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

2 / 19

Contenidos

Resumen

Introducción

Proyecto

Desarrollo dela experiencia

Conclusiones

1 Resumen

2 Introducción

3 Proyecto

4 Desarrollo de la experiencia

5 Conclusiones

3 / 19

Contenidos

Resumen

Introducción

Proyecto

Desarrollo dela experiencia

Conclusiones

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

4 / 19

Contenidos

Resumen

Introducción

CPSMetodologíasActivas

Proyecto

Desarrollo dela experiencia

Conclusiones

1 Resumen

2 Introducción

3 Proyecto

4 Desarrollo de la experiencia

5 Conclusiones

5 / 19

Contenidos

Resumen

Introducción

CPSMetodologíasActivas

Proyecto

Desarrollo dela experiencia

Conclusiones

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

6 / 19

Contenidos

Resumen

Introducción

CPSMetodologíasActivas

Proyecto

Desarrollo dela experiencia

Conclusiones

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.

7 / 19

Contenidos

Resumen

Introducción

Proyecto

Justi�cación dela plataformaRobótica Móvil

Desarrollo dela experiencia

Conclusiones

1 Resumen

2 Introducción

3 Proyecto

4 Desarrollo de la experiencia

5 Conclusiones

8 / 19

Contenidos

Resumen

Introducción

Proyecto

Justi�cación dela plataformaRobótica Móvil

Desarrollo dela experiencia

Conclusiones

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.

9 / 19

Contenidos

Resumen

Introducción

Proyecto

Justi�cación dela plataformaRobótica Móvil

Desarrollo dela experiencia

Conclusiones

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

10 / 19

Contenidos

Resumen

Introducción

Proyecto

Justi�cación dela plataformaRobótica Móvil

Desarrollo dela experiencia

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.

11 / 19

Contenidos

Resumen

Introducción

Proyecto

Desarrollo dela experiencia

PlanteamientoinicialDi�cultadesDesarrollo FinalResultados

Conclusiones

1 Resumen

2 Introducción

3 Proyecto

4 Desarrollo de la experiencia

5 Conclusiones

12 / 19

Contenidos

Resumen

Introducción

Proyecto

Desarrollo dela experiencia

PlanteamientoinicialDi�cultadesDesarrollo FinalResultados

Conclusiones

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

13 / 19

Contenidos

Resumen

Introducción

Proyecto

Desarrollo dela experiencia

PlanteamientoinicialDi�cultadesDesarrollo FinalResultados

Conclusiones

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

14 / 19

Contenidos

Resumen

Introducción

Proyecto

Desarrollo dela experiencia

PlanteamientoinicialDi�cultadesDesarrollo FinalResultados

Conclusiones

Desarrollo Final

15 / 19

Contenidos

Resumen

Introducción

Proyecto

Desarrollo dela experiencia

PlanteamientoinicialDi�cultadesDesarrollo FinalResultados

Conclusiones

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.

16 / 19

Contenidos

Resumen

Introducción

Proyecto

Desarrollo dela experiencia

Conclusiones

1 Resumen

2 Introducción

3 Proyecto

4 Desarrollo de la experiencia

5 Conclusiones

17 / 19

Contenidos

Resumen

Introducción

Proyecto

Desarrollo dela experiencia

Conclusiones

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:

18 / 19

Contenidos

Resumen

Introducción

Proyecto

Desarrollo dela experiencia

Conclusiones

¾Preguntas?

19 / 19