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Aplicación de la realidad virtual en el desarrollo del gemelo digital para un sistema integrado de aprendizaje de robots

Autores: Tarng, Wernhuar; Wu, Yu-Jung; Ye, Li-Yuan; Tang, Chun-Wei; Lu, Yun-Chen; Wang, Tzu-Ling; Li, Chien-Lung

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2024

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Acceso abierto

Artículo científico
2024

Aplicación de la realidad virtual en el desarrollo del gemelo digital para un sistema integrado de aprendizaje de robots


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Eléctrica y Electrónica

Palabras clave

Robótica
Realidad virtual
Cinemática
Carga cognitiva
Motivación para el aprendizaje
STEM

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 56

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
La robótica incluye cálculos matemáticos complejos y transformaciones de coordenadas en cinemática directa e inversa, planificación de trayectorias y dinámica de robots. Los estudiantes pueden experimentar una carga cognitiva alta y perder la motivación para aprender porque la robótica puede ser compleja y desafiante de entender. Este estudio aplicó tecnología de realidad virtual (RV) en la educación de robótica para simplificar y visualizar la cinemática de robots complejos, con el objetivo de aumentar la motivación para aprender y reducir la carga cognitiva. Este estudio incorporó el control de robots reales y virtuales para desarrollar un sistema integrado de aprendizaje de robots. Este sistema permite a los aprendices controlar el gemelo digital de un robot físico y observar el movimiento sincronizado tanto de los robots virtuales como físicos. Los usuarios pueden operar el robot virtual para alcanzar la posición objetivo estableciendo parámetros articulares o utilizando valores calculados a partir de la cinemática inversa. También pueden comprender el principio de los gemelos digitales observando el movimiento sincrónico de ambos robots. Se llevó a cabo un experimento de enseñanza para explorar el rendimiento de la aplicación de RV en la educación de robótica y sus impactos en la carga cognitiva y la motivación para aprender. El sistema se mejoró en base a las respuestas de los usuarios para facilitar actividades promocionales posteriores. La RV puede transformar la robótica compleja en experiencias de aprendizaje fácilmente comprensibles y proporcionar una interfaz de usuario interactiva, convirtiendo el sistema en una herramienta de aprendizaje adecuada para la educación STEM.

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