Tecnologías Específicas

Ingeniería del Software

Descripcion y Objetivos

Aunque a veces no somos conscientes de ello, la tecnología robótica está cada vez más presente en nuestras vidas y nos ofrece asistencia en tareas rutinarias. En todo caso, la incorporación de nuevos robots en el hogar es una tendencia creciente que abre nuevas cuestiones derivadas de la interacción humano-robot. En estos casos es habitual analizar dicha interacción apoyándose en prototipos físicos o incluso en productos acabados, lo cual conlleva un coste elevado. Por ello recientemente se ha planteado una nueva tendencia basada en el uso de "gemelos virtuales" que nos permitan analizar el comportamiento de los humanos en su interacción con los robots. La idea que hay detrás de los “gemelos digitales” es crear una réplica virtual que contenga la misma información del sistema físico al que emulan. De este modo, las conclusiones que se saquen del gemelo virtual pueden aplicarse al gemelo físico. Aunque el uso de estos gemelos virtuales para analizar la interacción humano-robot se han utilizado principalmente en el campo de la fabricación [1], esta idea también pude aplicarse a otro tipo de robots y otro tipo de dominios, como los drones y los entornos asistenciales [2]. Este es un nuevo campo donde hay mucho que aprender principalmente sobre cómo deben diseñarse los drones para que sean aceptados por los humanos como asistentes o incluso compañeros [3].

 

Por ello en este proyecto, se pretende crear un "gemelo virtual" de un dron (“dron virtual”) que pueda ser expuesto a la interacción con humanos y que permita conocer mejor cómo crear finalmente el gemelo físico asociado. La herramienta debe permitir definir comportamientos y utilizar apariencias realistas que se utilizarán en el dron virtual que permitan ser evaluadas por usuarios reales y que, por ello, permitan definir comportamientos y apariencias aceptadas para este tipo de drones asistenciales que podrán ser usadas por la industria para la creación drones asistenciales físicos. Esta herramienta hará uso de la Realidad Extendida (XR) para ofrecer un entorno donde el potencial usuario de estos sistemas pueda experimentar con ellos de una manera realista. Para ello se pretende utilizar Unity [4] como herramienta de creación del entorno virtual que simule el comportamiento de un dron en diferentes situaciones, tanto en entornos virtuales totalmente diseñados al efecto, como en entornos reales aumentados

 

 

Metodología y Competencias

Dentro de este proyecto se pretenden utilizar varias metodologías centradas en el usuario y adaptadas a las características específicas de este trabajo. Así, en principio, se propone utilizar algunas de las ideas propuestas por Lean-UX [5] y SCRUM[6], realizando las adaptaciones pertinentes para ajustarlas a este proyecto.

La primera aporta artefactos que permiten avanzar en un proceso de descubrimiento de las características esenciales del sistema, mediante la formulación de hipótesis, la creación de Productos Mínimos Viables (PMV) y el diseño y realización de experimentos que permitan analizar la respuesta de los usuarios a las hipótesis planteadas. La segunda aportará ideas que permitan mejorar y guiar el proceso de desarrollo de cada uno de los PMV.

El plan de trabajo a seguir será el siguiente:

1. Estudio de los “digital twins” y de los drones sociales
2. Formulación de las hipótesis asociadas a la creación de la herramienta de diseño de espacios de simulación de comportamiento de drones y definición de los prototipos (PMV).
3. Establecimiento de las historias de usuario y desarrollo de los PMV.
4. Evaluación de los prototipos desarrollados en base a las hipótesis.

En caso de ser necesario se repetirán las tareas 2-4 hasta encontrar una solución que satisfaga los requisitos del proyecto

 

En cuanto a las competencias principales de la tecnología específica “Computación” en las cuales se centra este PFG podemos incluir:

• [IS1] Capacidad para desarrollar, mantener y evaluar servicios y sistemas software que satisfagan todos los requisitos del usuario y se comporten de forma fiable y eficiente, sean asequibles de desarrollar y mantener y cumplan normas de calidad, aplicando las teorías, principios, métodos y prácticas de la Ingeniería del Software

• [IS2] Capacidad para valorar las necesidades del cliente y especificar los requisitos software para satisfacer estas necesidades, reconciliando objetivos en conflicto mediante la búsqueda de compromisos aceptables dentro de las limitaciones derivadas del coste, del tiempo, de la existencia de sistemas ya desarrollados y de las propias organizaciones.

• [IS3] Capacidad de dar solución a problemas de integración en función de las estrategias, estándares y tecnologías disponibles.

• [IS4] Capacidad de identificar y analizar problemas y diseñar, desarrollar, implementar, verificar y documentar soluciones software sobre la base de un conocimiento adecuado de las teorías, modelos y técnicas actuales.

• [IS5] Capacidad de identificar, evaluar y gestionar los riesgos potenciales asociados que pudieran presentarse.

• [IS6] Capacidad para diseñar soluciones apropiadas en uno o más dominios de aplicación utilizando métodos de la ingeniería del software que integren aspectos éticos, sociales, legales y económicos.

El proyecto implica la creación de una herramienta para crear entonos virtuales que permitan analizar el comportamiento de los humanos dentro de una interacción humano-robot (dron). Habrá que crear un sistema que permita definir el lenguaje de comportamientos y, a su vez, integrarlo con otro sistema creado con Unity que permita evaluar el comportamiento

 

Medios a utilizar

5.1. Medios Hardware

• Un PC moderno.
• Gafas de RV (HTC Vive/Oculus)
• Gafas de RA (HoloLens de Microsoft)
• Otros interfaces de interacción persona-computador.

5.2. Medios Software

Se utilizará el motor de videojuegos Unity[4] (en principio en su versión 2017.4.2f2) como entorno para la creación del videojuego.

Para el desarrollo de los scripts pertinentes se utilizará como lenguaje C# principalmente, y como IDE Visual Studio, posiblemente la versión Visual Studio.

 

Bibliografía

[1] Bi, Z. M., et al. "Safety assurance mechanisms of collaborative robotic systems in manufacturing." Robotics and Computer-Integrated Manufacturing 67: 102022.

[2] Funk, M. (2018). Human-drone interaction: let's get ready for flying user interfaces!. Interactions, 25(3), 78-81.

[3] Karjalainen, et al. (2017, October). Social drone companion for the home environment: A user-centric exploration. In Proceedings of the 5th International Conference on Human Agent Interaction (pp. 89-96). ACM.

[4] Unity https://unity3d.com/es/learn/tutorials

[5] Gothelf, J., Seinden, J. (2014) Lean UX: Cómo aplicar los principios Lean a la mejora de la experiencia de usuario. O’Reilly. ISBN: 978-84-16125-02-9.

[6] Martel, A. (2016) Gestión práctica de proyectos con SCRUM. ISBN: 978-15-17192-36-5