Ruiz09

Aprendizaje en base a Proyectos
Experiencias y Propuestas en
Robótica y Mecatrónica

Javier Ruiz del Solar

Agenda
- Mecatrónica+Robótica
- Proyectos de Diseño en Plan Común
(SD20A+EI2A1)
- Proyectos de Diseño en Laboratorio de Robótica
- Visión Integradora de Diseño desde Plan Común
a la Especialidad

Mecatrónica y Robótica
- Mecatrónica: Mecánica + Electrónica controlada
computacionalmente (firmware)
- Robótica: Incluye mecánica, electrónica, programación,
control e “inteligencia” de los robots
- Mecatrónica+Robótica: Es un tema multisciplinario que
abarca desde mecánica a inteligencia artificial, pasando por
electrónica, control automática y programación.

Robótica
Mecatrónica

Diseño Mecatrónico y
Robótico en Plan Común

Diseño Mecatrónico y Robótico
en Plan Común
- Secciones semestrales de cursos Seminario de Diseño (1999-
2006) y Taller de Proyecto (2007-2008)
- Objetivo: Generar y fomentar una actitud positiva de los
estudiantes de ingeniería hacia actividades de diseño
tecnológico mecánico y electrónico a través de la realización de
un proyecto mecatrónico o robótico.
- Metodología: Clases expositivas (metodología general de
desarrollo de un proyecto de diseño, fundamentos de
electricidad y electrónica) y desarrollo de un proyecto de diseño
durante varios meses en laboratorio y taller mecánico. Trabajo
grupal (3), reporte escrito y presentación final oral.

Proyectos de Diseño en Plan
Común
• Laboratorio cuenta con los siguientes elementos:
! Instrumentos de medición.
! Dispositivos electrónicos de diversa naturaleza (sensores,
actuadores, cámaras, componentes electrónicos, etc.)
! Computadores y dispositivos de control digital,
! Robots móviles y brazos,
! Taller mecánico para construcción de piezas, máquinas
tradicionales y CNC
! 1 telescopio y 1 radiotelescopio.
• Apoyo docente:
! Profesor de cátedra
! Auxiliares que supervisan muy cercanamente los proyectos
! Encargado de taller mecánico

Común
• Ejemplos de proyectos:
– Robot serpiente
– Alarma para auto usando celular
– Robot controlado por Internet
– Marcador automático de números telefónicos
– Robot jugador de ajedrez
– Construcción de una cerradura electrónica con combinación
– Microscopio electrónico
– Brazo robótico que dibuja
– Sistema de seguimiento para telescopio
– Sistema de lectura Braille controlado por computador
– Reporte del estado de una casa vía Internet
– Cambiador automática de páginas de un libro
– Bastón electrónico para ciegos
– Impresora Braille
– Máquina sencilladora
– …

Común

Común
• Resultados
– Sección ha sido dictada semestralmente durante 10 años
– Se han llevado a cabo más de 200 proyectos, la mitad de ellos robots!
– Los estudiantes manifiestan que el curso es muy interesante, pero que les
requiere bastante más que 5 UDs
– A pesar de esto el curso sigue siendo popular (50 inscritos para el semestre
otoño 2009, dos otras secciones en temas de robótica)
– Impacto mediático. Cobertura en TV de proyectos en al menos 2 ocasiones.
• Razones para el éxito
– Tema interesante y proyectos desafiantes
– La supervisión cercana de los proyectos que realizan los auxiliares y el
encargado del taller mecánico. Son los encargados de la transferencia del
conocimiento.
– Laboratorio y taller acorde con las necesidades
– Adecuado balance de proyectos con énfasis en mecánica, electrónica y
computación.

Proyectos de Diseño en
Laboratorio de Robótica

• Proyectos y Metodología
– Los proyectos son de largo plazo y consideran aspectos de diseño,
innovación e investigación. Iniciativa no estudiantil, actividad lleva 6 años.
– Existe un objetivo altamente motivamente que es participar en el RoboCup: (i)
Humanoide, (ii) SPL y (iii) AtHome.
– El trabajo se organiza en grupos de 5-8 personas en los cuales se incluye
profesor, estudiantes de doctorado, memoristas y estudiantes de pre-grado
(1ro a 6to año)
– Los estudiantes de doctorado y memoristas tienen dedicación (casi) completa
al proyecto (>6 horas al día), estudiantes de pregrado tienen una dedicación
de 4-10 horas a la semana. Muchos de los estudiantes de pregrado trabajan
en las vacaciones y durante el verano hacen prácticas.
– Labor estudiantes doctorado: dirigir grupos, ser tutores, enseñar
conocimientos y técnicas específicas, investigar.
– Labor estudiantes pregrado: asumir labores de diseño de creciente
complejidad.
– Las actividades se realizan en los laboratorios de robótica, mecatrónica,
electrónica y taller mecánico.

• Resultados
– El número total de estudiantes que participan en las actividades del
laboratorio es mayor a 30, desde hace más de 3 años.
– Muchos estudiantes trabajan almenos durante 3 años en el laboratorio.
– Cada año al menos 15 estudiantes hacen sus prácticas en el lab.
– Tres premios internacionales a la innovación en los últimos 5 años (2004,
2007 y 2008)
– Cada año viajan ~10 estudiantes a competencias internacionales (ej. 2007
USA, 2008 China)
• Razones para el éxito
– Tema desafiante
– Muchos estudiantes declaran que aprenden más en el laboratorio que en
los cursos que toman
– Ambiente de trabajo atractivo en en cual los estudiantes participan en
proyectos innovadores e interactuan con estudiantes de doctorado.
– Laboratorio y taller acorde con las necesidades

Visión Integradora de Diseño
desde Plan Común a la
Especialidad

Actividades
Semestre Cursos / Reconocimiento UDs
Diseño basado en creatividad,
1 Introducción a la Ingeniería 1-2 (5+5 UD)
habilidades personales y
2
metodología.
Proyecto en área específica de
3 Taller de Proyecto (5 UD)
ingeniería, se llega hasta prototito (CDI,
no O). Baja complejidad proyectos.

No existe la posibilidad de participar en actividades de diseño en
ingeniería que tengan algún tipo de reconocimiento curricular.

10 Taller de Diseño (5+10 UD) Proyecto en área específica de
11 Taller de Proyecto (5+10 UD) especialidad, uso de conocimientos
y tecnologías avanzadas, aspectos
económicos, normas, énfasis en la
ingeniería real
Fuente proyectos: industria, alumnos, acad.

12 Trabajo de Título

Actividades
Semestre Cursos / Reconocimiento UDs
Diseño basado en creatividad,
1 Introducción a la Ingeniería 1-2 (5+5 UD)
habilidades personales y
2
metodología.
Proyecto en área específica de
3 Taller de Proyecto (5 UD)
ingeniería, se llega hasta prototito (CDI,
no O). Baja complejidad proyectos.
Proyecto de ingeniería
6 multidisciplinario: diseño,
Minor en Innovación Tecnológica
construcción de prototipo, validación,
(50UD)
7 documentación, rediseño (CDIO++).
Grupos de trabajo con estudiantes
8 de distintas especialidades y con
distintos niveles de conocimientos
(tutores).
10 Taller de Diseño (5+10 UD) Proyecto en área específica de
11 Taller de Proyecto (5+10 UD) especialidad, uso de conocimientos
y tecnologías avanzadas, aspectos
económicos, normas, énfasis en la
ingeniería real
Fuente proyectos: industria, alumnos, acad.

12 Trabajo de Título

Propuesta de Minor
- Objetivo: Dar a los estudiantes la posibilidad de participar en el
desarrollo de un proyecto de diseño de gran envergadura y que reciban
reconocimiento en Uds por su trabajo (50UDs). Deseable
multidisciplinario. No necesariamente organización estructurada en
cursos.
- No se requiere necesariamente que los estudiantes tomen cursos, sino
más bien que participen en proyecto bajo la dirección de un equipo
docente adecuado.
- Aspectos esenciales:
- Equipo docente adecuado
- Proyectos innovadores, atractivos y desafiantes, que permitan que
un grupo de estudiantes trabaje en él durante varios semestres
- Infraestructura y Financiamiento
- Relación con algún proyecto de mayor envergadura o laboratorio.

Aspectos Esenciales
- Equipo docente
- Uno o varios académicos que dirijan el proyecto.
- Auxiliares altamente motivados en participar activamente en el
proyecto. Deseable participación de ingenieros o estudiantes de
doctorado.
- Un comité académico que regule y coordine las actividades de los
distintos proyectos que se estén desarrollando
- Proyectos Innovadores
- Deben tener una complejidad que permita trabajar en ellos durante
varios semestres
- Preferentemente relacionados con las áreas de trabajo del
académico que lo coordina y ojalá relacionados con un proyecto de
mayor envergadura.

Aspectos Esenciales
- Infraestructura
- Espacio común, muy atractivo, para el trabajo regular del grupo
- Acceso regulado a laboratorios e instalaciones específicas de la
FCFM (laboratorio mecatrónica, electrónica, mecánica
computacional, etc.)
- Financiamiento
- Auxiliares y profesores (en algunos casos)
- Acceso a instalaciones específicas
- Componentes electrónicos y mecánicos (un proyecto fácilmente
puede requerir la compra de equipos por monto mayor a 5-10
millones de pesos)

Propuestas de Proyectos
- Robot de Servicio
- Vehículo autónomo para aplicaciones outdoor
- Helicóptero Autónomo
- Microsatélite
- Robot Humanoide

Otros
- Concursos Chilenos de Robótica
- Concursos Latinoamericanos de Robótica

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