Desarrollo de un sistema computacional para el aprendizaje de programación estructurada "SCAPE"

En el presente documento se propone un sistema computacional que sirve como alternativa en la enseñanza de la programación estructurada a un usuario tecnológico promedio. A lo largo del documento se muestran el proceso de análisis y diseño de los diferentes elementos que componen la propuesta, y como se construyó el prototipo del sistema que integrara hardware y software. Finalmente se presentan las conclusiones del trabajo y algunas recomendaciones sobre el funcionamiento y proyectos futuros que pueden derivarse del sistema

System for remote use of FPGA-based laboratory boards

RESUMEN: El objetivo del proyecto es el desarrollo de una infraestructura que permita la utilización de placas de laboratorio basadas en FPGA desde un ordenador remoto. Esta infraestructura tiene como finalidad conseguir crear un sistema mediante el cual los alumnos desde sus propios hogares obtengan acceso a las placas de prototipado con FPGA usadas en el laboratorio para facilitar su trabajo autónomo. Así, por un lado, se desarrolla una aplicación de escritorio que ofrecerá una interfaz gráfica mediante la cual sea posible modificar el comportamiento de las placas de laboratorio de forma sencilla, intuitiva y atractiva para el alumnado. Por otro lado, en el laboratorio se emplazará un servidor que recibirá las ordenes enviadas por el ordenador y las redirigirá a la placa que se quiera controlar. Por motivos de relación calidad precio, velocidad y sencillez a la hora de su utilización el servidor será albergado por una Raspberry Pi. Como dispositivo de ejemplo para mostrar el funcionamiento se utiliza una placa de laboratorio Basys 3, dispositivo del cual se podrá modificar el estado de sus interruptores, leds, botones, monitor de 7 segmentos, etc. así como leer los estados de dichos componentes. Esta placa esté siendo utilizada en la docencia de varias asignaturas de diseño electrónico digital de la Universidad de Cantabria. Con la realización de este proyecto se pretende dotar a los alumnos de la capacidad de probar sus diseños con total autonomía sin necesidad de desplazarse hasta el laboratorio. Esto solventa el problema de la limitación horaria en que los laboratorios se encuentran abiertos pudiendo así continuar con el aprendizaje fuera de dichos horarios y de una forma cómoda. También es un recurso interesante en tiempos de Covid para gestionar el confinamiento de alumnos o la reducción del aforo de los laboratorios.ABSTRACT: The objective of the project is the development of an infrastructure that allows the use of FPGA-based laboratory boards from a remote computer. The purpose of this infrastructure is to create a system that brings the students the opportunity of getting access to the prototyping boards with FPGA used in the laboratory without leaving their house facilitating their autonomous work. The infrastructure is divided in two elements. On the one hand, a desktop application has been developed. This application presents a graphical interface that enables the interactions of the students with the laboratory boards equipment in a simple, intuitive and attractive way from the remote computer. On the other hand, a server will be located in the laboratory, which will receive the orders sent by the computer and redirect them to the device to be controlled. For reasons of value for money, speed and simplicity at the time of use, the server will be hosted by a Raspberry Pi. As an example device to show the operations, a Basys 3 FPGA board is used. Demonstrations will show how it is possible to modify the status of its switches, LEDs, buttons, 7-segent display, etc. from the remote computer. This development board is currently use in several subjects related with digital electronics teaching in the University of Cantabria. With the completion of this project, it is intended to provide students the ability to test their designs with total autonomy without having to travel to the laboratory. This solves the problem of limited hours in which the laboratories are open, thus being able to continue learning outside of those hours and in a comfortable way. Moreover, if provides a valuable resource in Covid times.Grado en Ingeniería en Electrónica Industrial y Automátic

Implementación de robot de vigilancia y seguridad con visión nocturna desmontable aplicando tecnología fpga como herramienta de laboratorio para adquisición de datos.

El presente trabajo está basado en un robot de vigilancia y seguridad desmontable, diseñado con la finalidad de optimizar el trabajo de los estudiantes y lograr mejor eficiencia en las prácticas de laboratorio de la escuela de Electrónica y Telecomunicaciones. Se emplearon técnicas de lectura investigativa, métodos lógicos y sistemáticos para crear el prototipo, mediante determinación de componentes. Para su codificación se utilizó software libre arduino que ejecuta las funciones de todos los movimientos del robot móvil, también se manejó el programa de Quartus II, donde se desarrolló el código de VHDL para mostrar adquisición de datos en el display LCD. Para el proceso del robot se determinan rutas de trayectoria programadas en superficie plana monitoreando el área determinada, mediante su ejecución tiene dos modos de operación para su selección sea este como modo manual o modo automático obedeciendo órdenes de navegación de forma remota controlando el prototipo desde la computadora. Se realizó los análisis del sistema técnico, económico, análisis operativo indicando el software y el hardware a utilizar, así mismo los costos de la implementación del robot móvil que fueron accesible para el proyecto, en el análisis operativo se utilizaron técnicas como rendimiento, fiabilidad, y productividad. La elaboración de pruebas y resultados de los sistemas de control de la funcionalidad del prototipo. Con este trabajo se incentiva a los estudiantes en proyectos de investigación y desarrollo de móviles mediante la elaboración de prototipos de bajo costo, para la realización de prácticas que se dan en laboratorio donde se ponen a prueba las capacidades intelectuales y habilidades de cada uno de ellos

Diseño del sistema de control de navegación utilizado inteligencia artificial para un cuadrúpedo de rescate

En la presente investigación buscamos aportar a la mejora de los cuadrúpedos de rescate en cuanto a software se refiere, no solo ampliando, de esta manera, el campo de investigación con respecto a la inteligencia artificial y los softwares que se pueden desarrollar desde la aplicación de la misma, sino, además, ayudando al correcto desarrollo de nuestra nación. De manera que la presente tesis está enfocada en implementar un diseño del sistema de control de navegación utilizando inteligencia artificial para un cuadrúpedo de rescate. El proyecto que a continuación presentaremos, plantea el diseño antes mencionado, implementando sistemas de Navigation Stack que nos brinde un soporte necesario en el buen manejo de nuestro software, ampliando los conocimientos en esta área y llevando a una mayor comprensión de la inteligencia artificial y sus múltiples facetas, así como abrir un panorama extenso en la investigación de la misma, como una herramienta que nos ayude a solucionar los problemas sociales, políticos y económicos de nuestra nación. El proyecto consta de cinco capítulos, los cuales procederemos a describir: El Capítulo I Aspectos Generales presenta el planteamiento de la base científica que nos permitirá desarrollar el proyecto propuesto, la cual inicia con el planteamiento, e identificación de la problemática a resolver; para luego dar paso a la metodología de investigación a desarrollar durante el presente trabajo. Pasamos a la justificación del problema, la cual nos permitirá tener un amplio panorama del mismo, en otras palabras, lograremos plantear una hipótesis con la cual trazaremos unos objetivos, alcances y limitaciones, y contribuciones de la tesis. Para concluir, de esta manera, con los antecedentes con mayor relación a la presente tesis. El Capítulo II Marco Teórico compila de una manera condensada los diferentes argumentos teóricos que nos permitan relacionar y comprender de una manera más profunda la presente tesis, prueba de ello es que encontraremos en este capítulo argumentos que van desde lo más específico hasta lo más general, de ahí que tenemos conceptos de robots, microcomputadoras, lenguaje de programación, industria y 6 autonomía, diseño y culminando con conceptos referidos a los cuadrúpedos y el rescate para la comprensión de nuestro proyecto. El Capítulo III Análisis Inicial abarca parte del análisis necesario a realizar, con la finalidad de poder obtener los parámetros necesarios a considerar al momento de poder realizar el diseño e implementación de nuestro sistema de navegación, con estos parámetros podremos, también, realizar una elección adecuada con respecto a los componentes necesarios a utilizar durante todo el desarrollo de nuestro proyecto. El Capítulo IV Diseño engloba cada uno de los aspectos necesarios para lograr el objetivo principal de nuestro proyecto, la cual la desglosaremos en cuatro partes importantes que serán cada uno de los componentes necesarios en los que nos enfocaremos para luego al realizar el ensamble de todos estos componentes en uno solo podamos llegar a los resultados necesarios que nos permitan cumplir con los objetivos trasados en la presente tesis. Por lo tanto, en una primera parte desarrollamos un interfaz gráfico que nos permita interactuar con el robot y cargar los programas de manera inalámbrica, luego procederemos a realizar un programa para el escaneo de un código QR mediante una cámara, la cual nos ayudará a determinar la posición del robot; a partir de ello construiremos un programa que nos permita trazar el camino a seguir, para así, finalmente poder diseñar el sistema de movimientos que debe realizar nuestro robot para ejecutar las acciones requeridas. El Capítulo V Resultados Finales nos evidencia la realización de cada una de las simulaciones ejecutadas para cada diseño elaborado en el capítulo anterior, demostrando la efectividad y los resultados necesarios que nos puedan llevar a una conclusión al final de la presente tesis. Para acabar, comprobamos si los resultados obtenidos nos han ayudado a concretar con cada uno de los objetivos trazados al inicio de nuestro proyecto y si con la ayuda de los parámetros necesarios a considerar hemos logrado obtener los resultados deseados

Implementación de un dron anticolisiones capaz de seguir una trayectoria pre establecida para la elaboración de un mapa de la tasa de ocupación vegetal en una zona.

Este trabajo de titulación tuvo como objetivo la implementación de un sistema de vuelo no tripulado con la finalidad de brindar ayuda en aspectos específicos dentro del cálculo y estimación de ocupación vegetal en una zona determinada, el desarrollo del prototipo se basó en tres etapas. La primera etapa: establecer, adquirir e implementar los elementos necesarios; siendo el kit de desarrollo Intel Aero, el mismo que es un dron pre armado y listo para volar, además se realizó un sistema anticolisiones usando un Arduino y sensor ultrasónico para la detección de obstáculos. La segunda etapa consistió en la calibración del dron y adquisición de imágenes en vuelo, para lo cual se utilizó el programa QGround Control, con el cual se logró establecer comunicación con el dron para calibrar, configurar y monitorear los parámetros de vuelo. Las imágenes fueron capturadas con una cámara tipo deportiva, colocada en la parte inferior del dron con la cual se capturaron imágenes áreas que abarca el espacio de la ruta trazada por el dron. Por último, se realizó una reconstrucción de imágenes, que se llevó a efecto con el módulo Image-Stitching del entorno de desarrollo Matlab, dentro de este utilizamos un algoritmo de segmentación el cual nos permite separar a los pixeles según su color obteniendo así el valor de ocupación vegetal en la imagen reconstruida. Las pruebas fueron realizadas en un cultivo de alfalfa de 200 metros cuadrados, en el mismo que se pudo determinar que existía en promedio 65% de ocupación vegetal en todo el terreno, es decir que 139 metros cuadrados eran de vegetación. Logrando así, a partir de imágenes aéreas capturadas por un dron, determinar los lugares que poseían menos densidad de plantas; recomendando los sectores del cultivo donde se deben aplicar más recursos agrícolas.The objective of this degree work was to implement an unmanned flight system with the purpose of providing assistance in specific aspects of calculating and estimating vegetation occupation in a specific area. The development of the prototype was based on three stages. The first stage: to establish, to acquire and to implement the necessary elements; being the Intel Aero development kit, the same as a pre-armed and ready-to-fly drone, an anti-collision system was also made using an Arduino and ultrasonic sensor for obstacle detection. The second stage consisted of the drone calibration and flight image acquisition, for which the QGround Control program was used, it was used to establish communication with the drone to calibrate, configure and monitor the flight parameters. The images were captured with a sports-type camera, placed in the lower part of the drone with which images were captured that cover the space of the route traced by the drone. Finally, an image reconstruction was carried out with the Image-Stitching module of the Matlab development environment, within this we use a segmentation algorithm which allows us to separate the pixels according to their color obtaining the value of vegetable occupation in the whole land, it means that 139 square meters were vegetation. Achieving this way, from aerial images captured by a drone, determine the places that had less density of plants; recommending crop sectors where more agricultural resources should be applied

Estudio de los algoritmos de reconocimiento de patrones para la automatización de un semáforo inteligente mediante FPGAs

Se diseñó e implementó un prototipo de semáforo inteligente mediante una tarjeta electrónica de arreglos de compuertas programables en campo (FPGA), para minimizar la congestión vehicular. Para su diseño se empleó LabView 2012 ya que facilita la unión de la visión artificial con la tarjeta electrónica de arreglos de compuertas programables en campo (FPGA); en su implementación se utilizó madera MDF, pistas eléctricas, sensores de contacto, fuente de computadora, cámara, tarjeta electrónica de arreglos de compuertas programables en campo (FPGA) y Arduino. El control automático del semáforo, se realizó con la tarjeta Spartan 3-E, la cual se encarga de procesar mediante el algoritmo de coincidencia de colores la información adquirida por la cámara. Como resultado se obtuvo que en el sistema inteligente el tiempo de espera aproximado para 2 autos fue 18,75 ms, mientras que en el sistema tradicional el tiempo de espera aproximado para la misma cantidad de autos fue 60 ms. Se concluye que el prototipo de semáforo inteligente diseñado e implementado, actúa en función de la cantidad de autos, disminuyendo los tiempos de espera y minimizando la congestión vehicular. Se recomienda probar el prototipo diseñado en condiciones reales

Análisis de requerimiento para la implementación de Laboratorios Remotos

Los Laboratorios Remotos (LR) como sistemas que utilizan elementos de las TIC (Tecnologías de la Información y la Comunicación) enfocados hacia la educación, están llamados a ser parte integral de aquellas herramientas tecnológicas usadas en la actualidad en el ámbito de la enseñanza. Los avances acelerados de la tecnología han influenciado la manera y forma en cómo se educa, la forma de transmitir la información; en fin, la manera de como el estudiante descubre el conocimiento. La evolución de la tecnología va más rápido que la evolución de la educación. Actualmente debido a los avances tecnológicos la información se encuentra disponible en “todas partes”, en cualquier momento y lugar, caso contrario en algunos entornos de educación donde el estudiante de hoy, el nativo digital convive con teorías y costumbres educativas del siglo pasado o en algunas ocasiones no tiene el tiempo suficiente por limitaciones y disponibilidad de espacios para desarrollar todas las actividades educativas; es aquí donde la implementación de sistemas que utilizan la tecnología para la educación como son los Laboratorios Remotos equilibran la relación educación-tecnología

Análisis de requerimiento para la implementación de Laboratorios Remotos

El componente práctico es realmente importante en el proceso de enseñanza aprendizaje debido a que este permite que los fundamentos teóricos se afiancen logrando así la aprehensión de los conocimientos en cualquier área del saber. Uno de los elementos de la educación que más aporta al mencionado componente práctico son los laboratorios, el cual visto desde la óptica de la literatura de los años anteriores a los 90’s y del sentido común, se define como un espacio o lugar físico el cual está equipado de dispositivos, instrumentos y elementos de medición donde se desarrollan actividades académicas y/o de investigación, pudiéndose o no acondicionar características de un entorno real de acuerdo al tipo de experimentación. Este tipo de laboratorio en la actualidad es llamado Laboratorios Tradicionales (LT). Hoy en día, en la era digital en que la información es casi ubicua, donde los escenarios formativos que hacen uso de las TIC1 han ido en aumento y las IES2 que las han incorporados en sus proyectos, políticas, metas y estrategias institucionales, se hace importante la implementación de laboratorios remotos favoreciendo el establecimiento de horarios flexibles e ingresos desde cualquier lugar y en cualquier momento para la realización de prácticas

Control y guiado de un robot móvil

En este Proyecto de Fin de Grado se ha realizado un prototipo para el control y el guiado de un robot móvil autónomo, es un SR1 Explorer que incorpora una serie de sensores y un modulo de comunicación inalámbrica para poder ser gobernado desde un ordenador. El prototipo consta además del propio robot de cuatro módulos balizas fijas y módulo móvil que va colocado sobre el robot, las balizas envían información al ordenador que mediante un algoritmo es capaz de calcular la posición del robot. Las balizas están formadas principalmente por un microcontrolador y de un transceptor de radiofrecuencia XBee PRO S1. El software se ha realizado en lenguaje de programación LabVIEW y consta de tres programas diferentes. El primero programa es el guiado del robot donde se le envían al robot diferentes ordenes que él interpreta. El segundo programa es la memorización y repetición de trayectorias y el tercer programa, una vez se han registrado la potencia recibida de las balizas en diferentes puntos de la zona de trabajo, nos permite dirigir al robot a las coordenadas que le indiquemos y mediante las balizas y el algoritmo de posicionamiento nos indica en qué coordenadas se encuentra. El resultado es una aplicación muy útil y económica para la localización de robots en lugares en interior

XIV Conference on Technology, Teaching and Learning of Electronics

Livro de atas da TAEE2020.A conferencia TAEE conhecerá na sua 14ª edição um momento histórico. Não só é a primeira vez que a será organizada fora do território Espanhol, como terá lugar a verdadeiramente pioneira experiência de realizar esta conferência num formato puramente virtual no Instituto Superior de Engenharia do Porto. Esta opção representa a solução possível para um evidente problema mundial, que surgiu de forma repentina durante a preparação desta edição. Optamos por aplicar a típica abordagem de engenharia, instintivamente encarando este novo problema como uma verdadeira oportunidade, e aproveitando as limitações impostas para experimentar novas soluções para novas questões. Tentamos criar uma TAEE diferente, não melhor nem pior, mas indo buscar proveitos às tecnologias de comunicação emergentes de forma a criar e dinamizar um evento onde não estaremos fisicamente juntos, mas poderemos comunicar e conviver de forma virtual. A grande motivação da TAEE será sempre os visíveis entrosamentos, dedicação e motivação da comunidade e serão estes fatores que permitirão o sucesso nesta nova forma de estarmos e trabalharmos juntos, mas à distância.info:eu-repo/semantics/publishedVersio