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https://www.innovacioneducativa.unam.mx:8443/jspui/handle/123456789/7437Registro completo de metadatos
| Campo DC | Valor | Lengua/Idioma |
|---|---|---|
| dc.coverage.spatial | México | - |
| dc.coverage.temporal | 2021-2023 | - |
| dc.date.accessioned | 2023-12-05T00:41:03Z | - |
| dc.date.available | 2023-12-05T00:41:03Z | - |
| dc.date.issued | 2021 | - |
| dc.identifier.uri | https://www.innovacioneducativa.unam.mx:8443/jspui/handle/123456789/7437 | - |
| dc.description.abstract | 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. | - |
| dc.description.sponsorship | Dirección General de Asuntos del Personal Académico (DGAPA) | - |
| dc.language | es | - |
| dc.rights | Todos los derechos son propiedad de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM) | - |
| dc.title | Desarrollo de un laboratorio remoto de robótica móvil. | - |
| dc.type | Proyecto PAPIME | - |
| dcterms.bibliographicCitation | SAVAGE CARMONA, JESUS. (2021). Desarrollo de un laboratorio remoto de robótica móvil. (Proyecto PAPIME). Dirección General de Asuntos del Personal Académico (DGAPA). UNAM. México. | - |
| dcterms.educationLevel | nivel superior | - |
| dcterms.provenance | Facultad de Ingeniería | - |
| dc.identifier.papime | PE100821 | - |
| dc.subject.keywords | Educación a distancia | - |
| dc.subject.keywords | Inteligencia artificial | - |
| dc.subject.keywords | Robótica | - |
| dc.contributor.responsible | SAVAGE CARMONA, JESUS | - |
| 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." | - |
| 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. | - |
| 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." | - |
| 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. | - |
| dc.description.area | 1. Área de las Ciencias Físico Matemáticas y de las Ingenierías | - |
| 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. | - |
| dcterms.educationLevel.SEP | Licenciatura | - |
| dcterms.callforproject | 2021 | - |
| dc.subject.DGAPA | Ingenierías | - |
| dc.description.products | "Página WEB.Pagina WEB del Sistema: ""Se diseño la página WEB del sistema en donde se pueden encontrar las lecciones del curso de Robots Móviles, las prácticas y el material de apoyo para el curso y para el sistema desarrollado. La liga de está página es: https://biorobotics.fi-p.unam.mx/robots-moviles/""" | - |
| dc.description.products | Práctica. Practicas de Robótica Remota: "Se hicieron seis prácticas del curso de robots moviles: Práctica 1: Instalación de Herramientas de Software Práctica 2: Comportamientos Reactivos Usando Máquinas de Estados Práctica 3: Comportamientos Reactivos Usando Campos Potenciales Práctica 4: Búsqueda de Caminos Usando Mapas Simbólicos Práctica 5: Planeación de Acciones Usando una Representación Espacio-Estado Práctica 6: Programación de Minibot Real Estas prácticas se pueden acceder en el siguiente sitio: https://biorobotics.fi-p.unam.mx/robots-moviles/" | - |
| dc.description.products | Tesis.Tesis de licenciatura: "El estudiante Isaac Anibal Hernández Peralta desarrollo la tesis para obtener el título de Ingeniero Eléctrico Electrónico: ""COMPORTAMIENTOS DE ROBOTS MEDIANTE MÁQUINAS DE ESTADO DERIVADAS DE ALGORITMOS GENÉTICOS IMPLEMENTADAS EN UN FPGA."" Su proceso de graduación está en trámite." | - |
| dc.description.products | Simulador.Simulador de robots Móviles: "Se diseño un simulador de robots móviles que le permite a los alumnos poder probar sus algoritmos de robótica en sus computadoras personales. Este simulador puede ser accedido en la siguiente página: https://biorobotics.fi-p.unam.mx/wp-content/uploads/Courses/robots_moviles/2022-2/proyecto_final/MobileRobotSimulator1.zip" | - |
| dc.description.products | Experimento.Area de trabajo para hacer experimentos de robótica: "A continuación se presenta como está configurada el área de trabajo en donde se pueden acceder los robots remotos. CONFIGURACIÓN DEL SERVIDOR DE PRUEBAS El servidor de pruebas es el que se localiza en el laboratorio, junto a la cancha de pruebas en donde están los robots físicos. Las funciones principales de este servidor son: 1. Conectar una cámara de alta resolución Logitech HD C920 para hacer la transmisión en tiempo real de la cancha y poderse visualizar de manera remota. 2. Conectar con una segunda cámara del mismo tipo que se utiliza para la detección de posición de los Minibots. 3. Enlazar con el servidor virtual del Simulador de Robots Móviles mediante las herramientas que provee el sistema operativo de robots ROS. 4. Hacer una conexión con el hardware propio de la cancha de pruebas, como lo son las cámaras y el Arduino. Conexión con el hardware del laboratorio Una de las tareas más importantes para que el laboratorio se pueda operar de manera completamente remota es la de poder controlar el ambiente de pruebas con un microcontrolador especializado, es por eso que la computadora tiene una tarjeta Arduino UNO, la cual está conectada a un banco de relevadores con la finalidad de poder controlar circuitos de una potencia más alta. El banco de relevadores usa dos relevadores individuales para poder controlar los dos focos que hay dentro de la cancha, usados para poder probar los comportamientos reactivos, y también utiliza otros dos para poder conectar y desconectar los cargadores de batería. Actualmente la computadora del servidor tiene dos cámaras de alta resolución (Logitech C920s), una la utiliza para hacer una transmisión y que el alumno pueda ver de manera remota los comportamientos que previamente haya programado. La segunda cámara es utilizada para el reconocimiento de robots y poder situarlos en forma remota, de esta manera, mediante códigos QR’s se puede reconocer con cuál robot se está trabajando, su posición y orientación específica dentro de la cancha. Transmisión en tiempo real de la cancha Para la transmisión se hace uso del programa OBS Studio, con el cual se puede disponer de diversos escenarios y transmitirlos mediante el canal de YouTube oficial para el laboratorio remoto. El enlace en donde se puede ver la transmisión en tiempo real es: https://www.youtube.com/@bioroboticsremotelaborator2265 Enlace con el servidor virtual mediante ROS Como se vio previamente, el servidor de pruebas es el que se conecta con el hardware, sin embargo el usuario solamente interactúa con el servidor virtual, por lo cual se debe hacer una conexión de las dos computadoras que están dentro de una red local mediante el ROS MASTER del Minibot que se esté utilizando. Para lograr esta conexión, es necesario correr el siguiente script de Python dentro del servidor de pruebas." | - |
| dc.description.products | Tutorial (manual, guía, etc.).Tutoriales de la Materia de Robots Móviles: "Se desarrollaron 17 lecciones las cuales pueden se pueden descargar de la siguiente página: https://biorobotics.fi-p.unam.mx/robots-moviles/ Lección 1: Introducción y Generalidades Lección 2: Comportamientos Reactivos Lección 3: Campos Potenciales Lección 4: Modelos Tradicionales de Robótica Móvil Lección 5: Planeación de Movimientos Lección 6: Planeación de Acciones Lección 7: Representación del Medio Ambiente Lección 8: Navegando a lo largo de una secuencia de líneas rectas Lección 9: Algoritmos Genéticos Lección 10: Mínimos Cuadrados Lección 11: Filtro de Kalman Lección 12: Redes Neuronales Artificiales Lección 13: Cinemática de un Robot Móvil Lección 14: Control de un Robot Móvil Lección 15: Interfase Hombre-Robot y Representación del Conocimiento" | - |
| dc.description.objectivesAchieved | * Se desarrolló un simulador de robots utilizado en la Facultad de Ingeniería, el cual permite probar los algoritmos que se enseñan en los cursos de robots móviles. En este simulador se simula tanto la cinemática del robot como la simulación de las lecturas sensoriales. Este simulador puede ser descargado en la siguiente página: https://biorobotics.fi-p.unam.mx/robots-moviles/ en la pestaña de Material de apoyo seleccionar Mobile Robot Simulator * Se desarrollaron 17 lecciones del área de loa robótica móvil, las cuales pueden se pueden descargar de la siguiente página: https://biorobotics.fi-p.unam.mx/robots-moviles/ * Se desarrolló un conjunto de prácticas para ser utilizadas en este simulador, estas prácticas pueden ser accedidas en la siguiente página: https://biorobotics.fi-p.unam.mx/robots-moviles/ en la pestaña Prácticas. * Se construyó la arena en donde operan los robots en forma remota, también se diseñaron y se construyeron los robots que se utilizarán en esta arena. En la siguiente liga se puede ver un vídeo de un mini robot operando en esta arena: https://www.youtube.com/watch?v=j9tPTsOlkTU Se configuró un servidor remoto en nuestro laboratorio para poder ser accedido por los estudiantes desde sus hogares y de esta forma poder operar los robots. En los documentos probatorios se incluye una práctica en donde se indica como conectarse al servidor remoto. * Se desarrolló un sistema de visión que permita localizar a los robots y objetos en la arena. * En lugar de utilizar un manipulador que acomodará al robot en la arena, se optó por otra estrategia de comportamientos de robot para colocar a éste en ciertas posiciones en forma automática. En esta caso se desarrolló software que dada la posición del robot, utilizando su localización con cámaras montadas en el techo, se desarrolló un algoritmo que le permite al robot regresar a un punto conocido. | - |
| dc.description.outcomes | Con el desarrollo de este sistema los estudiantes, tanto de licenciatura como de posgrado, podrán probar algoritmos para poder operar robots móviles desde sus casas sin tener que asistir al laboratorio. Las prácticas y lecciones se podrían adecuar para que incluso estudiantes del bachillerato pudieran usar el sistema, además con la experiencia adquirida este desarrollo se podría llevar a cabo en otras universidades o institutos. | - |
| Aparece en las colecciones: | 1. Área de las Ciencias Físico Matemáticas y de las Ingenierías | |
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