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https://www.innovacioneducativa.unam.mx:8443/jspui/handle/123456789/7437| Título : | Desarrollo de un laboratorio remoto de robótica móvil. |
| Autor : | SAVAGE CARMONA, JESUS |
| Fecha de publicación : | 2021 |
| Resumen : | Los robots de servicio doméstico son robots móviles diseñados para asistir a humanos en tareas de la vida diaria en ambientes como el hogar u oficina. Aunque estos robots aún están lejos de realizar tareas con la eficiencia con que lo haría una persona, sí se han logrado avances significativos en tareas fundamentales como la planeación de movimientos, el reconocimiento y la síntesis de voz, el reconocimiento y manipulación de objetos y la interacción humano-robot. Los enfoques con que se han abordado estos problemas abarcan un amplio rango de técnicas, sin embargo, dada la creciente complejidad de problemas que se pretenden resolver, la necesidad de integrar conocimientos de otras áreas es cada vez más evidente. Por lo tanto es muy importante poder capacitar a estudiantes para que tengan las bases teóricas de estos temas, ésto se ha hecho en los últimos años en los cursos de robótica móvil que se ofrece tanto a estudiantes de las carreras de ingeniería en computación, electrónica, mecatrónica y estudiantes del posgrado en ciencias e ingeniería en computación. Pero debido al confinamiento por la pandemia del COVID-19 los estudiantes no pueden asistir al laboratorio para poder hacer pruebas con los robots, por lo tanto esta propuesta tiene como objetivo la modificación de laboratorios existentes para que los estudiantes puedan hacer pruebas con lo robots en forma remota. |
| URI : | https://www.innovacioneducativa.unam.mx:8443/jspui/handle/123456789/7437 |
| metadata.dc.contributor.responsible: | SAVAGE CARMONA, JESUS |
| metadata.dcterms.callforproject: | 2021 |
| metadata.dc.coverage.temporal: | 2021-2023 |
| metadata.dcterms.educationLevel: | nivel superior |
| metadata.dcterms.educationLevel.SEP: | Licenciatura |
| metadata.dc.description.objective: | Objetivo general: Preparar estudiantes con una formación multidisciplinaria que incorpore los principios y herramientas generales de las ciencias cognitivas, del comportamiento y la ingeniería en inteligencia artificial. Con ello se espera proveerles las herramientas necesarias para poder involucrarlos al estudio de la robótica de servicio. Mejorar la enseñanza de los robots de servicio, específicamente en el área experimental, mediante el desarrollo de nuevas técnicas para la enseñanza en línea, en donde se puedan hacer experimentos con robot móviles en forma remota. Objetivos específicos: "Objetivo 1. Desarrollo de un simulador de robots móviles para poder probar los algoritmos que controlan éstos. Se simulara la parte cinemática del movimiento de los robots, así como, la simulación de los sensores con los que cuentan los robots. La simulación se presentará en un ambiente gráfico en donde se visualizara la forma como opera el robot. Objetivo 2. Desarrollar un sistema de hardware y software que permita desarrollar prácticas de laboratorio de robots móviles en forma remota, para así complementar la teoría de los cursos que se ofrecen en esta área en la Facultad de Ingeniería y en los posgrados de Ciencias e Ingeniería en Computación y en el de Ingeniería Eléctrica. Este sistema se diseñara para que esté acoplado con el simulador desarrollado en el objetivo 1. Objetivo 3. Desarrollo de notas de clase de las materia de Robots Móviles para ser consultadas en línea en una página de internet, que incluya el material teórico. Objetivo 4. Desarrollo de prácticas de laboratorio para probar algoritmos de navegación y comportamientos de robots móviles, utilizando como base los comportamientos que presentan los seres vivos, tanto humanos como lo de los insectos. Estas practicas se harán para ser utilizadas tanto en el simulador como en el robot verdadero, él cual será operado en forma remota." |
| metadata.dc.description.strategies: | Ante la situación de la pandemia Covid-19 es necesario recurrir a transportar los experimentos a servicios en línea debido al cierre de los laboratorios físicos en los cuales se llevaban a cabo las practicas de laboratorio. Para el trabajo que se desarrollará enfocado a robots de servicio, se priorizará primer el diseño de simuladores que permitan tanto a académicos como estudiantes el trabajo desde casa. La plataforma Robot Operating System (ROS) es una plataforma ampliamente utilizada en el desarrollo de robots móviles que facilita la integración de diferentes herramientas de software. Se diseñara un simulador de robots móviles que permita seleccionar varios ambientes en donde el robot operará, este simulador se construirá utilizando el lenguaje de TK Python y se simulará la cinemática y la dinámica de los robots. El sistema deberá estar hecho de tal forma que tenga la capacidad de usar un robot simulado o uno real. Por otra parte el simulador Gazebo también es ampliamente usado en la comunidad de robótica debido a su facilidad de integración con ROS. Además, Matlab proporciona varias herramientas para simulación de sistemas dinámicos y para diseño de controladores con la opción de generar código que puede ser integrado con ROS. Estas tres herramientas serán usadas como alternativas para el desarrollo de algoritmos y experimentos durante la contingencia por Covid-19, para facilitar el trabajo desde casa de académicos y estudiantes. A través de una página de internet los estudiantes se conectaran al laboratorio remoto estableciendo la comunicación con el robot y con el sistema que controla en ambiente en donde operará el robot. El sistema escogerá la configuración del medio ambiente en donde el estudiante hará los experimentos, es decir, la posición inicial del robot, así como, la posición de los objetos. Después el estudiante cargará su código para ser probado por éste. A través de la página de internet del laboratorio el estudiante visualizara la operación del robot. Los robots que se usaran en el laboratorio tendrán las siguientes características: 1. Dimensiones: 20 cm de ancho X 20 cm de largo X 15 cm de alto. 2. Sensores: Contaran con un anillo de sensores de sensores de luz infrarroja; con un LIDAR o sensor de proximidad láser; con 4 sensores de contacto; un anillo de sensores de fuentes luminosas y con una cámara de vídeo estéreo. 3. Actuadores: Cuatro motores para un tracción omnidireccional y un manipulador pequeño para tomar objetos. 4. Procesadores: Una procesador Raspberry PI en él cual tendrá instado el sistema operativo Linux junto con ROS y una procesador Arduino el cual controlará los sensores y los motores. El software que ejecutara el robot son los algoritmos que los estudiantes desarrollaron primero en el simulador y una vez probado ahí, el código se probara ahora en el robot. Para la parte de modificación del laboratorio de Bio-Robótica para que los estudiantes puedan hacer la practicas con los robot que se encuentra en este laboratorio se requiere hacer lo siguiente: 1. Se acondicionara un espacio, arena, de 2 m x 2 m con paredes de madera de 1 m. Paredes interiores configurables para poder tener diferentes escenarios. 2. Se colocara un estructura metálica en la parte superior de la arena para colocar cámaras para poder encontrar la posición del robot y de los objetos que rodean al robot. 3. En la estructura metálica mencionada en el punto 2 se colocara un manipulador matricial el cual pueda tomar el robot y colocarlo en cualquier posición, así como los objetos que están en la arena. 4. Se colocara una estación de carga de baterías para que el robot en forma automática se dirija a esta estación para que realice la carga de sus baterías cuando esto sea necesario. |
| metadata.dc.description.goals: | Primer año: * Desarrollar un simulador que permita probar los algoritmos que se ejecutan en los robots móviles, se simulara tanto la cinemática del robot como la simulación de las lecturas sensoriales. Este simulador contará con una interface gráfica, GUI, que permitirá visualizar la operación del robots, así como, para la introducción de valores para los diferentes algoritmos. * Desarrollar un conjunto de prácticas para ser utilizadas en este simulador. * Construcción de la arena en donde van a operar los robots en forma remota. * Diseño y construcción de los robots que se utilizarán en esta arena. * Construcción de la estructura metálica que sostendrá el manipulador que acomodará al robot en la arena. * Desarrollar un sistema de visión que permita localizar a los robots y objetos en la arena. Segundo año: "* Seguir con la construcción de los robots, la estructura que contiene el brazo manipulador. * Seguir con el desarrollo de los sistemas de visión para poder localizar los objetos y al robot. * Desarrollo de la pagina en donde se visualice la operación de los robots en la arena. * Desarrollo de las prácticas para operar el robot remoto. * Probar el sistema completo con estudiantes de la materias de robots móviles utilizándolo." |
| metadata.dc.description.selfAssessment: | El confinamiento por la pandemía del COVID nos impuso nuevos retos para poder mejorar la enseñanza en los cursos que impartimos en la Facultad de Ingeniería en el área de los robots de servicio. Específicamente en el área experimental los estudiantes durante el confinamiento no tenían acceso a nuestros robots, por lo tanto en este proyecto nos propusimos el desarrollo de nuevas técnicas para la enseñanza en línea, en donde se puedan hacer experimentos con robot móviles en forma remota. Esto implicó varias cuestiones que se tuvieron que resolver: 1. Configurar un simulador que permitiera probar algoritmos en robots simulados. 2. Diseñar y construir robots móviles en los cuales se pudieran cargar en forma remota los algoritmos probados en el simulador. 3. Construcción de la arena en donde operarían los robots, la cual debería contar con cámaras para poder visualizar la operación de los robots, así como, para que sirvieran para localizar a éstos. También esta arena cuenta con dos fuentes luminosas que sirven para indicarle a los robots a donde se tienen que dirigir. 4. Hacer prácticas de laboratorio que los estudiantes pudieran realizar en sus computadoras y después en los robots en forma remota. Hasta este semestre, 2023-2, se va lograr que los estudiantes de licenciatura de las carreras de Ingeniería en Computación, Mecatrónica y Electrónica puedan usar el sistema desarrollado. Para que estudiantes del bachillerato puedan usar este sistema se necesitaría modificar las prácticas para tenerlas de acuerdo a los conocimientos que tienen estos estudiantes. |
| metadata.dc.description.goalsAchieved: | PRIMER AÑO * Se desarrolló el simulador que permite probar los algoritmos que se ejecutan en los robots móviles, simulando tanto la cinemática del robot como la simulación de las lecturas sensoriales. Este simulador cuenta con una interfase gráfica, GUI, que permite visualizar la operación del robots, así como, para la introducción de valores para los diferentes algoritmos. * Se desarrollaron 5 prácticas para ser utilizadas en este simulador. * Se empezó la construcción de la arena en donde operan los robots en forma remota. * Se diseñaron y se comenzó la construcción de 4 de los robots que se utilizan en la arena. * Se empezó el desarrollar de un sistema de visión que permita localizar a los robots y objetos en la arena. SEGUNDO AÑO * Se continuó y se termino la construcción de los robots. * Se termino la construcción de la arena en donde operan los robots. * Se terminó el sistema de visión con el cual se pueden localizar los objetos en la arena y al robot en ésta. * Se desarrolló la pagina en donde se visualiza la operación de los robots en la arena. * Se desarrollaron las prácticas para operar los robots en forma remota. * Se probara el sistema completo con estudiantes de la materia de robots móviles este semestre 2023-2. |
| metadata.dcterms.provenance: | Facultad de Ingeniería |
| metadata.dc.subject.DGAPA: | Ingenierías |
| metadata.dc.type: | Proyecto PAPIME |
| Aparece en las colecciones: | 1. Área de las Ciencias Físico Matemáticas y de las Ingenierías |
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