(Mihelj, 2014, p2)
Figura 4. La retroalimentación es crucial en un sistema de realidad virtual
“La Realidad Virtual consiste en simular mediante un conjunto de dispositivos electrónicos un espacio o mundo que puede existir o ser imaginario. Mediante estos dispositivos podemos simular las sensaciones que percibiríamos de interactuar con estos escenarios creados por una computadora con el fin de hacer estas sensaciones lo más fieles posibles, o en el caso de mundos que nos existan, lo que el desarrollador pretende que sintamos con su mundo virtual.
Estas simulaciones se pueden lograr mediante el uso de un trajo con sensores que posicionan nuestras coordenadas y movimiento dentro del mundo virtual, así mismo es común el uso de guantes con sensores que simularían la manipulación de objetos en estos mundos virtuales, otro dispositivo muy famoso es el uso de un casco con visor envolvente que atrapa nuestra visión en todo el campo visual, así mismo al girar nuestra cabeza el casco le indica al visor que imágenes mostrar con el objetivo de dar la sensación que estamos girando libremente 360 grados dentro del mundo virtual, de la misma manera que haríamos si giramos nuestro cuerpo en el mundo real.
Si bien esta idea no es tan reciente como se podría creer, recién con la tecnología actual en potencia y optimización de recursos computacionales, está teniendo más entrada en los sectores privados, sin fines de lucro y gubernamental.
Podemos encontrar ejemplos en la industria de aviones donde hay simuladores de realidad virtual para enseñar a dar mantenimiento, ensamblar o reparar motores, y también simuladores donde se enseña a los pilotos a aterrizar en diferentes aeropuertos que existen en el mundo real y con situaciones climáticas según el grado de instrucción del piloto.” (Definición del autor)
Simulación
“Modeling and Simulation, or M & S as it is commonly referred, is becoming one of the academic programs of choice for students in all disciplines. M & S is a discipline with its own body of knowledge, theory, and research methodology.
At the core of the discipline is the fundamental notion that models are approximations for the real - world. To engage M & S, students must first create a model approximating an event. The model is then followed by simulation, which allows for the repeated observation of the model.
After one or many simulations of the model, a third step takes place and that is analysis. Analysis aids in the ability to draw conclusions, verify and validate the research, and make recommendations based on various iterations or simulations of the model. These basic precepts coupled with visualization, the ability to represent data as a way to interface with the model, make M & S a problem - based discipline that allows for repeated testing of a hypothesis.
Teaching these precepts and providing research and development opportunities are core to M & S education. M & S also serves as a tool or application that expands the ability to analyze and communicate new research or findings.
There has been much attention paid to M & S by the National Science Foundation (NSF). In 1999, then Director Dr. Rita R. Colwell declared simulation as the third branch of science at the fall meeting of the American Geophysical Union. In a more recent report entitled, “Simulation - based Engineering Science: Revolutionizing Engineering Science through Simulation,” the NSF drew on the expertise of an esteemed cadre of scientists to discuss the challenges facing the United States as a technological world leader.
The group made four recommendations that they believed would help restore the United States to its leadership role in this strategically critical technology (simulation). One recommendation went straight to the study of M & S:
The Panel recommends that NSF underwrite an effort to explore the possibility of initiating a sweeping overhaul of our engineering educational system to reflect the multidisciplinary nature of modern engineering and to help students acquire the necessary modeling and simulation skills.
Fundamental to a formal engineering M & S program of study is its curriculum built upon four precepts — modeling, simulation, visualization, and analysis. Students study the basics of modeling as a way to understand the various modeling paradigms appropriate for conducting digital computer simulations.
They must understand simulation and the methodology, development, verification and validation, and design of simulation experiments. Students who are able to engage visualization are able to provide an overview of interactive, real - time 3D computer graphics and visual simulations using high - level development tools. Important to any student research is the analysis of the findings; and included in any good analysis is an observation of the constraints and requirements of applying M & S. In other words, analysis also includes making known the limitations of the research.” (Sokolowski, 2009, p3)
(Traducido por el autor)
“El Modelado y Simulación, o M & S, como se conocen comúnmente, se está convirtiendo en uno de los programas académicos de elección para los estudiantes en todas las disciplinas. M & S es una disciplina con su propio cuerpo de metodología del conocimiento, teoría e investigación. En el núcleo de la disciplina esta la idea fundamental de que los modelos son aproximaciones delo mundo real. Para acoplar M & S, los estudiantes primero debe crear un modelo de aproximación de un evento.
El modelo es seguido por la simulación, que permite la observación repetida del modelo. Después de una o varias simulaciones del modelo, una tercera etapa se lleva a cabo que es el análisis. El análisis ayuda en la capacidad de sacar conclusiones, verificar y validar la investigación, y formular recomendaciones sobre la base de varias iteraciones o simulaciones del modelo.
Estos preceptos básicos, junto con la visualización, la capacidad para representar los datos como una forma de interactuar con el modelo, hacen de M & S una disciplina basada en problemas que permite la repetición pruebas de una hipótesis. La enseñanza de estos preceptos y proporcionar oportunidades de investigación y desarrollo son fundamentales para la educación de M & S. M & S, también sirve como una herramienta o aplicación que se expande la capacidad de analizar y comunicar nuevas investigaciones o hallazgos.
Se ha prestado mucha atención a M & S por la Fundación Nacional de Ciencia (National Science Foundation -NSF). En 1999, el entonces Director la doctora Rita R. Colwell declaró la simulación como la tercera rama de la ciencia en la reunión de otoño de la Unión Geofísica Americana (American Geophysical Union). En un informe más reciente, titulado "Simulación –basada en las Ciencias de la Ingeniería: Revolucionando la Ingeniería a través de la simulación", la NSF señaló la experiencia de un cuadro estimado de los científicos para discutir los desafíos que enfrentan los Estados Unidos como líder mundial tecnológico. El grupo hizo cuatro recomendaciones que en su opinión ayudaría a restaurar a los Estados Unidos en su rol de liderazgo en esta tecnología estratégica fundamental (simulación).
Una recomendación fue directa al estudio de M & S: El Grupo recomienda que la NSF financié un esfuerzo para explorar la posibilidad de iniciar una reforma radical de nuestro sistema educativo de ingeniería para reflejar el carácter multidisciplinario de la ingeniería moderna y para ayudar a los estudiantes a adquirir el modelado y las habilidades necesarias de simulación.
Es fundamental para un programa de estudio de ingeniería formal de M & S que su plan de estudios este en torno a cuatro preceptos - modelado, simulación, visualización y análisis. Los estudiantes estudian los fundamentos de la modelización como una forma de entender los diferentes paradigmas de modelado apropiados para la realización de simulaciones digitales de ordenador.
Ellos deben entender la simulación y la metodología, desarrollo, verificación y validación, y el diseño de experimentos de simulación. Los estudiantes que son capaces de participar de la visualización son capaces de proporcionar una visión general de la interacción con gráficos 3D computarizados en tiempo real y simulaciones visuales, usando herramientas de desarrollo de alto nivel. Es importante para cualquier estudiante de investigación el análisis de los resultados, he incluido en cualquier buen análisis están las limitaciones y los requisitos para aplicar M & S. En otras palabras, el análisis también incluye dar a conocer las limitaciones de la investigación.” (Sokolowski, 2009, p3)
Figura 5. Simulación computariza de un Túnel de Viento
“Una simulación es una representación menos compleja, limitada y controlada de un sistema real, mas formalmente la simulación computacional investiga un sistema del cual se quiere estudiar el comportamiento de sus elementos y el objetivo en común que tienen, además de poder inferir en su posible comportamiento a futuro o bajo ciertas condiciones. La simulación siempre parte del estudio de un modelo, el cual tiene las características núcleo del sistema, o características que hacen que un sistema se diferencie de otro.
Dentro de cada modelo se desarrollan eventos, los cuales determinan el comportamiento del sistema en un momento dado, estos eventos pueden ser discretos que se dan en un instante de tiempo (por ejemplo el arribo de cliente a la cola de un banco), y los eventos continuos que se dan durante un intervalo de tiempo (por ejemplo la distancia que ha recorrido un avión de combate en 1 segundo).
Estos eventos dictan el camino a seguir por la simulación de un sistema, reconocer y saber modelar estos eventos es una tarea crucial para que una simulación sea exitosa.
Como con cualquier sistema, la simulación tiene objetivos definidos, y uno de ellos, quizás el más importante es probar una teoría para su aprobación o descarte en un modelo dado, por ejemplo supongamos que estamos probando algunas características de un dispositivo electrónico, y se nos ha encargado probar la duración del dispositivo cumpliendo ciertas restricciones por las reglas de seguridad de algún país, este estudio podría demorar meses o años dependiendo de la calidad de duración exigida, pero se podría modelar este sistema para las pruebas e inferir la durabilidad del dispositivo en mucho menos tiempo aprovechando las capacidades de cálculo de las computadoras.
La Simulación es sin lugar a dudas una de las mejores herramientas para el análisis, investigación y mejoramiento de los procesos o productos que nos rodean o serán inventados.” (Definición del autor)
Robot Industrial
“An industrial robot is a general-purpose, programmable machine possessing certain anthropomorphic characteristics. The most obvious anthropomorphic characteristic of an industrial robot is its mechanical arm, that is used to perform various industrial tasks. Other human- like characteristics are the robot's capability to respond to sensory inputs, communicate with other machines, and make decisions. These capabilities permit robots to perform a variety of useful tasks. The development of robotics technology followed the development of numerical control, and the two technologies are quite similar. They both involve coordinated control of multiple axes (the axes are called joints in robotics), and they both use dedicated digital computers as controllers. Whereas NC machines are designed to perform specific processes (e.g., machining, sheet metal hole punching, and thermal cutting), robots are designed for a wider variety of tasks. Typical production applications of industrial robots include spot welding, material transfer, machine loading, spray painting, and assembly.
Reasons for the commercial and technological importance of industrial robots include the following:
• Robots can be substituted for humans in hazardous or uncomfortable work environments.
• A robot performs its work cycle with a consistency and repeatability that cannot be attained by humans.
• Robots can be reprogrammed. When the production run of the current task is completed, a robot can be reprogrammed and equipped with the necessary tooling to perform an altogether different task.
• Robots are controlled by computers and can therefore be connected to other computer systems 10 achieve computer integrated manufacturing.” (Groover, 2014, p 211)
(Traducido por el autor)
“Un robot industrial es de propósito general, es una máquina programable que posee ciertas características antropomórficas. La característica más obvia antropomórfica de un robot industrial es su brazo mecánico, que se utiliza para realizar diversas tareas industriales. Otras características similares a humanos son la capacidad del robot para responder a los estímulos sensoriales, comunicarse con otras máquinas, y tomar decisiones. Estas capacidades permiten a los robots realizar una variedad de tareas útiles. El desarrollo de la tecnología robótica siguió el desarrollo del control numérico, y las dos tecnologías son muy similares. Ambos implican el control de varios ejes coordinados (los ejes se llaman articulaciones en robótica), y ambos usan las computadoras digitales dedicados como controladores. Mientras que las máquinas NC están diseñados para llevar a cabo procesos específicos (por ejemplo, el mecanizado, perforado de chapa y corte térmico), los robots están diseñados para una variedad más amplia de tareas. Aplicaciones de producción típicos de los robots industriales incluyen la soldadura por puntos, transferencia de material, máquina de carga, pintura a pistola, y ensamblado.
Las razones de la importancia comercial y tecnológica de los robots industriales incluyen las siguientes:
• Los robots pueden ser sustitutos para los seres humanos en entornos de trabajos peligrosos o incómodos.
• Un robot lleva a cabo su ciclo de trabajo con una consistencia y repetitividad que no puede ser alcanzada por los seres humanos.
• Los robots pueden ser reprogramados. Cuando se completa la producción de la tarea actual, un robot puede ser reprogramado y equipado con las herramientas necesarias para realizar una tarea totalmente diferente.
• Los robots son controlados por computadoras y por lo tanto se pueden conectar a otros sistemas informáticos para lograr la fabricación integrada por ordenador.” |
