Autores do proxecto: Raúl Caneiro Paz e Iago Barros Fernández
Reyes Montero Vale, docente de Tecnoloxía no CPI de Atios – Valdoviño (A Coruña)
tecnoloxiaatios@gmail.com

Contextualización

A primeira idea deste proxecto xurdiu o curso anterior, con motivo da participación na First Lego League Galicia —a partir de agora FLL—, concurso de robótica organizado pola UDC (Escola Politécnica de Ferrol e Facultade de Informática da Coruña). O ano 2016/17 a FLL, no apartado de Proxecto Científico, propoñía investigar sobre os animais e sobre como os seres humanos convivimos, observamos, imitamos e copiamos deles (biomímese) e, a partir da investigación, crear un produto innovador que resolvese ou mellorase algún problema humano.

O equipo de robótica do noso cole (FrouxiMakers) decidiu investigar sobre os morcegos por ser un animal descoñecido pero moi importante para a biodiversidade do noso planeta, tanto como axente polinizador como controlador de pragas.

Para coñecer máis de preto este animal, contactamos coa asociación Morcegos de Galicia-DROSERA para o Estudo e Conservación do Medio Natural, que se prestaron a vir ao noso cole dar unhas charlas divulgativas, realizaron un obradoiro de construción de casas niño e deixaron durante un mes a exposición itinerante «Morcegos de Galicia».

Froito da investigación realizada, na materia de Informática de cuarto da ESO gravaron e editaron un vídeo sobre os morcegos, pero faltaba o produto ou proposta innovadora que resolvese algún problema dos humanos, dos animais ou de ambos. Así xurdiu a idea das lentes para cegos, que foi proposta ao alumnado como proxecto para a materia de Tecnoloxía.

Obxectivos

Todo proxecto da materia de Tecnoloxía na ESO debe poñer en práctica o aprendido na aula e seguir o método de proxectos. Esta idea (lentes para cegos) era un proxecto ideal para traballar os contidos de método de proxectos, deseño, debuxo técnico, electrónica dixital, control e robótica, programación con Arduino, impresión en 3D...

O obxectivo principal do proxecto é, polo tanto, aplicar de xeito práctico os coñecementos adquiridos na materia, creando un prototipo útil que poida resolver un problema ou necesidade e, finalmente, realizar unha avaliación do produto, propoñendo posibles melloras.

Presentei esta idea de proxecto no curso 2017/18 e dous dos alumnos do equipo FrouxiMakers (Raúl e Iago) decidíronse a poñela en práctica.

No caso de rematar o proxecto a tempo, presentariámolo a Galiciencia 2017, posto que unha parte moi importante dos proxectos tecnolóxicos é documentalos e divulgalos, e as feiras de ciencia e as feiras maker son unha oportunidade magnífica.

Para participar en Galiciencia, tiveron que redactar unha pequena memoria-presentación e foron seleccionados para expoñer o seu proxecto durante 3 días nesta feira de ciencias que se realiza todos os anos na tecnópole de San Cibrao das Viñas (Ourense).

Sendo conscientes da boa acollida en Galiciencia, decidimos presentar o proxecto aos Desafíos STEM: programación, robótica e impresión 3D da Consellería de Educación e acadamos o Premio Desafío Programación na categoría STEM iniciación no curso 2017/18.
Tamén foron convidados a mostralo na STEMLAB Galicia 2018 realizada no Palacio de Congresos de Santiago de Compostela e na Maker Faire 2018.

Recursos empregados

• Kit de Arduino, dotación da Consellería de Educación para a materia de Tecnoloxía, do cal empregamos a placa microcontroladora, unha placa protoboard, 3 sensores de ultrasóns, 2 zoadores, cables de conexión, pila de 9 V.
• Programa en rede de Autodesk Fusion 360, versión para estudantes, coa licenza gratuíta por 3 anos.
• Impresora León 3D-Legio, dotación da Consellería de Educación para a materia de Tecnoloxía.
• Filamento PLA INGEO (ácido poliláctico) para a impresora León 3D, de 1,75 mm e cor amarela.

Descrición da actividade

Unha vez que tivemos a idea, debían facer os primeiros bosquexos, así que comezaron tomando medidas a partir dunhas gafas de sol e realizaron un bosquexo acoutado.
Era o momento de tomar contacto cos programas de deseño en 3D. Valoramos a posibilidade de deseñar en FreeCad (OpenSource), pero, para os que manexamos antes o AutoCAD (debuxo en 2D), o contorno gráfico de Autodesk é máis doado, así que me pareceu un programa estupendo para comezar a deseñar, primeiro en 2D e a continuación en 3D. Outra vantaxe é que este programa permite sacar planos acoutados das creacións en 3D. Xa que logo, comezaron creando unha conta de estudantes en Autodesk, gratis os 3 primeiros anos.
Os primeiros deseños foron sinxelos, semellantes a unhas lentes correntes, e coas primeiras probas de impresión comprobamos que necesitaban moitas melloras e que sería necesario modificar tanto as patillas como as lentes co fin de instalar os sensores ultrasónicos nelas.

Os seguintes modelos xa dispoñían dun espazo para os sensores de ultrasóns e decidimos realizar unha nova impresión para comprobar o resultado, que foi bastante aceptable, así que comezaron a montar os sensores e a realizar a primeira programación para Arduino Uno. Arduino é un software de código aberto, cuxa linguaxe de programación está baseada en C++.

Unha vez que coñeceron os compoñentes básicos das montaxes electrónicas (placa protoboard, cables, LED, pulsadores, resistencias, potenciómetros, zoadores, motores, transistores, díodos...) e foron capaces de interpretar e montar circuítos electrónicos, avanzaron cara ao control e robótica.
Tendo en conta que estes alumnos xa tiñan experiencia en programar con Lego, xa que formaban parte do contrato programa do centro denominado Obradoiro de Robótica, xa sabían que en control e robótica necesitan uns valores de entrada, captados por sensores (contacto, botóns, LDR, ultrasóns...) encargados de recoller información do contorno (entrada), que necesitarían programar a unidade de control (Arduino), que sería a encargada de controlar o son dos zoadores e a vibración dos motores (actuadores), en función da proximidade dos obstáculos detectados polos sensores de ultrasóns.

Os primeiros pasos da programación, despois de Lego, déronos en Visualino, que é un contorno de programación por bloques para Arduino, software libre, baseado en Google Blokly e BitBloq de bq, este xera código en Arduino, o cal nos permitiría modificalo posteriormente para melloralo e afinar o funcionamento no IDE de Arduino.

En Arduino, aprenderon as estruturas básicas dun programa, o concepto e tipos de variables, a coñecer e programar as entradas e saídas, tanto analóxicas como dixitais, en resumo, a conectar os sensores e actuadores ao Arduino e programalos.

Unha vez que comprobaron que a programación feita en Visualino funcionaba no prototipo, decidiron pasala a Arduino e realizar algunhas melloras.

O programa definitivo pódese ver no arquivo adxunto.

Metodoloxía

A metodoloxía empregada foi o denominado "método de proxectos".
1. Detectar problemas ou necesidades da vida real, que non teñen unha única solución, pero teñen un impacto nun público real. Os problemas ou necesidades deben achegarse aos seus intereses, supoñer un reto e resultar atractivos para o alumnado; así conseguirase unha maior motivación e a implicación será maior.
2. Investigar sobre o tema, neste caso a biomímese e a ecolocalización dos morcegos, un animal moi descoñecido e á vez moi importante para o equilibrio do noso ecosistema e da biodiversidade. Así descubrimos o funcionamento do sonar, radar, ecógrafo... baseados nos ultrasóns de animais como morcegos, golfiños...
3. A idea era empregar os ultrasóns nalgún dispositivo que mellorase a localización dos obxectos para persoas con deficiencia visual a unha altura —a da cabeza— na que o bastón non era quen de detectalos.
4. O deseño comezou no papel con bosquexos medindo unhas lentes de sol femininas. E a continuación os primeiros deseños tanto no FreeCAD como no Autodesk Fusion 360.
5. A construción consistiu na impresión en 3D do primeiro prototipo, a montaxe dos circuítos electrónicos e a programación dos diferentes dispositivos.
6. A avaliación consistiu en detectar os erros ou defectos e deseñar novas melloras. Desta avaliación saíron as posteriores modificacións das patillas, da forma das lentes, a redución dos cables, o deseño da carcasa para o Arduino e a batería etc.
7. A presentación do proxecto: a redacción de documentación sobre o proxecto, empregando as TIC e a súa presentación ante un público real, o que provoca que o alumnado sinta, pense e traballe coma un verdadeiro profesional.
A resolución de problemas empregando a tecnoloxía, a innovación, o traballo en equipo e o carácter emprendedor converten o alumnado en persoas competentes e autónomas.

Competencias e estándares traballados neste proxecto

Avaliación

A mellor avaliación que puideron ter os alumnos foi a presentación a un público real do seu proxecto (Galiciencia, STEMlab Galicia, Desafíos STEM, Maker Faire Galicia...), onde tiveron que realizar unha presentación, unha valoración económica do produto e explicar o seu proxecto a diferente tipoloxía de público (alumnado, profesorado visitante ERASMUS, expertos e afeccionados maker). Alí recibiron a retroalimentación necesaria para melloralo e así o fixeron.

Posteriormente seguiron realizando melloras tanto na programación como no deseño das lentes. Reduciron o número de cables, soldándoos aos sensores para que ocupasen menos espazo nas patillas das lentes. Realizaron un novo deseño das lentes e das patillas, construíndolles tapas para esconder os cables, co fin de facelas máis cómodas para o usuario. Tamén deseñaron unha carcasa para o Arduino e a batería, e así puidese caber no peto dunha chaqueta.

Conclusións

Consideramos que foi un proxecto que tivo unha gran repercusión no alumnado, xa que a partir del descubriron o potencial do deseño e impresión en 3D e o enorme campo da programación.
O feito de presentalo a un público real, incluso en inglés, mellorou a súa autoestima, crendo no seu potencial e valorando a posibilidade de continuar a súa formación no campo da programación, da enxeñería ou do deseño en 3D, obxectivos finais da materia de Tecnoloxía na ESO.
Como profesora de Tecnoloxía, creo que non hai mellor recompensa ao meu traballo ca que saian alumnos formados neste campo e que estes continúen a súa formación en carreiras relacionadas con este ámbito.
En canto ao premio, ademais dun recoñecemento público ao traballo duro, é un impulso económico á materia de Tecnoloxía na ESO, que non sempre dispón de recursos que permitan crear proxectos de aula innovadores. Este premio axudará a ampliar o equipamento do taller e permitirá continuar na liña da creación de proxectos STEM.