Tesis doctoral de Tomas De Jesús Mateo Sanguino
Esta tesis cubre un amplio rango de conceptos desde la automática antigua hasta los laboratorios virtuales y remotos, pasando por los vehículos y manipuladores robóticos. La tesis está estructurada para que pueda utilizarse como ejemplo de un conjunto de prácticas docentes desarrolladas alrededor de la robótica pedagógica. La idea inicial fue la de construir vanter (vehículo autónomo no tripulado especializado en reconocimiento). Este prototipo robótico ha servido de multiplataforma con el objetivo de desarrollar hardware y probar distintos sistemas. Como consecuencia, se han llevado a cabo varios desarrollos entre los que se incluye un instrumento virtual educacional denominado 3d robotic arm simulator (3d-ras). De esta forma surgió el laboratorio de ensayo de robots (ler), con el propósito de crear un entorno virtual en el que tanto profesores como alumnos pudieran manejar instrumentos reales accesibles desde internet. Esta memoria está organizada en 7 capítulos, de acuerdo a la siguiente distribución: en el capítulo 1, planteamiento general de la tesis, se explica la génesis y evolución de la tesis desde la concepción en sus orígenes hasta la actualidad. Se realiza un resumen de su estructura, se describen cada uno de los capítulos que la fonnan incidiendo en las innovaciones que aporta la tesis, y se realiza un análisis del rendimiento científico que hasta la fecha han producido las investigaciones realizadas. en el capítulo 2, de la automática antigua a los laboratorios virtuales y remotos, se realiza una revisión de los orígenes de la automática. Después de algunas breves reseñas históricas a modo de ejemplos notables, se explica la aparición de la robótica moderna y algunos exponentes más avanzados de aplicaciones de la robótica actual. A continuación, se analizan los motivos que llevaron a desarrollar los laboratorios remotos y se describe el uso de la instrumentación virtual y remota. En especial, este capítulo contiene una sección dedicada a los laboratorios virtuales de uso docente y los retos actuales que se plantean en este campo. Para finalizar, se concluye con un apartado que explica la evolución de los desarrollos e investigaciones de esta tesis. como uno de los pilares centrales en los que se apoya esta tesis, el capítulo 3, denominado vanter: plataforma robótica móvil de uso educacional, está dedicado a la descripción del vehículo robótico vanter. Para ello, en primer lugar se incluye una sección de introducción dedicada a la clasificación de los vehículos robots y a explicar el concepto de vehículo robótico de exploración. El siguiente apartado está consagrado a la presentación de un trabajo preliminar dedicado al desarrollo de un instrumento virtual de adquisición de imágenes y visión por computador. Este trabajo llevó a la posterior construcción del vehículo robótico vanter, cuyos instrumentos virtuales del sistema de navegación y de la microcámara inalámbrica se detallan en las secciones siguientes. Por último, este capítulo concluye con los hitos educativos alcanzados con el vehículo vanter. el capítulo 4, instrumento virtual para el análisis cinemático de brazos robóticos antropomórficos, representa una de las innovaciones y aportaciones que la tesis realiza a la robótica. Sus apartados están dedicados a describir parte de un instrumento virtual educacional denominado 3d-ras. En ellos se desarrollan los modelos matemáticos de la cinemática directa e inversa utilizando un manipulador robótico de bajo coste a bordo del vehículo vanter: el brazo robótico lynxó, muy adecuado para propósitos educacionales. Entre las características y funciones que este iv aporta, se presentan los instrumentos virtuales y los algoritmos desarrollados para estudiar el espacio de trabajo directo 3d y el espacio de trabajo inverso 3d de brazos robóticos seriales. Por último, este capítulo finaliza con una sección dedicada a la experimentación y a reflejar sus principales capacidades. en el capítulo 5, instrumento virtual para la planificación de trayectorias de brazos robóticos antropomórficos, se presentan los nuevos instrumentos virtuales incluidos en la aplicación educacional presentada en el capítulo anterior. Estos módulos se muestran en las secciones que describen los algoritmos de trayectorias de superficie y trayectorias de volumen que completan el instrumento virtual 3d-ras. La sección de experimentación incluida ofrece abundantes ejemplos prácticos de planificación de trayectorias ¡i través de la metodología expuesta cu este capítulo. A continuación, se dedica una sección a la validación educacional de 3d-ras, en la que se describe la innovación docente aplicada en asignaturas de robótica y se analiza» las experiencias educativos de profesores y alumnos a lo largo de dos cursos académicos. Finalmente, el capítulo concluye con la propuesta de trabajos futuros a realizar entorno a este instrumento educacional. en el capítulo 6. Diseño de laboratorios virtuales y/o remotos. Un caso práctico, la sección de introducción incluye una puesta al día en el ámbito de los laboratorios docentes a distancia. Posteriormente se dedica una sección a explicar los pasos necesarios para el diseño de un laboratorio virtual y/o remoto. A continuación se presenta el ler: un laboratorio virtual con fines educativos y de investigación. Este capítulo termina con una sección muy ilustrativa denominada gestores de reserva, aprendizaje y contenido, la cual sirve para enfati/ar mediante una descripción de la infraestructura de comunicaciones y un ejemplo de uso de ler que el desarrollo de un laboratorio virtual y remoto requiere de un gran esfuerzo y dedicación. en el último capitulo. Conclusiones y desarrollos futuras, se presentan las conclusiones más relevantes de esta tesis, se esbozan las lineas de investigación que lian sido abiertas por la misma, y se proponen estrategias y actuaciones en este sentido. El capitulo incluye también una sección que pretende poner de manifiesto la repercusión de la tesis, la cual ha sido objeto de seguimiento, desde sus inicios, por diferentes medios de comunicación. El uso de las nuevas tecnologías como apoyo a la docencia también ha sitio incluido en esle capítulo, mostrando los resultados más destacados. Finalmente, los desarrollos futuros cierran la memoria do esta tesis.
Datos académicos de la tesis doctoral «Contribuciones al desarrollo de laboratorios virtuales y remotos en robótica«
- Título de la tesis: Contribuciones al desarrollo de laboratorios virtuales y remotos en robótica
- Autor: Tomas De Jesús Mateo Sanguino
- Universidad: Huelva
- Fecha de lectura de la tesis: 26/07/2010
Dirección y tribunal
- Director de la tesis
- José Manuel Andújar Márquez
- Tribunal
- Presidente del tribunal: sebastián Dormido bencomo
- Jesús Manuel De la cruz García (vocal)
- patricio Salmerón revuelta (vocal)
- agustin Jimenez avello (vocal)