| TAZ-TFG-2022-192 |
Desarrollo de una herramienta educativa de simulación para robótica móvil
Martínez Rodríguez, Alberto
Cristina Murillo, Ana Cristina (dir.) ; Montano Gella, Luis (dir.)
Universidad de Zaragoza,
EINA,
2022
Departamento de Informática e Ingeniería de Sistemas, Área de Ingeniería de Sistemas y Automática
Graduado en Ingeniería Informática
Resumen: La robótica es uno de los campos tecnológicos con más potencial, y por ello su variante educativa lleva unos años en auge. En su docencia en la Universidad de Zaragoza se utiliza un robot compuesto por la placa BrickPi3 y los sensores de Lego Mindstorms; sin embargo, no existen simuladores de robótica móvil educativos lo suficientemente complejos para su uso a nivel universitario. En este trabajo se plantea el desarrollo de una herramienta que educativa de simulación de robótica móvil, que permita simular el material utilizado en la asignatura de Robótica de la Universidad de Zaragoza.
Para facilitar el trabajo se ha considerado la adaptación de un simulador libre de robótica ya existente. Tras un análisis de requisitos para no errar en la decisión, se consideró la utilización de tres simuladores diferentes, CoppeliaSim (previamente V-Rep), AirSim, y Webots. Todos se adaptaban bien a nuestras necesidades, pero el simulador escogido fue CoppeliaSim, ya que destacaba al tener menores requisitos de hardware, indispensables en una herramienta educativa.
Una vez escogido el simulador se diseñó el robot virtual y los escenarios en los que simularlo; además, se configuró dicho simulador para ejecutar el código de control del robot, escrito de forma externa en Python. Para ello se utilizó la API remota proporcionada por CoppeliaSim, que conecta clientes con el proceso servidor del simulador. Se creó un paquete de Python que actúa como conector con el simulador, que ofrece la misma interfaz que el paquete con los drivers de Brickpi3 usados en el robot real, así los usuarios pueden ejecutar su código en la plataforma que quieran de forma transparente. En la implementación del conector las principales tareas a realizar fueron el formateo de los datos de los mensajes, y la gestión de la concurrencia.
Se ha validado el correcto funcionamiento del sistema reutilizando el código de control del robot desarrollado previamente en la asignatura de Robótica, y los resultados han sido satisfactorios. Finalmente, se ha preparado un modo en el que 2 alumnos ejecutan el código de sus robots a la vez, para competir en cuál finaliza antes el recorrido; como apoyo a la comparativa de dichos recorridos se han proporcionado unas métricas que los describen.
Los resultados han sido satisfactorios y se espera un futuro uso de la herramienta en la docencia de la Universidad de Zaragoza.
Para facilitar el trabajo se ha considerado la adaptación de un simulador libre de robótica ya existente. Tras un análisis de requisitos para no errar en la decisión, se consideró la utilización de tres simuladores diferentes, CoppeliaSim (previamente V-Rep), AirSim, y Webots. Todos se adaptaban bien a nuestras necesidades, pero el simulador escogido fue CoppeliaSim, ya que destacaba al tener menores requisitos de hardware, indispensables en una herramienta educativa.
Una vez escogido el simulador se diseñó el robot virtual y los escenarios en los que simularlo; además, se configuró dicho simulador para ejecutar el código de control del robot, escrito de forma externa en Python. Para ello se utilizó la API remota proporcionada por CoppeliaSim, que conecta clientes con el proceso servidor del simulador. Se creó un paquete de Python que actúa como conector con el simulador, que ofrece la misma interfaz que el paquete con los drivers de Brickpi3 usados en el robot real, así los usuarios pueden ejecutar su código en la plataforma que quieran de forma transparente. En la implementación del conector las principales tareas a realizar fueron el formateo de los datos de los mensajes, y la gestión de la concurrencia.
Se ha validado el correcto funcionamiento del sistema reutilizando el código de control del robot desarrollado previamente en la asignatura de Robótica, y los resultados han sido satisfactorios. Finalmente, se ha preparado un modo en el que 2 alumnos ejecutan el código de sus robots a la vez, para competir en cuál finaliza antes el recorrido; como apoyo a la comparativa de dichos recorridos se han proporcionado unas métricas que los describen.
Los resultados han sido satisfactorios y se espera un futuro uso de la herramienta en la docencia de la Universidad de Zaragoza.
Tipo de Trabajo Académico: Trabajo Fin de Grado
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