Memoria ID-0317. Ayudas de la Universidad de Salamanca para la innovación docente, curso 2014-2015

García Vasallo, Beatriz

Martín Martínez, María Jesús

Pascual Corral, Elena

Rengel Estévez, Raúl

Spanish

Memoria ID-0317. Ayudas de la Universidad de Salamanca para la innovación docente, curso 2014-2015.El objetivo principal de este Proyecto de Innovación Docente ha sido la actualización
de las actividades prácticas de la asignatura Electrónica de los Sistemas Mecánicos tomando
como fundamento diferentes actividades orientadas a la comprensión de los diferentes
elementos que forman parte de la configuración de un dron (cuadricóptero). Se trata de una
asignatura optativa de 3 ECTS que se imparte en el segundo cuatrimestre del cuarto curso del
Grado en Ingeniería Mecánica en la Escuela Politécnica Superior de Zamora. En esta asignatura
los alumnos adquieren conocimientos especializados relacionados con la integración de la
mecánica y la electrónica (Mecatrónica); en particular, se incluye el uso de microcontroladores
para el control de sistemas que incluyen sensores y actuadores. Esta asignatura fue impartida por primera vez en el curso académico 2013‐2014, y con la experiencia adquirida, hemos
pretendido una renovación de la misma.  
La parte práctica de la asignatura abarca 1,5 ECTS, y se divide en una parte de
aprendizaje en grupos pequeños (de dos integrantes por puesto de trabajo) y una parte final
orientada al desarrollo de un pequeño proyecto que recibe el nombre de mini‐proyecto. Esta
forma de proceder, cercana al Aprendizaje Basado en Proyectos (ABP), acerca a los estudiantes
al contexto de la práctica profesional y supone un aumento en la motivación de cada uno de
ellos en este trabajo. Una parte fundamental de las prácticas incluyen el uso de la plataforma
de electrónica abierta Arduino junto con el uso de placas de experimentación adecuadas y la
implementación de determinados sistemas. En este contexto, se ha propuesto como
innovación docente la inclusión de un proyecto común para todo el grupo basado en el diseño
y construcción de un cuadricóptero controlado mediante Arduino, aparte de otros mini‐
proyectos posibles. Este proyecto se basa en la comprensión del funcionamiento de un
cuadricóptero mediante un aprendizaje colaborativo y asequible suficientemente complejo
como para mostrar todo el potencial de los conocimientos que pueden ir adquiriendo los
alumnos. Esta propuesta ha influido fundamentalmente en la motivación que tienen los
estudiantes a la hora de realizar trabajos en Mecatrónica.
Como ya hemos mencionado, nuestra metodología tiende cada vez más al ABP, de
manera que uno de los objetivos principales que se han pretendido conseguir es la autonomía
de cada estudiante en la realización de mini‐proyectos similares basado en la propia búsqueda
de conocimiento y superación de dificultades. El impacto en la docencia de la asignatura ha
sido determinante y altamente innovador en su globalidad, pues supone el esfuerzo
coordinado entre pequeños grupos de trabajo para la elaboración de un proyecto conjunto,
emulando la práctica profesional futura. No obstante, debido a la falta de material que supuso
el recorte en el presupuesto demandado, no he ha podido finalizar la puesta a punto del
cuadricóptero, si bien tanto el diseño como la comprensión del problema han actuado como
un gran elemento de motivación para la mayor parte del alumnado, lo cual ha supuesto la
consecución del objetivo principal del proyecto

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VICERRECTORADO DE DOCENCIA    Patio de Escuelas, nº 1 37071 ‐ Salamanca    Informe final: Proyecto de Innovación Docente ID2014/0317  “Diseño  y  fabricación  de  un  cuadricóptero  en  la asignatura Electrónica de  los Sistemas Mecánicos  (Grado en  Ingeniería  Mecánica)  mediante  el  acercamiento  al Aprendizaje Basado en Proyectos”       Participantes:   Beatriz García Vasallo Elena Pascual Corral Raúl Rengel Estévez María Jesús Martín Martínez  Escuela Politécnica Superior de Zamora Departamento de Física Aplicada     1     Datos del proyecto de innovación docente  TÍTULO: Diseño y  fabricación de un cuadricóptero en  la asignatura Electrónica de  los Sistemas  Mecánicos  (Grado  en  Ingeniería  Mecánica)  mediante  el  acercamiento  al Aprendizaje Basado en Proyectos  REFERENCIA: ID2014/0317  PDI RESPONSABLE: Beatriz García Vasallo  CENTRO EN EL QUE SE HA LLEVADO A CABO EL PROYECTO: Escuela Politécnica Superior de Zamora  MIEMBROS DEL EQUIPO: BEATRIZ GARCÍA VASALLO ELENA PASCUAL CORRAL RAÚL RENGEL ESTÉVEZ MARÍA JESÚS MARTÍN MARTÍNEZ  DURACIÓN: CURSO ACADÉMICO 2014/15  SUBVENCIÓN CONCEDIDA: 190 €     Objetivos alcanzados El objetivo principal de este Proyecto de  Innovación Docente ha sido  la actualización de  las actividades prácticas de  la asignatura Electrónica de  los Sistemas Mecánicos  tomando como  fundamento  diferentes  actividades  orientadas  a  la  comprensión  de  los  diferentes elementos que forman parte de  la configuración de un dron (cuadricóptero). Se trata de una asignatura optativa de 3 ECTS que se imparte en el segundo cuatrimestre del cuarto curso del Grado en Ingeniería Mecánica en la Escuela Politécnica Superior de Zamora. En esta asignatura los  alumnos  adquieren  conocimientos  especializados  relacionados  con  la  integración  de  la mecánica y la electrónica (Mecatrónica); en particular, se incluye el uso de microcontroladores para el control de sistemas que incluyen sensores y actuadores. Esta asignatura fue impartida  2por  primera  vez  en  el  curso  académico  2013‐2014,  y  con  la  experiencia  adquirida,  hemos pretendido una renovación de la misma.  La  parte  práctica  de  la  asignatura  abarca  1,5  ECTS,  y  se  divide  en  una  parte  de aprendizaje en grupos pequeños (de dos  integrantes por puesto de trabajo) y una parte final orientada al desarrollo de un pequeño proyecto que recibe el nombre de mini‐proyecto. Esta forma de proceder, cercana al Aprendizaje Basado en Proyectos (ABP), acerca a los estudiantes al contexto de  la práctica profesional y supone un aumento en  la motivación de cada uno de ellos en este trabajo. Una parte fundamental de las prácticas incluyen el uso de la plataforma de electrónica abierta Arduino  junto con el uso de placas de experimentación adecuadas y  la implementación  de  determinados  sistemas.  En  este  contexto,  se  ha  propuesto  como innovación docente la inclusión de un proyecto común para todo el grupo basado en el diseño y  construcción  de  un  cuadricóptero  controlado  mediante  Arduino,  aparte  de  otros  mini‐proyectos  posibles.  Este  proyecto  se  basa  en  la  comprensión  del  funcionamiento  de  un cuadricóptero mediante  un  aprendizaje  colaborativo  y  asequible  suficientemente  complejo como  para mostrar  todo  el  potencial  de  los  conocimientos  que  pueden  ir  adquiriendo  los alumnos.  Esta  propuesta  ha  influido  fundamentalmente  en  la  motivación  que  tienen  los estudiantes a la hora de realizar trabajos en Mecatrónica. Como  ya  hemos mencionado,  nuestra metodología  tiende  cada  vez más  al ABP,  de manera que uno de los objetivos principales que se han pretendido conseguir es la autonomía de cada estudiante en la realización de mini‐proyectos similares basado en la propia búsqueda de conocimiento y superación de dificultades. El  impacto en  la docencia de  la asignatura ha sido  determinante  y  altamente  innovador  en  su  globalidad,  pues  supone  el  esfuerzo coordinado entre pequeños grupos de  trabajo para  la elaboración de un proyecto conjunto, emulando la práctica profesional futura. No obstante, debido a la falta de material que supuso el  recorte  en  el  presupuesto  demandado,  no  he  ha  podido  finalizar  la  puesta  a  punto  del cuadricóptero, si bien tanto el diseño como  la comprensión del problema han actuado como un  gran elemento de motivación para  la mayor parte del  alumnado,  lo  cual ha  supuesto  la consecución del objetivo principal del proyecto.  Actuaciones realizadas y valoración de los resultados obtenidos Para  la puesta a punto de un planteamiento atractivo y motivador del problema del cuadricóptero,  la  primera  parte  de  las  actuaciones  llevadas  a  cabo  incluye  el  uso  de  la plataforma  de  electrónica  abierta  Arduino  junto  con  el  uso  de  placas  de  experimentación adecuadas y  la  implementación de determinados sistemas conocidos previamente y que son  3imprescindibles  para  el  aprendizaje  del  entorno  y  programación  del  microcontrolador mencionado. Arduino es una plataforma de electrónica abierta para la creación de prototipos basada  en  software  y  hardware  flexible  y  fácil  de  usar  que  puede  adquirir  información  del entorno  mediante  diferentes  sensores  a  través  de  sus  conexiones  de  entrada  y  puede interactuar  con  el  entorno  que  le  rodea  controlando  luces,  motores  y  otros  actuadores. Igualmente, debido a su naturaleza como plataforma de código abierto y hardware  libre, así como de  su  aplicabilidad  inmediata para proyectos  sencillos,  resulta un  apoyo  ideal para  la docencia práctica en la asignatura Electrónica de los Sistemas Mecánicos.   Figura 1. Conexionado entre el microcontrolador Arduino y un acelerómetro en fase de pruebas. Posteriormente fue también empleado para la realización de un detector de movimientos sísmicos.  Una vez conocidos  los principales fundamentos teóricos y de programación por parte de  los  alumnos,  se  ha  propuesto  el  proyecto  común  para  todo  el  grupo  basado  en  la construcción  de  un  cuadricóptero  controlado  mediante  Arduino.  Con  la  reducción  del presupuesto no se ha podido adquirir  todos  los elementos necesarios para  la conclusión del cuadricóptero completo, no obstante, se ha adquirido el chasis necesario y se ha trabajado en el sistema de orientación mediante una  IMU  (Unidad de Medición  Inercial), que contenía un acelerómetro  (Figura  1)  y  un  giróscopo,  a  parte  de  un  barómetro,  y  del  sistema  de comunicación  inalámbrica mediante  XBee  (Figura  2).  Algunos  de  los  elementos  empleados habían  sido adquiridos previamente para otras asignaturas,  lo que afortunadamente nos ha acercado a la solución de la mayor parte del problema. Debido a esta limitación en cuanto a los recursos disponibles, la integración de los elementos estudiados y el control de motores en un cuadricóptero  funcional  y  autónomo  serán objeto de  futuras  actuaciones  en  el  curso 2015‐2016.  4  Figura 2. Conexionado entre el microcontrolador Arduino y un módulo de XBee programado como receptor.   Justificación económica En el presente proyecto se recibió una subvención de 190 € de  los 300 € inicialmente solicitados,  que  ha  sido  empleada  en  la  adquisición  de  componentes  básicos  para  la construcción del cuadricótero, especialmente del chasis. La parte mecánica es esencial para su control mediante  la parte electrónica. Varios elementos, especialmente sensores, han podido ser  empleados  porque  formaban  parte  del material  destinado  a  la  docencia  de  asignaturas similares del Área de Electrónica, aunque,  como ya hemos  señalado, han  faltado elementos para  crear  un  prototipo  completo  y  funcional,  por  lo  que  nos  hemos  centrado  en  analizar diversos  aspectos  por  separado  (comunicación  inalámbrica,  toma  de  datos  de  unidades  de medición inercial, control simplificado de motores, etc.). 

Diseño y fabricación de un cuadricóptero en la asignatura Electrónica de los Sistemas Mecánicos (Grado en Ingeniería Mecánica) mediante el acercamiento al Aprendizaje Basado en Proyectos

https://gredos.usal.es/bitstream/10366/126947/1/MID_14_317.pdf

Diseño y fabricación de un cuadricóptero en la asignatura Electrónica de los Sistemas Mecánicos (Grado en Ingeniería Mecánica) mediante el acercamiento al Aprendizaje Basado en Proyectos

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