Their Applications.


[Fotografía]. Precision Automation. Recuperado de
https://precisionautomationinc.com/types-of-conveyor-solutions/

Figura 5 Thinkstock. (20 febrero 2013). ¿Cómo construyeron las pirámides de


Egipto?. [Figura]. Univision. Recuperado de
https://www.univision.com/explora/como-construyeron-las-
piramides-de-egipto

Figura 6 Silver Cross. [Fotografía]. Baby Baby Online. Recuperado de


https://www.babybabyonline.co.uk/pushchairs-prams-c3/shop-by-
type-c26/prams-c47/silver-cross-pioneer-pram-pushchair-pepper-
p8272

Figura 7 Radosław Botev. (19 julio, 2011). Shirvanshahs Palace - catapult Baku.
[Fotografía]. Wikimedua Commons. Recuperado de
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Shirvanshahs_Palace_-
_catapult_Baku.jpg

Figura 8 Chris 73. (22 marzo, 2009). Catapult in Castel Sant'Angelo.


[Fotografía]. Wikimedua Commons. Recuperado de
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Catapult_in_Castel_Sant%2
7Angelo.jpg

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