El reto de construir un sistema ciberfísico como experiencia
educativa
The Challenge of Building a Cyber Physical System as an
Educational Experience
Pablo González-Nalda Isidro Calvo Ismael Etxeberria-Agiriano
Alejandro García-Ruiz Sergio Martínez-Lesta Daniel Caballero
Escuela de Ingeniería de Vitoria-Gasteiz
(UPV/EHU, Spain)
ISTI2014, 19 de junio de 2014
Contenidos
Resumen
Introducción
Proyecto
Desarrollo dela experiencia
Conclusiones
Contenidos de la presentación
1 Resumen
2 Introducción
3 Proyecto
4 Desarrollo de la experiencia
5 Conclusiones
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3 Proyecto
4 Desarrollo de la experiencia
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Resumen
Construcción de un Sistema Ciberfísico (CPS) comoexperiencia educativa:
trabajo multidisciplinar
computación embebida
teoría de control
redes de comunicaciones
por tanto, reto a alumnado de últimos cursos
poner en práctica competencias teóricas y transversales
trabajo en grupo
integración de tecnologías
resolución de problemas
complejidad de sistemas
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CPSMetodologíasActivas
Proyecto
Desarrollo dela experiencia
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3 Proyecto
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CPSMetodologíasActivas
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Desarrollo dela experiencia
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Sistemas Ciberfísicos o CPS
Sistemas que conectan los computadores con el mundo físico.Combinan
computación embebida y de tiempo real
teoría de control
redes de comunicaciones
Cada vez más frecuentes (domótica, industria).
Los CPS han sido poco estudiados por su heterogeneidad.
Comprenden teoría y tecnologías complejas:
Tiempo real
Electrónica
Computación Concurrente y Distribuida
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CPSMetodologíasActivas
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Metodologías Activas
El aprendizaje es el resultado de repetir en primera persona.
Las Metodologías Activas obligan a participar mediante tareas:
cortas (ejercicios y problemas)
largas: Aprendizaje Basado en Proyectos (ABP/PBL)
Para que el aprendizaje sea efectivo, el objetivo debe motivar.
Las Metodologías Activas aplicadas a los CPS requieren aplicartransversalmente conocimientos de toda la formación anterior.
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Proyecto
Justi�cación dela plataformaRobótica Móvil
Desarrollo dela experiencia
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Justi�cación dela plataformaRobótica Móvil
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Proyecto
Asignatura Administración de Sistemas (Gestión de sistemasoperativos GNU/Linux, centros de datos, etc.), optativa deúltimo curso de grado.
Propuesta: telecontrol de un robot móvil con un teléfonointeligente.
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Justi�cación dela plataformaRobótica Móvil
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Justi�cación de la plataforma
El proyecto se adecua a la asignatura
elección e integración de tecnologías
Debian para Raspberry Pi: Raspbian
vídeo y redes
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Justi�cación dela plataformaRobótica Móvil
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Conclusiones
¾Por qué la Robótica Móvil?
Desarrollar robots móviles es muy atrayente.
La Robótica Móvil es un buen ejemplo de sistema decomputación embebida y de tiempo real.
La Robótica Móvil comparte con los CPS los conceptos decorporeidad y ubicación, necesarios para obtenercomportamientos inteligentes.
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PlanteamientoinicialDi�cultadesDesarrollo FinalResultados
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Esquema inicial de interacción entre dispositivos
Programación del servidor
Hardware: desmontar el original, GPIO, servos
Programación del cliente Android
WiFi y streaming de vídeo
Documentación
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PlanteamientoinicialDi�cultadesDesarrollo FinalResultados
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Di�cultades
Las principales di�cultades fueron:
Usos de técnicas novedosas para los alumnos.
Encontrar y compilar RPIO para usar PWM (codi�caciónpor anchura de pulsos) con los GPIO
Calibración de los servos con PWM por prueba y error
Compilar el controlador hardware del dispositivo WiFi
Problemas de formato con RTSP (protocolo de �ujo entiempo real) con VLC en línea de comandos de Raspbian
Ahorro de batería con el uso correcto de eventos
Uso de energía (servos, conversión de vídeo y WiFi)
Errores del MundoRealTM : cuelgues inexplicables porpoca alimentación de la Raspberry Pi
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PlanteamientoinicialDi�cultadesDesarrollo FinalResultados
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Desarrollo Final
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Resultados
Se obtuvo un sistema funcional y con nuevas opciones.
Los alumnos tuvieron un alto grado de satisfacción.aplicación práctica de conocimientos
creación de soluciones a problemas imprevistos y no
estructurados
La resolución de retos y el aprendizaje producesatisfacción.
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4 Desarrollo de la experiencia
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Conclusiones
Un CPS es adecuado para último curso de grado deInformática.
Aúna aplicación de conocimientos y técnicas transversales conla gran motivación que producen.
Un proyecto permite un contexto real para los conceptosteóricos.
Trabajo futuro:
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¾Preguntas?
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