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Título :	ELEMENTOS DIDACTICOS PARA EL FORTALECIMIENTO DE LA ENSEÑANZA EN AUTOMATIZACION Y ROBOTICA
Autor :	CASTRO DIAZ, JOSE DANIEL MANCILLA ALONSO, HUMBERTO
Fecha de publicación :	2023
URI :	https://www.innovacioneducativa.unam.mx:8443/jspui/handle/123456789/8745
metadata.dc.contributor.responsible:	CASTRO DIAZ, JOSE DANIEL
metadata.dcterms.callforproject:	2023
metadata.dc.coverage.temporal:	2022-2024
metadata.dcterms.educationLevel:	Licenciatura
metadata.dcterms.educationLevel.SEP:	nivel superior
metadata.dc.description.objective:	Objetivo general: Diseñar y generar elementos didácticos como prácticas, guías y tutoriales, que apoyen el proceso de enseñanza-aprendizaje en las asignaturas que involucran a las disciplinas de Automatización y Robótica y que son impartidas en las carreras de Ingeniería Mecánica, Ingeniería en Computación, Ingeniería Industrial e Ingeniería Eléctrica Electrónica de la Facultad de Estudios Superiores Aragón. Dicho material combinará contenido teórico y práctico, haciendo que las y los alumnos adopten una postura activa durante su formación mediante el desarrollo de proyectos y el planteamiento de soluciones a problemas reales presentes en la industria. Se pretende que el material fomente la autorregulación del estudiante y permita al profesor tomar el papel de facilitador del aprendizaje. Objetivos especificos: 1. Generar elementos didácticos (guías de clase) que le permitan al estudiante conocer los fundamentos teóricos de la Automatización y la Robótica y que planteen problemas que involucren conceptos de Ciencias Básicas. 2. Generar elementos didácticos (videos tutoriales) que le permitan al estudiante realizar simulaciones digitales de los sistemas estudiados teóricamente y relacionar los conceptos de Ciencias Básicas con los de Ciencias de la Ingeniería. 3. Generar elementos didácticos (prácticas) que le permitan al estudiante, a través de la utilización de material de fácil acceso, implementar prototipos en donde identifique y aplique los conceptos de Ciencias de la Ingeniería aprendidos previamente. 4. Desarrollar un banco de archivos que contenga los diseños mecánicos de eslabones de robots seriales y paralelos con el fin de que los alumnos pueden modificarlos, adaptarlos o mejorarlos para posteriormente imprimirlos en 3D. 5. Desarrollar un banco de archivos que contenga los diseños de circuitos electrónicos con los que los estudiantes instrumentarán y controlarán procesos automáticos y robots manipuladores. 6. Desarrollar una estación de manufactura, a pequela escala, que contenga un robot paralelo y un robot serial con el fin de ejemplificar el proceso de instrumentación, puesta en funcionamiento y control de celdas experimentales. Se desarrollar un manual de usuario para el banco de pruebas que podrá ser usado tanto por alumnos como profesores de forma conjunta e individual. 8. Formar recursos humanos de alto nivel, tanto estudiantes como profesores, que comprendan e integren los enfoques de diseño-teórico y técnico-práctico para operar sistemas automáticos y robots manipuladores. 9. Divulgar los resultados obtenidos mediante la asistencia a eventos académicos.
metadata.dc.description.strategies:	El primer año del proyecto estará orientado al enfoque diseño-teórico. Para alcanzar los objetivos planteados en este caso se llevarán a cabo las siguientes actividades de manera paralela: 1. Se analizarán de manera teórica un robots serial y uno paralelo para obtener su cinemática directa, cinemática inversa, Jacobiano y modelo dinámico haciendo uso del material bibliográfico disponible. Para ello, se aplicarán conceptos de las asignaturas de Ciencias Básicas como Calculo Diferencial e Integral, Geometría Analítica, Álgebra Lineal, Ecuaciones Diferenciales, Fundamentos de Mecánica (L) y Cinemática y Dinámica (L). Una vez obtenidos sus modelos, se elaborarán esquemas en CAD que serán incluidos en las guías de clase correspondientes. En dichas guías también se incluirá de forma sistemática ejemplos sencillos que ayuden al alumno a integrar los conceptos teóricos y orientarlos hacia el proceso de diseño de robots manipuladores. 2. Se diseñarán prácticas y tutoriales que guíen al estudiante en la simulación en Simulink de Matlab de los modelos obtenidos en el punto anterior y así poder comprobar su funcionamiento, antes de pasar a la etapa de implementación. El conocimiento generado se aplicará directamente en la asignatura Robótica. 3. Se reafirmarán y aplicarán los conceptos de materias de Ciencias de la Ingeniería como Sistemas de Control (L), Instrumetación y Control, Diseño Lógico (L) así como Microprocesadores y Microcontroladores (L) para diseñar e implementar prototipos de automatizados a pequeña escala que incluyan robots manipuladores impresos en 3D. De este trabajo se generarán prácticas y tutoriales que guíen al alumno paso a paso, desde el diseño y elección de componentes hasta la puesta en marcha de los sistemas. El segundo año del proyecto estará orientado al enfoque técnico-práctico. Para alcanzar los objetivos planteados en este caso, se llevarán a cabo las siguientes actividades de manera paralela: 1. Se elaborarán manuales de operación del equipo disponible en los laboratorios de automatización de la FES Aragón pero orientados a su integración en procesos industriales a pequeña escala. 2. Se elaborarán prácticas que guíen al alumno en el desarrollo de simulaciones digitales en la versión gratuita del software FluidSim de Festo, S7-PLCSIM de Siemens y RoboDK (que incluye robots de las marcas ABB, Kuka, Universal Robots, etc.). Esto con el objetivo de aprender los procedimientos estandarizados para la utilización de equipo comercial de dichas marcas. 3. Se integrará una estación de manufactura que incluya un robot serial y uno paralelo con el fin de que el estudiante diseñe y controle procesos similares a los que encontrará en la industria. Se elaborará un manual para el manejo de dicha estación. Los elementos didácticos de los tres puntos anteriores tienen aplicación directa en las asignaturas Robótica, Automatización de Procesos (L), Automatización Industrial así como en Automatización y Robótica.
metadata.dc.description.goals:	Metas 1er año: Para fortalecer enfoque diseño-teórico se plantean las siguientes metas para el primer año: 1. Generación de guías de clase acerca de la aplicación de los conceptos de Ciencias Básicas en el Diseño de robots manipuladores. 2. Generación de guías de clase acerca del proceso de instrumentación y control de motores de corriente directa y a pasos, base para la comprensión del funcionamiento de robots manipuladores. 3. Generación de prácticas de laboratorio que apoyen en el manejo e integración del PLC SLC 500 de Allen Bradley en procesos industriales a pequeña escala. 4. Generación de recursos humanos de alto nivel a través de asesoría en servicio social y dirección de, al menos, una tesis de licenciatura 5. Integración de un banco de archivos con los diseños mecánicos de eslabones de robots seriales y paralelos generados por los alumnos para su impresión en 3D. 6. Integración de un banco de archivos con los diseños de circuitos electrónicos generados por los alumnos para su posterior implementación en placas de PCB. 7. Generación de videos tutoriales para la simulación de robots industriales en Simulink y RoboDK que serán integrandos al repositorio de Objetos de Aprendizaje de la FES Aragón. Metas 2do año: Para fortalecer el enfoque técnico-práctico se plantean las siguientes metas para el segundo año: 1. Generación de recursos humanos de alto nivel a través de asesoría en servicio social y dirección de, al menos, una tesis de licenciatura. 2. Planteamiento de un estudio de caso para la automatización de un proceso industrial de una planta pequeña. 3. Implementación de una celda de manufactura, a pequeña escala, que contenga un robot serial y uno paralelo. 4. Elaboración de un manual técnico para la operación de la celda de manufactura del punto anterior. 5. Organización de un foro en donde se inviten a especialistas en Automatización y Robótica. 6. Presentación de los resultados del proyecto en un congreso nacional.
metadata.dc.description.selfAssessment:	El proyecto se llevó a cabo de la manera planeada en un inicio, dedicando el primer periodo a desarrollar el material necesario para abordar los temas con el enfoque teórico/diseño y el segundo periodo con el enfoque práctico/técnico. Sin embargo, ambos enfoques se conjugaron desde el primer año dándole una mayor relevancia a la parte práctica debido el gran interés de los alumnos que participaron en el proyecto. En cuanto a este aspecto, es importante señalar el importante número de alumnos que se integraron durante los dos periodos considerados. Muchos de ellos recibieron beca de licenciatura debido a su buen desempeño, pero sobre todo a su interés en la automatización y la robótica. Adicionalmente, se dirigieron tesis de licenciatura que serán la base del desarrollo de proyectos a mediano y largo plazo en automatización y robótica. Esto garantiza que el proyecto implicó la formación de recursos humanos de alto nivel que trabajaron temas relevantes de ambas disciplinas. También es importante destacar que el proyecto recibió apoyo adicional a través de la dirección de la Facultad, lo que permitió la adquisición de un PLC ControlLogix 5580 de uso industrial, con un precio en el mercado cercano a un millón de pesos. Se tiene pensado que este dispositivo potencie las capacidades de las y los estudiantes para enfrentarse a los desafíos actuales de la industria en el área de la automatización. Durante el desarrollo del proyecto se establecieron las bases necesarias para el uso del controlador, mismas que se materializaron en prácticas de laboratorio. Desde octubre de 2023, mediante la iniciativa del responsable, el proyecto fue albergado en un espacio de reciente creación dentro del Centro Tecnológico Aragón: el Laboratorio de Automatización y Robótica - Sistemas Energéticos (LARSE). Esto se considera un logro obtenido gracias a la realización del proyecto ya que, en un inicio, era necesaria una infraestructura especialmente dedicada a las disciplinas correspondientes y con las que no contaba la FES Aragón. En este espacio se resguarda el equipo adquirido, además de que permitió a los alumnos trabajar en las plataformas experimentales desarrolladas. Un aspecto que afectó la última fase del proyecto fue que la Facultad tuvo un paro de labores del 25 de febrero al 23 de marzo de 2024. Esto impidió llevar a cabo los últimos ajustes y arreglos de las plataformas experimentales comprometidas ya que éstas permanecieron en las instalaciones del Centro Tecnológico Aragón. En consecuencia, no se pudieron documentar extensivamente los resultados obtenidos de estos y otros productos. En conclusión, se obtuvieron los resultados esperados y varios más, formando un grupo de trabajo sólido de estudiantes y profesores. Una vez culminado, el trabajo es susceptible a mejorarse y continuarse a través de otros proyectos, ya sean PAPIME o PAPIIT, dado que la automatización y la robótica son disciplinas indiscutiblemente predominantes en la actualidad.
metadata.dcterms.provenance:	Facultad de Estudios Superiores (FES) Aragón
metadata.dc.subject.DGAPA:	Ingenierías
metadata.dc.type:	Proyecto PAPIME
metadata.dc.contributor.coresponsible:	MANCILLA ALONSO, HUMBERTO
Aparece en las colecciones:	1. Área de las Ciencias Físico Matemáticas y de las Ingenierías

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