Plataformas interactivas de experimentación virtual y remotaaplicaciones de control y robótica

Resumen

La educación a distancia es la modalidad educativa en la cual los estudiantes y el profesor no necesitan compartir el mismo espacio físico durante el proceso de enseñanza-aprendizaje. A partir de la década de los 90 con el desarrollo de las redes de comunicaciones e Internet se hace cada vez más patente la emergencia de un nuevo modelo de educación, que muchos creen que va a hacer converger la educación presencial o tradicional y la educación a distancia, influido directamente por las Tecnologías de la Información y las Comunicaciones (TICs). En la actualidad muchas universidades usan la educación a distancia como método en proceso de enseñanza aprendizaje en varias especialidades. En este contexto los experimentos de laboratorio pueden ser adaptados para que los estudiantes puedan acceder a ellos a través de Internet. Además las prácticas de laboratorio pueden ser complementadas con una simulación del proceso al que el estudiante se enfrentará durante la experimentación con la planta real. Este tipo de aplicaciones que poseen una simulación del proceso y posibilitan el acceso a plantas reales de forma remota, son conocidos en el mundo de la educación en ingeniería como laboratorios virtuales y remotos. Los resultados de esta Tesis Doctoral incluyen la creación de plataformas que permiten la realización de laboratorios virtuales y remotos en un ambiente interactivo. Sus principales fines son pedagógicos y tienen un gran impacto en la enseñanza de ingeniería 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 simulación de los sistemas bola y aro y bola y plato así como la conexión con una planta real que representa a cada uno de estos sistemas para su control a través de Internet. - Plataforma para experimentos con robot móviles: Consiste en dos laboratorios virtuales y remotos disponibles para realizar experimentos de control de formación de robots móviles con evasión de obstáculos y sistemas multi-agente. Para el desarrollo de estas plataformas se han diseñado e implementado un conjunto de aplicaciones de software que interactúan entre sí y con el hardware, obteniéndose como resultado herramientas de gran utilidad para el desarrollo de prácticas de laboratorio. Estas aplicaciones se mencionan a continuación: - Simulación interactiva del sistema bola y aro empleando EJS. Esta aplicación actúa como cliente en esta plataforma. - Aplicación que controla la planta piloto bola y aro desarrollada en MATLAB. - Simulación interactiva en 3D del sistema bola y plato empleando EJS. Esta aplicación actúa como cliente en esta plataforma. - Interfaz de comunicación entre Java y Visual C# para la comunicación con la planta real del sistema bola y plato. - Simulador para experimentos de control de formación de robots móviles. - Aplicación Moway Server que permite obtiene las posiciones de los robots y la envía de forma inalámbrica a cada uno de ellos. Esta aplicación actúa como servidor en esta plataforma. - Programa que se ejecutan en cada uno de los robots móviles, dependiendo de su papel en la formación (maestro o esclavo). Estas aplicaciones también forman parte del lado del servidor en esta plataforma. - Interfaz entre el simulador y la aplicación Moway Server. Esta interfaz es la implementación del protocolo TCP para la comunicación entre Java y Visual C#. - Aplicación cliente del laboratorio remoto con robots Surveyor SRV-1 desarrollada en EJS. Permite la interacción con el laboratorio remoto de control de formación de robots. Estas plataformas se encuentran integradas en UNEDLabs que es una red de laboratorios virtuales y remotos que están disponibles para la realización de prácticas de laboratorio.