Chad Rose demuestra el funcionamiento de la paleta háptica a estudiantes universitarios.
Cuando se hace con las herramientas adecuadas, el aprendizaje práctico puede ser la mejor manera de ayudar a los estudiantes a entender el plan de estudios, especialmente en los campos de la ingeniería. Desde su desarrollo en 2006, la paleta háptica se ha convertido en un elemento básico del curso de Modelado de Sistemas Dinámicos de la Universidad de Rice, impartido por la Dra. Marcia O'Malley. La paleta háptica es un sencillo dispositivo de un grado de libertad con un mango móvil que puede girar hacia delante y hacia atrás. Los sensores magnéticos pueden seguir la posición del mango en tiempo real. La parte inferior del dispositivo tiene un motor de corriente continua con un accionamiento por fricción que entra en contacto con la base del mango. Los estudiantes de tercer año de ingeniería mecánica utilizan la paleta háptica en el laboratorio para experimentar con sistemas dinámicos reales y reforzar y ampliar su comprensión del material presentado en sus clases.
Las versiones de paletas hápticas de 2006, 2012 y 2014.
Toda la parte de laboratorio del curso de Modelado de Sistemas Dinámicos, impartido por estudiantes de posgrado, está estructurada en torno a la paleta háptica. El primer ejercicio presenta a los estudiantes el dispositivo y les hace calcular la inercia de la paleta y la constante de par del motor a partir de sus datos experimentales. Los ejercicios posteriores incluyen la introducción de los amplificadores operacionales, el análisis de las respuestas de primer y segundo orden y la determinación de la amortiguación del motor. El laboratorio llega al ejercicio final, en el que los alumnos realizan la teleoperación con dos de los sistemas conectados entre sí.
La eficacia de la paleta como herramienta de aprendizaje se ha extendido incluso más allá del plan de estudios del curso; los estudiantes la utilizan en varios programas de divulgación diseñados para involucrar a estudiantes de K-12 de diferentes orígenes en la robótica y la ingeniería en general. Además, la Dra. O'Malley y sus estudiantes, Chad Rose y James French, hicieron una demostración del dispositivo en una presentación de National Instruments. Aunque el dispositivo puede parecer sencillo a primera vista, su capacidad para enriquecer la educación de los estudiantes parece no tener límites.
El módulo de la bola y la viga se fijan a la base de la pala.
La Universidad de Rice ha visto varias iteraciones de la paleta desde su debut. El estudiante de posgrado Chad Rose se puso en contacto por primera vez con ADVANCED Motion Controls en septiembre de 2015. Él y su compañero de posgrado Craig McDonald estaban trabajando con el Dr. O'Malley para simplificar el control del motor de la pala, de modo que los estudiantes no tuvieran que preocuparse de modelar la dinámica eléctrica del motor. Para conseguirlo, necesitaban un servoaccionamiento con control de corriente. AMC proporcionó al equipo un accionamiento 12A8M con descuento y dos accionamientos 10A8 gratuitos. Desde entonces, el Dr. O'Malley y Chad han seguido trabajando en la paleta háptica y siempre se ponen en contacto con AMC cuando quieren construir más unidades o ampliar el laboratorio.
El rediseño más reciente de la paleta fue realizado por el Dr. O'Malley, Chad y Nathan Bucki. Los tres crearon un módulo de bolas y vigas para el dispositivo, que permite analizar sistemas mecánicos más complejos. La adición de módulos intercambiables a la base de la pala abre un nuevo reino de posibilidades, que estamos deseando ver. Afortunadamente, las brillantes mentes que trabajan en la paleta háptica esperan que el proyecto continúe durante muchos años. Estamos impacientes por ver qué es lo siguiente, pero hasta entonces, nos quitamos el sombrero ante los estudiantes y profesores de la Universidad de Rice que han mejorado esta maravillosa experiencia de aprendizaje práctico.
La fuente de alimentación y el amplificador AMC 12A8 con la paleta háptica.
"El programa de extensión universitaria de AMC nos ha dado acceso a recursos que simplifican el control de los motores de corriente continua, lo que permite a los estudiantes centrarse en el aprendizaje de conceptos básicos de dinámica y control. Además, con el patrocinio, hemos podido ampliar el número de estaciones de laboratorio, para aumentar el tiempo "práctico" de los estudiantes con las palas hápticas a muy bajo coste, y disponer de palas hápticas que podemos desplegar para demostraciones en eventos de divulgación o como prototipos en otros cursos."
- Chad Rose
