Andrés Mejías Borrero

Transcripción

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2 Ubicación de la Tesis y Concepto de La Tesis se sitúa en la línea de investigación dedicada a la Educación en Ingeniería dentro del Grupo de Investigación Control y Robótica (TEP 192). El laboratorio Remoto Aumentado que propone esta Tesis se define como un sistema de interacción, dentro del esquema de experimentación remota definida en la línea de investigación reseñada.

3 Objetivos de la Tesis Explorar las posibilidades de las técnicas de Realidad Aumentada (RA) en la experimentación remota. Motivar al alumno minimizando la sensación de falta de contacto directo de éste con el material de experimentación. Incorporar prácticas de laboratorio tradicionalmente realizadas sólo de forma presencial al laboratorio remoto mediante técnicas de RA. Desligar la labor docente de la de desarrollo para motivar al profesor a utilizar el laboratorio remoto.

4 El LRA aplicado a la enseñanza de la Ingeniería Para demostrar sus capacidades, se desarrollaron inicialmente tres tipos de prácticas de laboratorio con características y problemática diferente: para el diseño digital basado en VHDL (Very High Speed Integrated Circuits - Hardware Description Language). para el diseño digital basado en conexión de circuitos integrados. para robótica móvil.

5 El LRA aplicado a la enseñanza del diseño digital basado en FPGAs La enseñanza del diseño digital moderno para el ingeniero está sustentada por los lenguajes de descripción de hardware, como por ejemplo VHDL o Verilog. El desarrollo curricular de esta materia se complementa en el laboratorio con montajes de sistemas basados en circuitos integrados de baja y media escala de integración.

6 El LRA aplicado a la enseñanza del diseño digital basado en FPGAs Sistema experimental en el laboratorio

7 El LRA aplicado a la enseñanza del diseño digital basado en FPGAs Diseño e implementación usando el LRA: similar al laboratorio presencial. Síntesis Simulación Programación

8 El LRA aplicado a la enseñanza del diseño digital basado en FPGAs Flujo de vídeo desde el laboratorio y aplicación para el LRA Imagen captada por la cámara situada en el laboratorio Imagen que ve el alumno trabajando con el LRA

9 El LRA aplicado a la enseñanza del diseño digital basado en FPGAs Control de modelos virtuales desde hardware

10 El LRA aplicado a la enseñanza del diseño digital basado en FPGAs Generación automática de aplicaciones para el LRA (Diseño digital basado en VHDL) El profesor sólo tiene que proporcionar datos de configuración, el generador construye la aplicación del LRA completa para el alumno.

11 El LRA para el diseño digital basado en conexión de circuitos integrados Un ejemplo de panel didáctico de laboratorio para las prácticas básicas de diseño digital

12 El LRA para el diseño digital basado en conexión de circuitos integrados Sistema experimental en el laboratorio

13 El LRA para el diseño digital basado en conexión de circuitos integrados La aplicación del LRA desde el punto de vista del alumno

14 El LRA para el diseño digital basado en conexión de circuitos integrados Detección de errores de conexión

15 El LRA para Robótica Móvil Sensores y cuerpo virtuales del robot

16 Desarrollo actual del LRA Líneas de trabajo que se han llevado a cabo 1. Integrar el sistema de interacción en el LMS (Moodle), usando como framework para desarrollarlo Easy Java Simulations (EJS). 2. Dotar a esta herramienta de módulos (Elements) que añaden las funcionalidades necesarias para realizar laboratorios remotos fácilmente: 3. Acceso a hardware de bajo coste (Arduino, Phidgets) Sistema completo de Realidad Aumentada. Cliente del Sistema de comunicaciones SARLAB que gestiona el acceso al laboratorio remoto. Otras funcionalidades (ModBus). Diseño de sistemas de control remoto de la alimentación eléctrica del laboratorio (mayor eficiencia energética).

17 Ejemplos de prácticas de laboratorio con el LRA 1. Diseño de Sistemas Digitales mediante VHDL en FPGAs

18 Ejemplos de prácticas de laboratorio con el LRA 2. Ensayos en Máquinas Eléctricas Determinación del modelo lineal de la máquina síncrona mediante los ensayos de vacío y de cortocircuito.

19 Ejemplos de prácticas de laboratorio con el LRA 3. Autómata Industrial con planta de laboratorio (I) Prácticas en autómata industrial con planta de laboratorio real. Podemos enriquecer las prácticas remotas mediante el uso de la Realidad Aumentada.

20 Ejemplos de prácticas de laboratorio con el LRA 3. Autómata Industrial con planta de laboratorio (II) La práctica es ahora el diseño de una parte de una planta embotelladora, concretamente la colocación del tapón y de la etiqueta.

21 Ejemplos de prácticas de laboratorio con el LRA 3. Autómata Industrial con planta de laboratorio (III) El alumno puede visualizar el funcionamiento que debe programar en el autómata. El tamaño, localización y perspectiva de los objetos tridimensionales son calculados automáticamente por el sistema de Realidad Aumentada.

22 Ejemplos de prácticas de laboratorio con el LRA 4. Ajuste de un controlador PID para control de velocidad/posición En esta práctica el alumno debe usar diferentes métodos para ajustar el controlador PID.

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