Desarrollo de material didáctico y banco de pruebas para el fortalecimiento de la enseñanza en instrumentación y control, aplicando tecnologías IoT y Robótica.

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Título :	Desarrollo de material didáctico y banco de pruebas para el fortalecimiento de la enseñanza en instrumentación y control, aplicando tecnologías IoT y Robótica.
Autor :	MARTINEZ ZAMUDIO, PATRICIO
Fecha de publicación :	2019
Resumen :	En el presente proyecto se propone el desarrollo de material didáctico y un banco de pruebas para el fortalecimiento de la enseñanza en el área de instrumentación y control con el fin de introducir al alumno en tecnologías con potencial innovador y de alto impacto que actualmente se están utilizando en las industrias, como son las tecnologías IoT, Instrumentación virtual y Robótica, con el fin de reforzar los temas que se ven en el aula y extrapolarlos a problemas de aplicación en la instrumentación en ingeniería. Así como también en cumplimiento al plan de desarrollo. Dicho material reforzará los conocimientos adquiridos de los fenómenos y sistemas descritos teóricamente en la carrera de Ingeniería Eléctrica Electrónica en las materias: Medición e Instrumentación, Instrumentación Electrónica; en la carrera de Ingeniería Mecánica en las materias: Instrumentación y Control, Instrumentación de Procesos, Robótica; en la carrera de Ingeniería Industrial, en las materias: Instrumentación y Control, Automatización y Robótica y en la carrera de Ingeniería en Computación en las materias: Medición e Instrumentación, Robótica. Durante el desarrollo del presente proyecto se motivará a alumnos de Ingeniería Eléctrica Electrónica Ingeniería Mecánica, Ingeniería Industrial e Ingeniería en Computación a participar en el desarrollo de la instrumentación, con el fin de brindarles un espacio para aplicar los conocimientos adquiridos durante su carrera. Esto induce una colaboración entre las carreras para aumentar la gama de soluciones a distintos problemas concretos. Obteniendo así como resultados el diseño de instrumentación de procesos, el diseño de un banco de pruebas para realizar prácticas experimentales y un manual. Este banco de prueba será utilizado para comprender experimentalmente conceptos teóricos de la instrumentación que se pueden explicar con material de apoyo para el mejor entendimiento de los alumnos e introducirlos a las tecnologías con potencial innovador.
URI :	http://132.248.161.133:8080/jspui/handle/123456789/6174
metadata.dc.contributor.responsible:	MARTINEZ ZAMUDIO, PATRICIO
metadata.dc.coverage.temporal:	2019-2020
metadata.dcterms.educationLevel.SEP:	Licenciatura
metadata.dc.description.objective:	1. Desarrollar material didáctico en instrumentación basada en hardware. 2. Desarrollar material didáctico basada en software libre 3. Diseñar, construir e instrumentar un banco de pruebas. 4. Implementar la instrumentación desarrollada. 5. Desarrollar un manual para el uso del banco de pruebas 6. Publicar los resultados en un artículo internacional. 7. Formar recursos humanos una tesis de licenciatura
metadata.dc.description.hypothesis:	Es posible desarrollar material didáctico y un banco de pruebas para el fortalecimiento de la enseñanza en instrumentación y control, utilizando las recientes tecnologías libres por ejemplo Arduino, RaspberryPI, FPGA, Beaglebone, e interconectarlos con sensores tradicionales e inteligentes, aplicando tecnologías con potencial innovador y de alto impacto como IoT, Instrumentación virtual y Robótica, que están siendo aplicadas en distintas áreas. Con el fin de generar nuevas herramientas para la enseñanza y el desarrollo de habilidades en la formación profesional.
metadata.dc.description.strategies:	El presente proyecto se desarrolla en un año el cual está enfocado en generar material didáctico de instrumentación y control, utilizando tecnologías libres. El uso de tecnologías libres fomenta al ingeniero en formación a optimizar el hardware y software. Así mismo, mediante el diseño y construcción del banco de pruebas, se induce a una colaboración entre los alumnos de Ingeniería Mecánica, Ingeniería Eléctrica Electrónica, Ingeniería Industrial e Ingeniería en Computación, para desarrollar material didáctico que apoyen a la formación de ingenieros. Por lo tanto, en una primera etapa se requiere del diseño del sistema a instrumentar, que en este caso será un robot manipulador industrial del tipo serial antropomórfico, el cual habrá que instrumentar de sensores tradicionales (analógicos, digitales), transductores y sensores inteligentes. Una vez seleccionado los sensores, se desarrollarán los sistemas de medición, los sistemas de adquisición de datos, los sistemas de control y los sistemas de envío de datos vía remota. Se tomarán en cuenta todos los parámetros identificados del equipo y se procederá a genera los recursos didácticos para reforzar los conocimientos adquiridos, comprender los fenómenos físicos vistos en clase de forma teórica, en la carrera de Ingeniería Eléctrica Electrónica, en las materias: Medición e Instrumentación, Instrumentación Electrónica; en la carrera de Ingeniería Mecánica en las materias: Instrumentación y Control, Instrumentación de Procesos, Robótica; en la carrera de Ingeniería Industrial en las materias: Instrumentación y Control, Automatización y Robótica y en la carrera de Ingeniería en Computación en las materias: Medición e Instrumentación. Añadiendo al material desarrollado las tecnologías con potencial innovador y de alto impacto como son el internet de las cosas IoT. Una vez que se instrumenta y se tiene una base de datos (RaspBerryPi, FPGA, BeagleBone) de todos los parámetros del sistema instrumentado, se envían vía remota todos los datos del sensor a un servidor, para ser almacenados en la nube y poder ser enviados vía remota. De este trabajo se tendrá como resultado final un banco de pruebas con material didáctico para el fortalecimiento de la enseñanza en instrumentación y control aplicando tecnologías IoT y Robótica. Un artículo de carácter internacional donde se publicarán los resultados y una tesis de licenciatura. Desarrollar material didáctico y un banco de pruebas con tecnologías abiertas (Open Source), para el fortalecimiento de la enseñanza en instrumentación y control aplicando tecnologías con potencial innovador y de alto impacto como son: IoT y Robótica
metadata.dc.description.goals:	Se lograron las siguientes Metas. 1. Se desarrolló un banco de pruebas que consta de un manipulador instrumentado con sensores y actuadores, así como también se caracterizó a un actuador lineal por cuerda, teniendo como resultado material de apoyo para el fortalecimiento y comprensión de fenómenos físicos, su relación con los modelos matemáticos y la implementación en casos prácticos. 2. En el desarrollo de los sistemas de medición y acondicionamiento de señales. Se realizó el acondicionamiento de los sensores y las mediciones de estos, así como el estudio de la interfaz para poder subir las mediciones de los sensores y utilizar el concepto de Internet de las Cosas (IoT), de la cual se evaluaron dos plataformas “ThingsBoard - Open-source IoT Platform” y “IoT Analytics - ThingSpeak Internet of Things”. 3. Desarrollo de circuitos electrónicos. Para poder realizar las mediciones de los sensores, así como el poder energizar los actuadores se realizaron y desarrollaron circuitos electrónicos. 4. Desarrollo del material didáctico software libre, utilizando RaspBerryPi y Arduino. Se generaron prácticas para el acondicionamiento y caracterización de los sensores, así como en el sistema de medición, utilizando el software libre de Arduino y de RaspBerryPi. 5. En la integración del banco de pruebas, el robot manipulador con los sensores define diferentes esquemas de control, desde el control P, PI, PID, así como el control remoto con Internet de las Cosas, donde se explican, ejemplifican y se aprecian de forma practica los diferentes esquemas de control, mostrando al alumno la aplicación de la teoría en la práctica de los sistemas en conjunto. 6. Se realizó el diseño del banco de pruebas de un robot manipulador de 3GDL completamente instrumentado, con su sistema de medición, monitoreo, control remoto con aplicación de Internet de las Cosas. Donde se explica desde la teoría antecedente, el modelado cinemático del manipulador los sistemas e instrumentación, los sistemas de acondicionamiento de señales y la aplicación de la teoría. 7. Se realizo la construcción del banco de pruebas de un robot manipulador de 3GDL completamente instrumentado, con su sistema de medición, monitoreo, control remoto con aplicación de Internet de las Cosas. 8. Se está trabajando en el manual para el uso del banco de pruebas, se cuenta con un alumno de servicio social colaborando para cumplir con esta meta. 9. Se lograron publicar tres artículos de los resultados del presente proyecto, uno en congreso y dos en revista. 10. Se desarrollaron tres tesis de licenciatura derivados de este proyecto. Y un alumno de servicio social que actualmente se encuentra afinando los detalles del banco de pruebas.
metadata.dc.description.selfAssessment:	Para la realización de este proyecto se logro inducir la colaboración de alumnos de las carreras de Ingeniería Eléctrica Electrónica (IEE), Ingeniería Mecánica (IM), Ingeniería Industrial (IID), con el fin de generar distintas alternativas de instrumentación con software y hardware libre. Formando de Ingenieros capacitados para resolver problemas en el sector industrial y/o académico. Donde la principal contribución de este proyecto es egresar alumnos de estas ingenierías con conocimientos sólidos y prácticos de instrumentación con tecnologías con potencial innovador y de alto impacto que actualmente se están utilizando en las industrias como son las tecnologías IoT y Robótica. La generación del banco de pruebas estimula a los alumnos en el proceso de aprendizaje, así como también la conceptualización y aplicación de la teoría vista en clase de las asignaturas de Instrumentación y Control y Robótica, generando nuevas herramientas para la enseñanza y el desarrollo de habilidades en la formación profesional, dado que estas asignaturas no cuentan con un laboratorio, por lo que el impacto del material didáctico del banco de pruebas refuerza el conocimiento de los alumnos. Se tienen como logros del proyecto el banco de pruebas, la generación de prácticas, la integración de alumnos en un proyecto académico de diferentes ingenierías, se realizaron tres tesis de licenciatura derivado del proyecto, así como también se logro involucrar a los alumnos en la escritura de artículos de congreso y de revista, donde se reportó los avances y resultados del proyecto, motivando a los alumnos a difundir en congresos los avances y el trabajo realizado en la FES Aragón.
metadata.dcterms.provenance:	Facultad de Estudios Superiores (FES) Aragón
metadata.dc.subject.DGAPA:	Ingenierías Control de Procesos Instrumentación Internet de lasCosas(IoT) Robótica Sensores inteligentes
metadata.dc.type:	Proyecto PAPIME
Aparece en las colecciones:	1. Área de las Ciencias Físico Matemáticas y de las Ingenierías

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