Educational features of Malaysian robot contest

The educational experiences from robot contest of entry, junior and advance level are presented based on guided constructionism approach in education that combines hands on guidance with hands-on experience. The aim of the competition as a whole are to allow the student to (i) conceptualise the robot (ii) manage the non-deterministic characteristic of the environment and (iii)manage integrated hardware and software development projects. Indeed with this knowledge the student should be able to win a number of international robot tournaments

Utilización de un Simulador de Fútbol para Enseñar Inteligencia Artificial a Ingenieros

Observando las ventajas y los inconvenientes de los sistemas actuales de enseñanza de inteligencia artificial (IA) a ingenieros informáticos, proponemos una metodología que consiste en la utilización de un simulador de fútbol (JavaSoccer) paralelamente a las clases teóricas. Concretamente en las prácticas, los alumnos deben desarrollar un equipo de jugadores de fútbol que decidan las acciones a realizar basándose en varias de las técnicas de IA. Al final del curso, se realiza una competición entre los diferentes equipos, donde los estudiantes pueden evaluar y comparar objetivamente los resultados. La motivación que adquieren al competir entre ellos en partidos reales es clave para despertar su interés hacia la IA. Esta metodología se está probando desde hace tres años en la Universidad de Girona (UdG) y los resultados nos avalan

Herramientas libres para la programación de agentes físicos

La preparación de un curso de robótica para alumnos de in- formática implica muchas más cosas que el simple diseño del programa a impartir. En particular el diseño de las prácticas implica múltiples decisiones, cómo cuál es el robot más adecuado o cuáles son las herramientas más adecuadas para su programación. En este artículo se analizan las decisiones tomadas en el diseño de la asignatura de Robótica dentro del programa de Ingeniería Técnica en Informática de Sistemas de la Universidad Rey Juan Carlos. El artículo se centra en la descripción de las prácticas, especialmente en los criterios de elección de las herramientas utilizadas, donde el aspecto de ser software libre ha recibido una especial consideració

Educational robotic in Uruguay : by the hand of Butiá Robot

La introducción de robots en las aulas resulta ser una herramienta pedagógica poderosa en cuanto genera entornos de aprendizajes que potencian la interdisciplinariedad escolar, la exploración, la interacción entre los conocimientos teóricos y su aplicabilidad práctica, la creatividad de los estudiantes fomentando sus capacidades de observación, percepción y sensibilidad así como el desarrollo de la curiosidad y la imaginación. En Uruguay, la incorporación del Plan Ceibal (instrumentación del programa OLPC) en la Educación Primaria y Secundaria ha puesto en contacto a docentes, estudiantes y sus familias con recursos informáticos en una modalidad que posibilita un contacto constante con la tecnología, donde la incidencia de la misma en la vida escolar, familiar y comunitaria cada vez es mayor, generando un entorno más que propicio para el desarrollo de la robótica educativa en el Sistema Educativo formal. En el presente artículo se describe una experiencia de formación a docentes de enseñanza primaria y secundaria. Durante la misma se impartieron conocimientos relativos a robótica educativa, programación y construcción de robots, y posibles usos en el aula. Finalmente, los participantes construyeron su propio robot y diseñaron unidades didácticas para potenciar sus clases enriqueciendo la metodología de enseñanza que desarrollan habitualmente. Se destacan algunos resultados como la utilización práctica del robot para la enseñanza de variadas áreas disciplinares: matemática, física, música, idioma español, literatura, dibujo y filosofía, entre otras. En tal sentido, se concluye la factibilidad práctica del enfoque en el contexto del sistema uruguayo de educación formal.The introduction of robots in classrooms is a powerful pedagogical tool as it generates enviroments for learning that enhance academic interdisciplinarity, exploring, and the interplay between theoretical knowledge and its practical application. It increases Student´s creativity as their skills for observation, perception and sensitivity enforcing the development of curiosity and imagination. In Uruguay, the "Plan Ceibal" (OLPC program implementation) in Elementary and Highschools education allows teachers, students and their family being in contact with computers resources; allowing a direct and continuos contact with technology, increasing its incidence in school, family and community life; building an environment that leads to robotics Education development in the formal education system. This paper describes an educational experience with elementary and highschools teachers were knowledge in educational robotics, programming, robot building, and its possibles uses in the classroom had been given. As a result, participants built their own robot and developed education plans to enhance their classes and enrich the teaching methodology which they were accustomed. This paper highlights some results as the practical use of the robot for teaching various knowledge areas such as mathematics, physics, music, Spanish language, literature, drawing and philosophy. As such, we conclude the practical feasibility of this approach in the context of the Uruguayan formal education system

Teaching literature through educational robotics: an experience in the primary school

The present study aims to verify if modern technologies, and in particular educational robotics, can provide an answer to literature in primary school pupils. Moving from the need for motivating and challenging learning tasks, educational robotics has been identified as a tool that can develop a personal encounter with literary texts. The study involves pupils in a third grade of primary school and is organized into three phases: the pre-intervention, the intervention and the post-intervention phases. The pre and post intervention phases consist of the delivery of the questionnaire adaptation based on the response to literature by Miall & Kuiken (1995). The intervention phase involves the development of educational robotics laboratory where reading of an adaptation of the poem Orlando Furioso and the use of a robot for children, Blue - Bot are integrated. Data analysis confirms that robot fosters the identification of children with the story; results achieved also underline the importance of the teacher both in the design of the laboratory, in robotics, and in the choice of literature. Insegnare la letteratura attraverso la robotica educativa: un’esperienza nella scuola primariaLa presente ricerca ha l’obiettivo di verificare se le moderne tecnologie, ed in particolare la robotica educativa, possano favorire la risposta alla letteratura. Partendo dalla necessità di compiti di apprendimento motivanti e sfidanti, si è individuata la robotica educativa come strumento che può favorire un incontro personale con il testo letterario. Lo studio coinvolge gli alunni di una classe terza di scuola primaria e si articola in tre fasi: la fase di pre-intervento, la fase di intervento e la fase di post-intervento. Le fasi di pre e post-intervento vedono la somministrazione di un adattamento del questionario sulla risposta alla letteratura di Miall e Kuiken (1995). La fase di intervento prevede lo svolgimento di un laboratorio di letteratura e robotica educativa in cui si integrano la lettura di un adattamento del poema Orlando Furioso e l’utilizzo di Blue-Bot, un robot per bambini. L’analisi dei dati conferma che il robot favorisce l’immedesimazione dei bambini nella storia; i risultati conseguiti sottolineano inoltre l’importanza del ruolo dell’insegnante sia nella progettazione del laboratorio di robotica, sia nella scelta del testo letterario

Diseño de un robot omnidireccional como plataforma de enseñanza de carreras en Mecatrónica

En estos últimos años, las carreras de innovación y desarrollo de nuevas tecnologías han presentado un gran crecimiento debido al aporte generado al PBI por parte del sector manufacturero en el Perú [1], por tal motivo, los profesionales que van ejerciendo su carrera en el mercado deben estar preparados tanto conceptualmente como en temas prácticos de ingeniería. Las universidades del Perú cuentan actualmente con módulos educaciones, en los cuales, el alumno tiene conocimiento práctico de los temas aprendidos, pero estos no son completos. Es por eso que existe un déficit en el sistema educativo peruano [2], en el cual no cuentan con un sistema completo, tanto mecánico, electrónico y de programación, mediante el cual se puedan desenvolver profesionalmente y así solucionar los problemas comunes que pueden incurrir en las empresas peruanas. Por tal motivo un sistema mecatrónico completo es presentado como plataforma educativa, para el desarrollo de habilidades mecánicas, electrónicas y de programación en los alumnos de pregrado de ingeniería mecatrónica. Dicha plataforma se basa en una de las competencias más importantes y de exigencia a nivel internacional, como RoboCup, específicamente en la categoría RoboSoccer middle size. Dicha plataforma cuenta una amplia variedad de sistemas mecánicos, como las ruedas omnidireccionales, actuadores solenoides, sistemas de suspensión y análisis de estructuras, ya que, el sistema completo debe ser lo suficientemente robusto y de un material resistente para poder soportar los diferentes impactos a los cuales será sometido en el campo de trabajo. Por el lado electrónico, el sistema cuenta con un control de motores, tanto para velocidad y posición; control de corriente del actuador, visión por computadora, etc. En la competencia mundial de RoboSoccer, se tiene un equipo de robots los cuales tiene que trabajar de forma cooperativa, por lo cual, la implementación de un sistema de control y programación es necesaria para el correcto funcionamiento del robot. Por lo mencionado anteriormente, la plataforma que se presenta tiene un amplio campo de aplicaciones, ya que, la solución al reto presentado en la competencia puede variar, ya sea para aplicar una mejora o resolver el problema desde otro punto de vista. Por lo tanto, estamos ante una plataforma educativa en la cual los alumnos de pregrado de la especialidad de ingeniería mecatrónica pueden desarrollar sus habilidades técnicas en un sistema de alto nivel competitivo a en un ámbito internacional, lo cual, generaría una mejora en la aplicación de los conceptos aprendidos en clase.Tesi

Towards a bionic bat: A biomimetic investigation of active sensing, Doppler-shift estimation, and ear morphology design for mobile robots.

Institute of Perception, Action and BehaviourSo-called CF-FM bats are highly mobile creatures who emit long calls in which much of the energy is concentrated in a single frequency. These bats face sensor interpretation problems very similar to those of mobile robots provided with ultrasonic sensors, while navigating in cluttered environments. This dissertation presents biologically inspired engineering on the use of narrowband Sonar in mobile robotics. It replicates, using robotics as a modelling medium, how CF-FM bats process and use the constant frequency part of their emitted call for several tasks, aiming to improve the design and use of narrowband ultrasonic sensors for mobile robot navigation. The experimental platform for the work is RoBat, the biomimetic sonarhead designed by Peremans and Hallam, mounted on a commercial mobile platform as part of the work reported in this dissertation. System integration, including signal processing capabilities inspired by the bat’s auditory system and closed loop control of both sonarhead and mobile base movements, was designed and implemented. The result is a versatile tool for studying the relationship between environmental features, their acoustic correlates and the cues computable from them, in the context of both static, and dynamic real-time closed loop, behaviour. Two models of the signal processing performed by the bat’s cochlea were implemented, based on sets of bandpass filters followed by full-wave rectification and low-pass filtering. One filterbank uses Butterworth filters whose centre frequencies vary linearly across the set. The alternative filterbank uses gammatone filters, with centre frequencies varying non-linearly across the set. Two methods of estimating Doppler-shift from the return echoes after cochlear signal processing were implemented. The first was a simple energy-weighted average of filter centre frequencies. The second was a novel neural network-based technique. Each method was tested with each of the cochlear models, and evaluated in the context of several dynamic tasks in which RoBat was moved at different velocities towards stationary echo sources such as walls and posts. Overall, the performance of the linear filterbank was more consistent than the gammatone. The same applies to the ANN, with consistently better noise performance than the weighted average. The effect of multiple reflectors contained in a single echo was also analysed in terms of error in Doppler-shift estimation assuming a single wider reflector. Inspired by the Doppler-shift compensation and obstacle avoidance behaviours found in CF-FM bats, a Doppler-based controller suitable for collision detection and convoy navigation in robots was devised and implemented in RoBat. The performance of the controller is satisfactory despite low Doppler-shift resolution caused by lower velocity of the robot when compared to real bats. Barshan’s and Kuc’s 2D object localisation method was implemented and adapted to the geometry of RoBat’s sonarhead. Different TOF estimation methods were tested, the parabola fitting being the most accurate. Arc scanning, the ear movement technique to recover elevation cues proposed by Walker, and tested in simulation by her, Peremans and Hallam, was here implemented on RoBat, and integrated with Barshan’s and Kuc’s method in a preliminary narrowband 3D tracker. Finally, joint work with Kim, K¨ampchen and Hallam on designing optimal reflector surfaces inspired by the CF-FM bat’s large pinnae is presented. Genetic algorithms are used for improving the current echolocating capabilities of the sonarhead for both arc scanning and IID behaviours. Multiple reflectors around the transducer using a simple ray light-like model of sound propagation are evolved. Results show phase cancellation problems and the need of a more complete model of wave propagation. Inspired by a physical model of sound diffraction and reflections in the human concha a new model is devised and used to evolve pinnae surfaces made of finite elements. Some interesting paraboloid shapes are obtained, improving performance significantly with respect to the bare transducer