Plataformas interactivas de experimentación virtual y remota : aplicaciones de control y robótica

摘要

La educacion a distancia es la modalidad educativa en la cual los estudiantes y el profesor no necesitan compartir el mismo espacio fisico durante el proceso de ensenanza-aprendizaje. A partir de la decada de los 90 con el desarrollo de las redes de comunicaciones e Internet se hace cada vez mas patente la emergencia de un nuevo modelo de educacion, que muchos creen que va a hacer converger la educacion presencial o tradicional y la educacion a distancia, influido directamente por las Tecnologias de la Informacion y las Comunicaciones (TICs). En la actualidad muchas universidades usan la educacion a distancia como metodo en proceso de ensenanza aprendizaje en varias especialidades. En este contexto los experimentos de laboratorio pueden ser adaptados para que los estudiantes puedan acceder a ellos a traves de Internet. Ademas las practicas de laboratorio pueden ser complementadas con una simulacion del proceso al que el estudiante se enfrentara durante la experimentacion con la planta real. Este tipo de aplicaciones que poseen una simulacion del proceso y posibilitan el acceso a plantas reales de forma remota, son conocidos en el mundo de la educacion en ingenieria como laboratorios virtuales y remotos. Los resultados de esta Tesis Doctoral incluyen la creacion de plataformas que permiten la realizacion de laboratorios virtuales y remotos en un ambiente interactivo. Sus principales fines son pedagogicos y tienen un gran impacto en la ensenanza de ingenieria de control. Las plataformas desarrolladas son las siguientes: - Plataforma para el desarrollo de experimentos de control: Consiste en una potente herramienta completamente operativa que proporciona una simulacion de los sistemas bola y aro y bola y plato asi como la conexion con una planta real que representa a cada uno de estos sistemas para su control a traves de Internet. - Plataforma para experimentos con robot moviles: Consiste en dos laboratorios virtuales y remotos disponibles para realizar experimentos de control de formacion de robots moviles con evasion de obstaculos y sistemas multi-agente. Para el desarrollo de estas plataformas se han disenado e implementado un conjunto de aplicaciones de software que interactuan entre si y con el hardware, obteniendose como resultado herramientas de gran utilidad para el desarrollo de practicas de laboratorio. Estas aplicaciones se mencionan a continuacion: - Simulacion interactiva del sistema bola y aro empleando EJS. Esta aplicacion actua como cliente en esta plataforma. - Aplicacion que controla la planta piloto bola y aro desarrollada en MATLAB. - Simulacion interactiva en 3D del sistema bola y plato empleando EJS. Esta aplicacion actua como cliente en esta plataforma. - Interfaz de comunicacion entre Java y Visual C# para la comunicacion con la planta real del sistema bola y plato. - Simulador para experimentos de control de formacion de robots moviles. - Aplicacion Moway Server que permite obtiene las posiciones de los robots y la envia de forma inalambrica a cada uno de ellos. Esta aplicacion actua como servidor en esta plataforma. - Programa que se ejecutan en cada uno de los robots moviles, dependiendo de su papel en la formacion (maestro o esclavo). Estas aplicaciones tambien forman parte del lado del servidor en esta plataforma. - Interfaz entre el simulador y la aplicacion Moway Server. Esta interfaz es la implementacion del protocolo TCP para la comunicacion entre Java y Visual C#. - Aplicacion cliente del laboratorio remoto con robots Surveyor SRV-1 desarrollada en EJS. Permite la interaccion con el laboratorio remoto de control de formacion de robots. Estas plataformas se encuentran integradas en UNEDLabs que es una red de laboratorios virtuales y remotos que estan disponibles para la realizacion de practicas de laboratorio.