Arquitetura para ambiente de ensino de controle e automação utilizando experimentos remotos de realidade mista

Abstract

Este trabalho aborda o uso de experimentação remota como forma de aprimorar a educação em sistemas de controle e automação. Para isto, uma arquitetura é proposta, onde experimentos reais podem ser combinados com partes simuladas (virtuais) criando um experimento de realidade mista. Um ambiente de ensino à distância, acessível na Internet, engloba o experimento remoto para proporcionar maiores recursos pedagógicos, guias e materiais educacionais teóricos aos estudantes. As diversas tecnologias, presentes no estado da arte, utilizadas para a elaboração da arquitetura são descritas e comparadas para facilitar o entendimento das escolhas realizadas. Trabalhos correlatos são apresentados para descrever o estado da arte dos laboratórios de experiências remotas de diversos tipos. Com base neste estudo, deficiências e vantagens são apontadas para a criação da arquitetura proposta. Para validar a arquitetura são propostos diversos estudos de caso com implementações utilizadas nos cursos de automação e controle da instituição na qual este trabalho está relacionado, ou ainda em cursos de educação à distância para atingir um público mais amplo. Esta dissertação está relacionada como resultado importante do consórcio internacional RExNet, financiado pelo projeto europeu Alfa, do qual a UFRGS faz parte.

This work aims to the use of remotely web-based experiments to improve the learning process of automation and control systems theory courses. An architecture combining virtual learning environments, remote experiments, students guide and experiments analysis is proposed based on a wide state of art study. The validation of the architecture uses state of art technologies and new simple developed programs to implement the case studies presented. All implementations presented in this work uses an Internet accessible virtual learning environment providing educational resources, guides and learning material to create a distance learning course associated with the remote mixed reality experiment. The experiment is integrated in the learning environment and support the mixture of real equipments combined with simulated ones (virtual). This mixture of equipments (components) is automatic controlled by the user and is a new developed technology called interchangeable components. The state of art section of this work presents, compare and describes several technologies used to implement the proposed architecture. Related work of remote experimentation and virtual learning environments is also presented. The architecture was elaborated based on appointed advantages and drawbacks of the related studies. This work is part of the RExNet consortium, supported by the European Alfa project.