Diseñando el futuro con robótica

En sus días universitarios, si su instructor decía:"Aprendamos acerca de la teoría del control de modulación por ancho de pulso; vaya a la página 1.453 de su libro de texto, ”podría hacerlo, y probablemente aprendería la teoría. Pero, ¿qué pasaría si su instructor dijera:"Aprendamos sobre la teoría de la modulación por ancho de pulso moviendo un robot de un extremo a otro de este laberinto lo más rápido posible". ¿Qué opción elegirías?

Elegiría robots y laberintos cualquier día. Y eso es exactamente lo que hice. Hace dos años, ayudé a Texas Instruments a desarrollar una serie de kits de robótica para el aula universitaria llamado TI Robotics System Learning Kit (TI-RSLK), destinado a enseñar Sistemas y Aplicaciones Embebidos, un curso de pregrado común en la mayoría de los planes de estudio de ingeniería eléctrica e informática.

El objetivo del kit de aprendizaje de TI-RSLK es brindar una experiencia práctica mientras se desarrolla la competencia en la integración de los componentes de hardware y software que componen cualquier sistema electrónico.

Mientras estaba en el proceso de desarrollo del kit, me preguntaba si sería posible hacer un mejor trabajo explicando sistemas complejos y conceptos de ingeniería de una manera que pudiera hacer que los estudiantes se entusiasmen por aprender y explorar, tal vez incluso ayudarlos a conectar las teorías aprendidas en el aula a experiencias prácticas. ¿Puedo hacerlo de una manera divertida e interactiva?

El último kit viene con el kit de desarrollo del microcontrolador SimpleLink ™ MSP432P401R LaunchPad ™, sensores infrarrojos de línea y de impacto, una placa de chasis TI-RSLK, un plan de estudios completo gratuito dividido en 20 módulos (incluidos códigos de inicio, actividades prácticas y laboratorios) y más.

Con el TI-RSLK, los estudiantes aprenden conceptos básicos de ingeniería construyendo y luego probando un robot que puede resolver tareas o desafíos complejos, desde explorar un laberinto (Figura 1), correr de forma autónoma, encontrar un objeto, navegar a través de un obstáculo o siguiendo una línea. Además, los estudiantes pueden explorar conceptos más avanzados, como comprender los protocolos de comunicación Wi-Fi® mientras resuelven desafíos que incluyen la comunicación de robot a robot, o controlar el robot a través de Wi-Fi e incluso Bluetooth®.

Figura 1:Un estudiante de ingeniería prueba el TI-RSLK en un laberinto (Fuente:Texas Instruments)

El equipo de TI University tuvo la oportunidad de trabajar mano a mano con Jon Valvano, un antiguo educador de sistemas integrados en la Universidad de Texas, para desarrollar el kit y el plan de estudios. Después de conocerlo, aprendí que ciertamente tiene mucha pasión por querer mejorar las habilidades de aprendizaje de los estudiantes y pasa muchas horas fuera del aula ayudando a los estudiantes a resolver problemas. Además, imparte su clase mediante el uso de herramientas de hardware y software estándar de la industria, lo que proporciona una ruta de aprendizaje relevante para la integración de sistemas. El tipo de colaboración entre Jon Valvano y sus estudiantes contribuye a una educación eficaz y, con suerte, a mejores ingenieros para el mundo.

La integración eficaz del sistema y el "pensamiento sistémico" son importantes al resolver problemas en la industria de la ingeniería. Las decisiones que tomen los ingenieros durante la selección y el diseño de hardware y software afectarán en última instancia la eficacia de sus soluciones. Existe una habilidad fundamental que los empleados de alta tecnología de hoy necesitan, independientemente de la función laboral:la capacidad de ver un problema completo, analizarlo y resolverlo. Para los ingenieros y el proceso de ingeniería, lo que antes eran elementos independientes del ciclo de diseño (tecnologías, funciones y diseñadores) ahora son interdisciplinarios e involucran equipos de desarrollo que se espera que entreguen productos altamente sofisticados. Y para hacer esto, los ingenieros deben ser pensadores de sistemas que puedan comprender conceptos de ingeniería complejos en múltiples disciplinas y productos para resolver problemas de diseño multifacéticos.

El enfoque educativo utilizado en la TI-RSLK permite a los estudiantes aprender los "por qué" de la ingeniería, en lugar de simplemente aprender los "cómo". Este enfoque ayuda a los estudiantes a comprender qué sucede cuando el robot no funciona, por ejemplo, incluido cómo pasar por el proceso de depuración para eliminar todas las posibles razones. Lo que el equipo de TI University ve que ocurre en las aulas de hoy es que los estudiantes se estancan en su aprendizaje o se sienten frustrados porque su código se rompe o su solución no funciona, y no saben cómo solucionarlo. Entonces se dan por vencidos y pasan a cosas que entienden ... o peor aún, si están al comienzo de su carrera de ingenieros, abandonan la ingeniería por completo.

He visto de primera mano cómo los robots mantienen comprometidos a los estudiantes, pero también estimulan su creatividad. El verano pasado, TI permitió que sus pasantes probaran el TI-RSLK a través de una mini competencia. Los estudiantes pueden encontrar soluciones para hacer que sus robots completen un desafío de laberinto, ya sea más rápido o con más precisión, o pueden ingresar a una categoría "creativa" para enviar robots con aplicaciones divertidas. Mi favorito personal fue el proyecto que usó el TI-RSLK para hacer un juego de bote de basura móvil. El robot marcó el puntaje mientras realizaba tiros en la lata, mientras deambulaba por un desafío adicional. Me encanta saber que los estudiantes aprendieron conceptos básicos de ingeniería mientras se divierten creando su propia aplicación única.

El pensamiento sistémico y el aprendizaje práctico son fundamentales para educar a los futuros ingenieros. Cuando combina este pensamiento con una experiencia de aprendizaje que implica una educación relevante, desarrollada en colaboración con expertos de la industria y el mundo académico, todos ganan. Aún más emocionante es que una vez que los estudiantes entienden cómo usar el conocimiento práctico junto con su creatividad e imaginación para encontrar soluciones a los problemas de ingeniería actuales, las posibilidades de lo que pueden hacer son infinitas.