El objetivo del TFG es el desarrollo de una plataforma de realidad virtual para la simulación del vuelo de un vehículo aéreo no tripulado (UAV) para aplicaciones de robótica asistencial.
Mediante el software UNITY 3D se debe diseñar una aplicación para la visualización del vuelo de un UAV realizando labores de seguimiento de una persona en un entorno virtual. La persona podrá moverse de forma autónoma por el entorno o bien ser controlada por un usuario del sistema (por ejemplo, mediante un gamepad o un sistema Kinect).
Para la realización del TFG se dispone de un modelo ya implementado previamente del UAV para el entorno de simulación de sistemas dinámicos Simulink de MATLAB. El software ya desarrollado simula el sistema de control del UAV. En el TFG se ha de desarrollar una interfaz para tomer en cuenta los datos de la persona y del entorno medidos en UNITY 3D. Por lo tanto, se precisa la integración en tiempo real del software de simulación dinámica, MATLAB/Simulink, y del responsable de la animación virtual, UNITY 3D. Para esta integración se utilizará el protocolo de comunicaciones MQTT (Message Queue Telemetry Transport), basado en un sistema de publicación y subscripción de temas (topics) a través de un servidor (broker) que gestiona la comunicación entre clientes.
Los objetivos fundamentales por desarrollar son los siguientes:
- Sistema de comunicación UNITY 3D – MATLAB/Simulink utilizando el protocolo MQTT.
- Diseño de los modelos virtuales del UAV, persona y entorno doméstico de vuelo.
- Diseño del sistema de control del movimiento de la persona dentro del entorno/hogar.
- Aplicación en UNITY 3D para la simulación del UAV realizando la labor de seguimiento de la persona utilizando los datos de simulación de MATLAB/Simulink.
Con el fin de poder abordar y realizar este trabajo, diferentes tareas van a ser necesarias; aquí destacamos las más importantes:
- Estudio inicial de las plataformas de desarrollo UNITY 3D y MATLAB/Simulink.
- Estudio del protocolo de comunicaciones MQTT e implementación de un sistema de prueba para la comunicación a través del servidor broker.
- Integración MATLAB/Simulink – UNITY 3D utilizando el protocolo MQTT.
- Desarrollo de modelos virtuales 3D para el UAV, persona y entorno en UNITY 3D.
- Definición del sistema de control para el movimiento de la persona dentro del entorno virtual. El sistema deberá permitir que la persona se mueva de forma autónoma o bien siguiendo instrucciones externas (mediante un gamepad o un sistema Kinect).
- Desarrollo de una aplicación en UNITY 3D que simule el vuelo del UAV siguiendo a la persona utilizando los datos de simulación de MATLAB/Simulink.
COMPETENCIAS
Comunes a la rama de Ingeniería Informática
[CO1] Capacidad para diseñar, desarrollar, seleccionar y evaluar aplicaciones y sistemas informáticos, asegurando su fiabilidad, seguridad y calidad, conforme a principios éticos y a la legislación y normativa vigente.
[CO8] Capacidad para analizar, diseñar, construir y mantener aplicaciones de forma robusta, segura y eficiente, eligiendo el paradigma y los lenguajes de programación más adecuados.
[CO17] Capacidad para diseñar y evaluar interfaces persona computador que garanticen la accesibilidad y usabilidad a los sistemas, servicios y aplicaciones informáticas
Tecnología específica. Ingeniería de computadores
[IC4] Capacidad de diseñar e implementar software de sistema y de comunicaciones.
Tecnología específica. Computación
[CM6] Capacidad para desarrollar y evaluar sistemas interactivos y de presentación de información compleja y su aplicación a la resolución de problemas de diseño de interacción persona computadora.
Tecnología específica. Tecnologías de la información
[TI2] Capacidad para seleccionar, diseñar, desplegar, integrar, evaluar, construir, gestionar, explotar y mantener las tecnologías de hardware, software y redes, dentro de los parámetros de coste y calidad adecuados.
Para el desarrollo del TFG será necesario el uso de dos programas informáticos: UNITY 3D y MATLAB/Simulink, los cuales deben trabajar de forma conjunta mediante un sistema de comunicación bidireccional basado en el protocolo MQTT. El primer software, UNITY 3D, será utilizado para el diseño de una aplicación de realidad virtual que simule el vuelo de un UAV realizando el seguimiento a una persona dentro de un entorno/hogar. Para la simulación del vuelo, UNITY 3D hará uso de los datos de salida de la simulación en tiempo real del sistema de control en MATLAB/Simulink (de forma paralela a la ejecución de la aplicación en UNITY). Durante el desarrollo del TFG se estudiará la opción de un sistema de control externo para el movimiento de la persona, como por ejemplo un gamepad o un sistema Kinect. No se descarta tampoco la necesidad de utilizar hardware adicional (externo al ordenador principal) para implementar el servidor MQTT.