La robótica sin robots a la mano. Del 3d físico al 3d digital

Una pantalla, un espacio 3D que simula la realidad y un robot virtual que puede transformarse según las necesidades del usuario y que, a su vez, puede ser de aluminio o de plástico, movilizarse con ruedas u orugas y manejar una grúa… La combinación perfecta para que los jóvenes aprendan robótica a bajo costo en un mundo digital.

Esa posibilidad se hizo realidad entre las montañas del centro de Colombia, en los departamentos del Eje Cafetero, donde cuatro investigadores combinaron robótica educativa, software 3D y diseño mecatrónico para enseñar a 26 estudiantes de colegio y de universidad a interactuar con robots. Durante 16 semanas trabajaron con ellos para potenciar sus conocimientos y habilidades de una forma dinámica y lúdica, a través de computadores.

Cuatro caminos

La idea detrás de todo apareció en un momento inesperado, en una tomada de tinto en la que Luis Carlos Correa y Juan Alejandro Trujillo -docentes de la Universidad de Manizales-, Margarita María Vallejo -instructora de investigación Sennova Sena Risaralda- y John Jairo Martínez, facilitador de la línea de Robótica y Electrónica de la Tecnoacademia Sena Manizales, analizaban las necesidades relacionadas con el desarrollo de habilidades STEM (sigla que en español significa Ciencia, Tecnología, Ingeniería y Matemáticas) en estudiantes de secundaria y de primeros semestres de educación superior, y ahí se les “prendió el bombillo”.

Decidieron unir los proyectos que cada uno adelantaba de manera independiente para construir una plataforma donde los estudiantes pudieran vivir la robótica en la virtualidad y además, como lo explica Vallejo, desarrollar habilidades blandas como el liderazgo, la comunicación asertiva y el trabajo en equipo.

Los escalones

Como en todo proyecto, el método fue la columna vertebral. En este caso, todo se articuló mediante un enfoque de Design Thinking que, como explican los investigadores en un artículo publicado por la Revista Ibérica de Sistemas y Tecnologías de la Información (RISTI), permite el desarrollo de “prototipos con base en una necesidad existente” y la materialización de diseños de ingeniería a través de herramientas de diseño industrial.

Los cuatro entusiastas investigadores iniciaron el proceso con la idea de desarrollar un software 3D de robótica basado en Lego y VEX, dos tipos de kits de robots desarmables que, debido a su alto costo, no suelen estar a disposición de la mayoría de instituciones educativas.

Para lograrlo, los investigadores planearon dos etapas. La primera para establecer las características que tendrían los robots a partir de los requerimientos de los clientes que, en este caso, serían los estudiantes. De allí salieron criterios técnicos como sensibilidad a la luz, movimiento por ruedas o por orugas, baterías recargables, entre otros.

En la segunda, los investigadores montaron el software, según el artículo citado en líneas anteriores, en la plataforma Unity “como un juego para el sistema operativo Windows, en donde inicialmente al jugador o usuario del robot se le plantea la necesidad específica de encontrar un objeto”.

Sobre eso, Julieth Paola Giraldo, gestora de las líneas virtuales del Tecnoparque Sena Manizales, explicó que esta institución aportó, de forma gratuita, “el uso de infraestructura (equipos de cómputo de alto rendimiento, dispositivos de realidad virtual, sensores) propia de los laboratorios” y también dispuso del acompañamiento de profesionales

Pero todo lo anterior no fue tarea sencilla. Narra Correa que uno de los requerimientos más complejos fue la personalización de la tarea del robot. En sus palabras: “Tú quieres hacer un robot que tenga un gancho y que con ese gancho coja cosas. El hecho de que las tome y las levante ‘es un video’”.

La prueba del éxito

El resultado de todo ese esfuerzo lo disfrutaron los jóvenes de grados séptimo a décimo de instituciones educativas de Risaralda que hacían parte del Semillero de Robótica de la Tecnoacademia Sena de ese departamento, además de los estudiantes del Semillero de Ingeniería de la Universidad de Manizales.

Ellos se enfrentaron, finalmente, a un software dinámico que, de entrada, les preguntaba sobre lo que querían que el robot hiciera. Por ejemplo: “¿Es importante que se mueva en todas las direcciones?” Y, una vez resueltas, el programa arrojaba un robot 3D hecho al gusto y a la medida del estudiante que lo había diseñado.

Verlo, moverlo, cambiarlo, analizarlo, desbaratarlo y volver a armarlo. Todas esas opciones ahora estaban en manos de estudiantes curiosos que, de no ser por el software, no habrían tenido la misma libertad (o quizás ni la oportunidad) para explorar el mundo de la robótica. En primer lugar porque los kits físicos son costosos y escasos, en segundo lugar porque su manipulación requiere de una preparación y un acompañamiento, y en tercer lugar porque en Colombia no se le ha dado la importancia suficiente ni al desarrollo ni a la enseñanza de la robótica.

Tal es la situación que, hasta ahora, no hay un informe público que recoja indicadores del uso de robots en Colombia. Sin embargo, el portal Metalmecánica informó, en 2017, que en Automatisa, un evento especializado en automatización industrial, se estimó que en el país hay menos de un robot por cada 10.000 trabajadores, mientras que en otros lugares como Corea del Sur hay 631 por cada 10.000.

Viviana Garzón, directora del proyecto Steam Robotic de la Universidad Minuto de Dios, explicó en una entrevista concedida al periódico UN Digital que “la robótica es la mejor manera de concretar la teoría, esos temas que muchas veces parecen aburridos en los colegios, y en los que el país se sigue rajando cada año, por ejemplo, en la enseñanza de las matemáticas”.

Un cambio de chip

No hay que olvidar que uno de los componentes más importantes de este proyecto es, además del pleno desarrollo del software, la intención y el trasfondo con el que se construyó. Vallejo dijo que lo interesante -y a la vez difícil- fue centrar la metodología en el usuario porque “a los ingenieros no nos enseñan para qué hacemos las cosas”. Con eso claro, los jóvenes que lo usaron “tenían que ser empáticos y se tenían que poner en los zapatos del usuario del robot”, es decir, dejar de pensar en el ‘qué’ y fijarse en el ‘para quién’.

Tanto Correa como Vallejo coincidieron en que lo ideal sería llevar el software a un nivel más avanzado que implique realidad virtual y que involucre a otras tecnoacademias del país en pro de un aprendizaje dinámico, distinto y poderoso.

Título de investigación:

Herramienta de robótica educativa basada en Lego Mindstorms y VEX Robotics mediante software 3D y diseño mecatrónico.

Investigador principal: Luis Carlos Correa Ortiz.

Coinvestigadores: Margarita María Vallejo Jiménez, John Jairo Martínez Puerta, Juan Alejandro Trujillo Posada.

Facultad: Facultad de Ciencias e Ingenierí́a, Universidad de Manizales.

Periodo de la investigación: 16 semanas