Con el objetivo de apoyar a la enseñanza de sistemas robóticos, la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM) se encuentra desarrollando un laboratorio virtual en el Campus Juriquilla, mediante el cual los alumnos puedan realizar prácticas de laboratorio a distancia.
La enseñanza de cursos de sistemas robóticos puede convertirse en un gran desafío. Por una parte, se necesita de un alto nivel de conocimientos matemáticos y, por otra, es requerida la realización de prácticas de laboratorio con la finalidad de que los estudiantes comprendan la idea principal del curso.
Las instituciones educativas necesitan tener laboratorios donde sus estudiantes puedan practicar, pero la disponibilidad de un laboratorio de robótica bien equipado es uno de los principales problemas en ellas. Su costo, operación y mantenimiento son barreras que limitan su uso en la educación.
Por esa razón, durante la última década, se ha desarrollado un número considerable de plataformas, conocidas como laboratorios virtuales, enfocadas en el aprendizaje a distancia demostrando un gran potencial para la formación en los campos de ingeniería robótica y de control, permitiendo a los estudiantes —por medio de simulaciones y/o experimentos en tiempo real— observar supervisar e interactuar con una plataforma experimental, sin la necesidad de tener un robot físico.
El Centro de Alta Tecnología (CAT), perteneciente a la Facultad de Ingeniería de la UNAM, se encuentra desarrollando un laboratorio virtual para apoyar a los cursos de robótica impartidos dentro de la facultad, específicamente en el Campus Juriquilla, donde no se cuenta con equipo de laboratorio suficiente para la demanda de estudiantes.
Este sistema, al estar diseñado como un ambiente tridimensional, proveerá a los estudiantes de ambas apreciaciones, tanto teórica como experiencia práctica. La meta es tener un laboratorio virtual que permita el aprendizaje y refuerce los conceptos aprendidos en el salón de clase, minimice costos y disminuya los daños causados por accidentes a los alumnos y del propio equipo.
Un sistema robótico pretende cubrir diversos escenarios con diferentes tipos de robots, dando a los estudiantes una mejor perspectiva de lo que sería el funcionamiento de los robots en la vida real, fortaleciendo su conocimiento mediante simulaciones y/o experimentos en un robot virtual o en un robot real, al incorporar la capacidad de realizar simulaciones en línea al controlar un robot físico a través de internet y observar sus movimientos mediante una cámara web.
El ambiente tridimensional del laboratorio virtual permite crear, editar y guardar distintas trayectorias que serán reproducidas por el robot virtual o el robot físico. El sistema incluye la posibilidad de cambiar la vista del robot, le permite a los estudiantes analizar el movimiento de éste desde cualquier ángulo, una característica de vital importancia para evitar puntos de singularidad (puntos en el espacio que no pueden ser alcanzados por el robot en cualquiera de sus configuraciones) o puntos múltiples (puntos en el espacio que pueden ser alcanzados por el robot en más de una de sus configuraciones).
Por otra parte, esta plataforma permite a los estudiantes implementar sus propias leyes de control que regirán el movimiento de las articulaciones del robot, implicando una poderosa herramienta de aprendizaje que permita estudiar los efectos producidos por la inercia, gravedad, fricción y otras fuerzas externas que afectan al rendimiento del robot.
* Investigadores del Centro de Alta Tecnología de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional Autónoma de México, Campus Juriquilla
