Validación del software educativo Poliestudio 1.0: informe de investigación

PoliEstudio 1.0 is a computational tool, with free license, created to work with polynomial expressions in one variable and it was created by a team in which the authors of this article are part of. This article documents the qualitative validation performed to this software which main objective was to bring to the Costa Rican Educational System a validated educational software that can solve, partially, the problems that nowadays exists in the mathematic education of secondary students, particularly in the topics related to polynomial expressions in one variable and specifically to those students who are in eighth grade.

Novatests : metodología y herramienta software de apoyo para los ingenieros de prueba junior

La Ingeniería de Pruebas está especializada en la verificación y validación del Software,y formalmente se define como: “Proceso de desarrollo que emplea métodos rigurosos para evaluar la corrección y calidad del producto a lo largo de todo su ciclo de vida” [3]. Este proceso comprende un conjunto de métodos, procedimientos y técnicas formalmente definidas las cuales, usadas de forma sistemática, facilitan la identificación de la mayor cantidad de errores y fallos posibles de un software. Un software que pase un proceso riguroso de pruebas es un producto de calidad que seguramente facilitará la labor del Ingeniero de Software en la corrección de futuras incidencias, algunas de ellas generadas tras la implantación en el entorno real. Este proceso constituye un área de la Ingeniería del Software y una especialidad por tanto, de la misma. De forma simple, la consecución de una correcta Verificación y Validación del Software requiere de algunas actividades imprescindibles como: - Realizar un plan de pruebas del proyecto. - Actualizar dicho plan y corregirlo en caso necesario. - Revisar los documentos de análisis de requisitos. - Ejecutar las pruebas en las diferentes fases del desarrollo del proyecto. - Documentar el diseño y la ejecución de las pruebas. - Generar documentos con los resultados y anomalías de las pruebas ya ejecutadas. Actualmente, la Ingeniería de Pruebas no es muy reconocida como área de trabajo independiente sino más bien, un área inmersa dentro de la Ingeniería de Software. En el entorno laboral existe el perfil de Ingeniero de Pruebas, sin embargo pocos ingenieros de software tienen claro querer ser Ingenieros de Pruebas (probadores o testers) debido a que nunca han tenido la oportunidad de enfrentarse a actividades prácticas reales dentro de los centros de estudios universitarios donde cursan la carrera. Al ser un área de inherente ejercicio profesional, la parte correspondiente de la Ingeniería de Pruebas suele enfocarse desde un punto de vista teórico más que práctico. Hay muchas herramientas para la creación de pruebas y de ayuda para los ingenieros de pruebas, pero la mayoría son de pago o hechas a medida para grandes empresas que necesitan dicho software. Normalmente la gente conoce lo que es la Ingeniería de Pruebas únicamente cuando se empieza a adquirir experiencia en dicha área en el ejercicio profesional dentro de una empresa. Con lo cual, el acercamiento durante la carrera no necesariamente le ha ofrecido al profesional en Ingeniería, la oportunidad de trabajar en esta rama de la Ingeniería del Software y en algunos casos, NOVATests: Metodología y herramienta software de apoyo para los Ingenieros de Prueba Junior 4 los recién egresados comienzan su vida profesional con algún desconocimiento en este sentido. Es por el conjunto de estas razones, que mi intención en este proyecto es proponer una metodología y una herramienta software de apoyo a dicha metodología, para que los estudiantes de carreras de Ingeniería Software y afines, e ingenieros recién egresados con poca experiencia o ninguna en esta área (Ingenieros de Pruebas Junior), puedan poner en práctica las actividades de la Ingeniería de Pruebas dentro de un entorno lo más cercano posible al ejercicio de la labor profesional. De esta forma, podrían desarrollar las tareas propias de dicha área de una manera fácil e intuitiva, favoreciendo un mayor conocimiento y experiencia de la misma. ABSTRACT The software engineering is specialized in the verification and validation of Software and it is formally defined as: “Development process which by strict methods evaluates and corrects the quality of the product along its lifecycle”. This process contains a number of methods, procedures and techniques formally defined which used systematically make easier the identification of the highest quantity of error and failures within a Software. A software going through this rigorous process of tests will become a quality product that will help the software engineer`s work while correcting incidences. Some of them probably generated after the deployment in a real environment. This process belongs to the Software engineering and therefore it is a specialization itself. Simplifying, the correct verification and validation of a software requires some essential activities such as: -Create a Test Plan of the project - Update this Test Plan and correct if necessary - Check Requirement’s specification documents -Execute the different tests among all the phases of the project - Create the pertinent documentation about design and execution of these tests. - Generate the result documents and all the possible incidences the tests could contain. Currently, the Test engineering is not recognized as a work area but an area immerse within the Software engineering. The professional environment includes the role of Test engineer, but only a few software engineers have clear to become Test engineers (testers) because they have never had the chance to face this activities within the university study centers where they take study of this degree. Since there are little professional environments, this area is focused from a theoretical way instead of a more practical vision. There are plenty of tools helping the Test engineer, but most of them are paid tools or bespoke tools for big companies in need of this software. Usually people know what test engineering is by starting working on it and not before, when people start acquiring experience in this field within a company. Therefore, the degree studied have not approach this field of the Software engineering before and in some cases the graduated students start working without any knowledge in this area. Because of this reasons explained, it is my intention to propose this Project: a methodology and a software tool supporting this methodology so the students of software engineering and similar ones but also graduated students with little experience in this area (Junior Test Engineers), can afford practice in this field and get used to the activities related with the test engineering. Because of this they will be able to carry out the proper tasks of this area easier, enforcing higher and better knowledge and experience of it.

Desarrollo de manejadores de dispositivos para el computador del UPMSat-2

En el presente Trabajo de Fin de Grado se abordan diferentes aspectos del diseño, implementación y vericación de un sistema de tiempo real de características especiales, el satélite UPMSat-2. Este proyecto, llevado a cabo por un grupo de trabajo formado por profesores, alumnos y personal de la Universidad Politecnica de Madrid (UPM), tiene como objetivo el desarrollo de un microsatélite como plataforma de demostración tecnológica en órbita. Parte de este grupo de trabajo es el Grupo de Sistemas de Tiempo Real y Arquitectura de Servicios Telemáticos (STRAST), del cual el alumno forma parte y que tiene a cargo el diseño e implementación tanto del software de abordo como del software de tierra. Dentro de estas asignaciones, el alumno ha trabajado en tres aspectos principales: el diseño e implementación de diferentes manejadores de dispositivos, el diseño de un algoritmo para la gestión de la memoria no volátil y la configuración y prueba de un sistema de validación de software para un subsistema del satélite. Tanto la memoria de estas tareas como las bases y fundamentos tecnológicos aplicados se desarrollan en el documento. ------------------------------------------------ ----------------------------------------------------------------------------------- Diferent aspects of the design, implementation and validation of an specific Real Time System, the UPMSat-2 satellite, are described in this final report. UPMSat-2 project is aimed at developing an experimental microsatellite that can be used as a technology demonstrator for several research groups at UPM. The Real-Time Systems Group at UPM (STRAST) is responsible for designing and building all the on-board and ground-segment software for the satellite. In relation to this, three main task have been carried out and are described in this document: the design and implementation of three diferent device drivers, the design of an algorithm to manage the nonvolatile memory and the configuration and test of a software validation facility to test the UPMSat-2 Attitude Determination and Control System (ADCS) subsystem. Detailed information of these tasks and their technological basis are presented in the rest of the document.

Desarrollo de manejadores y pruebas de integración del computador de a bordo del microsatélite UPMSat-2

Varios grupos de la Universidad Politécnica de Madrid se encuentran actualmente desarrollando un micro-satélite de experimentación bajo el proyecto UPMSat-2, sucesor de otro exitoso proyecto similar, el UPM-Sat 1. Bajo este marco la autora del presente documento ha llevado a cabo la realización de tres tareas fundamentales para hacer posible la puesta en órbita de dicho satélite. Las tareas principales definidas como alcance de este proyecto pretenden facilitar el uso de la memoria no volátil del computador de a bordo y comprobar el funcionamiento de todos los sistemas del satélite. Por ello se ha realizado el arranque desde la memoria no volátil junto con un manejador para el uso de la misma y un conjunto de pruebas de validación del software e integración del hardware. La satisfacción con los resultados obtenidos ha hecho posible la inclusión del software y pruebas desarrolladas al conjunto de todo el software del proyecto UPMSat-2, contribuyendo así a la capacidad del satélite para ser puesto en órbita.---ABSTRACT---UPMSat-2, the successor of UPM-Sat 1, is a joint project for the development of a micro-satellite for experimentation, which is being carried out by various research groups at Universidad Politécnica de Madrid. The author of this document has developed three main tasks to make possible the correct operation of this satellite during the duration of its mission. The scope of the present work is to enable the use of the on-board computer’s non-volatile memory and the development of a software to test that the satellite’s subsystems are working properly. To this end, the non-volatile memory’s boot sequence has been implemented together with the driver to use such memory, and a series of validation and integration tests for the software and the hardware. The results of the this work have been satisfactory, therefore they have been included in UPMSat-2’s software, contributing this way to the capacity of the satellite to carry out its mission.

Validación y verificación de Software con herramientas avanzadas

Trabajo realizado en la empresa ULMA Embedded Solutions

Desarrollo de software para la realización de ensayos dinámicos de mecanismos de cinemática paralela

[ES]El presente Trabajo de Fin de Grado tiene como objetivo contribuir al desarrollo de un proyecto de investigación mediante la programación y control del movimiento de mecanismos de cinemática paralela para la realización de ensayos dinámicos. Dicho proyecto está enmarcado dentro de una línea de investigación del grupo de investigación CompMech de la UPV-­‐EHU que gira en torno al desarrollo y estudio de este tipo de mecanismos. Esto es; este trabajo, más allá de la utilidad que pudiera tener por sí mismo, está pensado para formar parte de un proyecto de mayor envergadura, para cuyo éxito será imprescindible la colaboración con otros investigadores y la integración de este trabajo con los realizados por ellos. Consiste en la creación de un software para el control y movimiento de mecanismos, generando vibraciones para la realización de ensayos dinámicos. Para ello, se programarán sobre la plataforma LabVIEW la interfaz de usuario y el motor de cálculo. Una vez se compruebe que el programa funciona correctamente, se integrará dentro de un programa principal, un control articular que será el encargado de comunicarse con la máquina. Posteriormente, se procederá a la realización de ensayos experimentales sobre los propios robots, en taller. Se tomarán medidas mediante acelerómetros y otros dispositivos, determinando las medidas más adecuadas para su correcta validación. Finalmente, se generalizará el trabajo realizado para posibilitar su empleo futuro en diferentes mecanismos

Validación Modelo Proceso Analítico de Redes (PAR)

El presente trabajo comprobará la validez del modelo de selección de mercados, llamado, Proceso Analítico de Redes, PAR. Esto con el objetivo de dar una propuesta alternativa a los modelos de selección que ya conocemos.

Un ambiente de aprendizaje basado en software para la enseñanza de modelos matemáticos en ecología : Model-Lab.

Resumen tomado de la publicación

L'ordinador i el desenvolupament de l'aprenentatge de la lectura i l'escriptura : proposta de software per aprendre a llegir i escriure en català. 'El ordenador y el desarrollo del aprendizaje de la lectura y la escritura : propuesta de software para aprender a leer y a escribir en catalán'.

1-Formular las ventajas y los inconvenientes que comporta el aprendizaje de la lectura y la escritura a través del programa de ordenador 'Writing to read'. 2-Estructurar y verificar un programa de ordenador que permite el aprendizaje de la lectura y la escritura en catalán a los niños de Párvulos de cinco años, llamado 'Teclear para comprender'. 1-Dos grupos de 34 alumnos de cinco años, que asisten a la Escuela Pública del District of Columbia (EUA). 2-Una clase de 30 alumnos de Párvulos de cinco años, que asisten a la Escuela Pública Nostra Llar de Sabadell (Barcelona). Realiza un estado de la cuestión sobre la aplicación del ordenador en el aprendizaje de la lectura y la escritura. Realiza dos estudios empíricos diferentes con diferentes muestras de alumnos de Parvulario. Plantea las hipótesis. Variable independiente: los dos softwares educativos. Variable dependiente: resultados en lectura y escritura. Variable interna: Capacidades de los alumnos y variables socioeconómicas. Estudio 1: compara el aprendizaje de dos grupos de alumnos, uno experimental que sigue la enseñanza con el programa 'Writing to read' y otro control que sigue la enseñanza tradicional. Obtiene los datos a partir de un diseño pretest posttest y los analiza cuantitativa y cualitativamente mediante el método etnográfico de observación participante. Estudio 2: los resultados del anterior estudio le llevan al diseño y validación cualitativa del programa ad hoc 'Teclear para comprender' mediante la misma metodología que el anterior estudio. Test Metropolitan Readiness para el pretest y posttest, observaciones registradas en el diario de campo, entrevistas semidirigidas y trabajos de los alumnos. Prueba t de Student y análisis etnográfico. Existe relación entre el método de enseñanza y las puntuaciones finales en el posttest. El ordenador es un elemento motivador, permite trabajar al mismo tiempo autónoma y cooperativamente, facilita la conceptualización de algunas características importantes del texto escrito y representa una ayuda para los aprendizajes, sin olvidar la decisiva función que ejerce el maestro. Se ha comprobado que, tanto el programa 'Writing to read' como el 'Teclear para comprender', estimulan y complementan, con técnicas de hoy en día, el desarrollo del aprendizaje de la lectura y la escritura.

Especificación, diseño, implementación y validación de diferentes estructuras de material informatizado para enseñanza y aprendizaje con computadora de la Física mediante un entorno de autor mixto.

La hipótesis fundamental del trabajo se centra en conocer los efectos de determinadas metodologías (conductista, cognitiva y tradicional) en las que interviene la computadora, como recurso didáctico, para alumnos de Secundaria. Los temas se han aplicado a alumnos de Secundaria representativos de la población. Se validan estas metodologías comparándolas entre sí y con una tercera metodología sin el uso de computadora. Se han diseñado una serie de temas de Física para alumnado de Enseñanza Secundaria implementándolos mediante distintos lenguajes de programación, utilizando principalmente como soporte el sistema de autor SIETE (Sistema Informatizado en Español para el desarrollo de Temas de Enseñanza), desarrollado por el Departamento de Informática y Automática de la Universidad Complutense de Madrid. Se ha validado el software creado mediante: el tratamiento y análisis estadístico de los datos obtenidos del rendimiento académico, en cada caso, mediante pruebas cualitativas y cuantitativas utilizando distintos instrumentos: pruebas escritas, grabaciones de audio, grabaciones de vídeo, ecos informáticos, informes de observaciones, etc.; su valoración por profesorado en ejercicio. Se ha obtenido una valoración del software muy positiva, en particular el basado en la enseñanza de la Física mediante descubrimiento y aprendizaje significativo.

Validación de un protocolo para la medición de la velocidad de golpeo en fútbol.

Resumen tomado de la publicación

Desarrollo y validación de un sistema de enseñanza abierta y a distancia en citopatología.

Los objetivos planteados son: 1. Desarrollar un sistema de enseñanza abierta y a distancia, utilizando como recurso pedagógico un Sistema Multimedia Interactivo (SMI) y con un Plan de Formación específico. 2. Validar dicho sistema en un colectivo de personas integrado por profesores de FP de la familia profesional Sanitaria, alumnos de Ciclo Formativo de grado superior de Anatomía Patológica y Citología y personal técnico en Anatomía Patológica. Las hipótesis son: 1. Aún habiendo programas académicos encargados de la formación en Citopatología de Anatomopatólogos y Citotécnicos, existen necesidades de formación referidas especialmente a personal técnico. 2. La introducción de Nuevas Tecnologías de la Información y la Comunicación puede contribuir al proceso de formación de dicho personal, tanto de su faceta inicial como continua. 3. Mediante el desarrollo de un sistema de Enseñanza abierta y a distancia en Citopatología, utilizando como recurso pedagógico un SMI, se favorece la adquisición de conocimientos y por tanto el autoaprendizaje. Muestra de 115 personas, con diferentes conocimientos informáticos para validar el sistema de participación. Las personas pertenecen a 3 colectivos diferentes: profesores de la Enseñanza Secundaria y Profesores Técnicos de FP, de la rama sanitaria y pertenecientes a las CC.AA. de Galicia, Asturias y Cantabria; alumnos que están cursando el Ciclo formativo de grado superior de Anatomía Patológica y Citología en la Comunidad Autónoma de Asturias; y Técnicos Especialistas en Anatomía Patológica y Técnicos superiores en Anatomía Patológica y Citología, tanto de la Comunidad Autónoma de Asturias como de fuera de ella. En el proceso de investigación llevado a cabo, se consideran tres aspectos principales cronológicamente relacionados: 1. El estudio de necesidades reales de formación en el sector. 2. El diseño del plan de formación adaptado a dichas necesidades. 3. El desarrollo de un SMI integrado en el plan de formación. Para el estudio de necesidades de formación durante el período 1994-1995, se utiliza un cuestionario que fue repartido en varios centros docentes. Para la definición y desarrollo del sistema de enseñanza abierta y a distancia, se utilizan elementos de hardware y software. Para la validación del Sistema Multimedia Interactivo, se utiliza un cuestionario. Para el estudio de necesidades de formación durante el período 1996-1997, se utiliza una 'Guía para el análisis de necesidades formativas', en la que se reflejan tanto la situación actual del sector como lo previsible en el año 2000. Para el diseño del Plan de Formación y la definición de los contenidos educativos, se tienen en cuenta las especificaciones del Sistema Bethesda para la interpretación y nomenclatura de los frotis cérvicovaginales. Para la definición de la estrategia pedagógica, se propone un modelo de aprendizaje de tipo significativo mediante descubrimiento dirigido. Para la definición del método de enseñanza se pretende incrementar el aprendizaje significativo y potenciar el autoaprendizaje. El nivel de conocimientos informáticos que poseían los participantes en la validación se demostró que no era elevado, pues un 74 por ciento tenían poca o ninguna experiencia. Al 91 por ciento de los encuestados le resultó fácil, a un 8 por ciento le pareció normal y sólo a un 1 por ciento le pareció difícil. Más del 80 por ciento de los encuestados, pertenecientes a los tres colectivos, se considera bastante partidario de la implantación del S.M.I. como complemento a la enseñanza presencial más que como alternativa a la misma. Se confirma la necesidad de realizar acciones de formación continua en el campo de la Citopatología, sobre todo en el colectivo de técnicos. Se demuestra el interés en la implantación de las Nuevas Tecnologías de la Información y la comunicación como sistema de enseñanza en Citopatología de personal técnico, tanto en su faceta inicial como en la continua. El S.M.I. desarrollado constituye un material educativo idóneo para realizar acciones de formación, ya que: sus contenidos son adecuados para el alumno y son coherentes con relación a los objetivos y a los contenidos educativos que establece el círculo de Citotécnico; su metodología propuesta favorece el cumplimiento de determinados objetivos y/o la adquisición de contenidos, estando las estrategias de aprendizaje adecuadas al nivel a quien va dirigido; es un material educativo motivador para el alumno y que promueve en él el interés; es un material educativo flexible y, por tanto, abierto a posibles adaptaciones y sugerencias, siendo fácil su incorporación a la programación docente; desde el punto de vista técnico no constituye un material excesivamente sofisticado para los centros de enseñanza, siendo un sistema sencillo de manejar y que resulta cómodo el trabajar con él.

Desarrollo y validación de una escala para evaluación de daño por orugas defoliadoras en soja (Glycine max L.), para el sur de la provincia de Córdoba

Para desarrollar y validar una escala logarítmica diagramática de evaluación de daño por orugas defoliadoras al cultivo de soja, para el centro-sur de Córdoba, se colectaron folíolos dañados a fin de obtener la máxima defoliación presente. Se calculó el porcentaje de defoliación escaneando cada folíolo, utilizando el software WinFolia. Se planteó una escala de siete clases obteniendo el valor medio de cada una con el programa DOSLOG. Posteriormente 140 folíolos, cuya defoliación real se determinó con WinFolia, fueron evaluados por seis evaluadores con y sin experiencia previa en estimaciones de defoliación, con y sin escala. La validación por precisión y exactitud se realizó por regresión lineal simple entre la defoliación real y la estimada, y la reproducibilidad por regresión entre las 140 estimaciones de los evaluadores combinados de a pares. Sin la escala la mayoría de los evaluadores sobreestimaron la defoliación, indicando desvíos positivos constantes para todos los niveles, y en 9 de 12 evaluadores ocurrieron desvíos sistemáticos. Con la escala mejoró la exactitud (-1,74 a 1,39), precisión (0,77 a 0,90) y reproducibilidad, por lo que se la considera adecuada para evaluaciones de daños causados por orugas defoliadoras al cultivo de soja, en la región centro-sur de Córdoba.

Metodologías para la modelización, validación y diseño innovador de los sistemas multicuerpo del transporte vertical de personas

En el mundo moderno está cobrando cada vez más importancia el empleo de técnicas de simulación y creatividad como parte del ciclo de la ingeniería de diseño para acelerar y catalizar el proceso de innovación. Sin embargo, aunque la simulación sí posee un gran patrón de medida, que es la realidad que representa, no siempre se lleva a cabo una valoración objetiva de las ideas producidas de forma creativa. Otro campo relacionado con el diseño innovador, pero que aún está poco explorado, es el del estudio y gestión de la innovación mediante la monitorización del grado de evolución de un sistema a lo largo del tiempo. Existen teorías y patrones de evolución cualitativos predefinidos en la literatura, pero con escasa aplicación en el mercado actual. La forma de medir la innovación según algunas empresas se basa en cuantificar número de proyectos, ideas, patentes, etc., pero no incluyen ninguna metodología de análisis o la definición de parámetros intrínsecos a las curvas asociadas a dicho grado de innovación. En esta Tesis Doctoral, se ha desarrollado una metodología general para la búsqueda del diseño innovador, metodología que ha sido aplicada en este caso al sector del transporte vertical de personas que incluye sistemas mecánicos como escaleras mecánicas, pasillos móviles o ascensores. Esta metodología principal se compone de otras metodologías desarrolladas y herramientas seleccionadas que permiten automatizar el proceso de creación y evaluación de ideas, así como su implementación en el entorno de simulación correspondiente. Debido a que el campo de aplicación de estas metodologías es fundamentalmente mecánico, se ha empleado como herramienta principal de simulación un software específico de simulación dinámica de sistemas multicuerpo. También se ha desarrollado una metodología de comparación entre las señales de un sistema real y el sistema simulado para la validación de los modelos y metodología de simulación. Esta metodología se ha aplicado a un modelo de simulación dinámica de una escalera mecánica.Se ha desarrollado una metodología para la implementación de escaleras mecánicas y pasillos móviles en el software de simulación dinámica seleccionado. Esta metodología es necesaria para la prueba de un número elevado de alternativas que difieren en valores cuantitativos y cualitativos, por lo que está parametrizada según el número y tipo de eslabones que comúnmente poseen estos sistemas mecánicos como parte de las cadenas de rodillos que los conducen y traccionan. Las técnicas que comprende esta metodología han sido aplicadas para implementar un modelo concreto de escalera mecánica recientemente patentado. La metodología de implementación se considera validada, al haber obtenido valores altos de correlación entre las señales simuladas y las obtenidas de sensorizar un prototipo real mediante la aplicación de la metodología de comparación y validación de señales desarrollada también en esta Tesis. Dentro de la metodología general, se presenta una metodología de análisis del estado del arte de un sistema basada en el análisis de las curvas de evolución de cada sistema, las cuales se construyen a partir de una previa selección de los indicadores tecnológicos representativos adecuados. En este caso, se ha aplicado a las escaleras mecánicas y pasillos móviles, seleccionando como indicador de su evolución temporal el número de patentes anuales, de las cuáles se han analizado valores estadísticos representativos de la velocidad y aceleración en la creación de patentes de sus más de 100 años que llevan existiendo. Para acelerar el proceso de evolución de un sistema se ha propuesto el empleo de técnicas de creatividad existentes como medio para automatizar el proceso de creación de ideas, las cuales deberán ser sometidas a una valoración objetiva. La creatividad, dentro de la metodología general de diseño innovador, se ha considerado necesaria en todos los estadios de la ingeniería de diseño. Como resultados de la aplicación de las metodologías desarrolladas en esta Tesis al campo del transporte vertical de personas, se encuentran varios modelos de simulación dinámicos de escaleras mecánicas, la validación de un modelo concreto de escalera mecánica, y soluciones innovadoras y creativas en la implementación de modelos y a nivel conceptual, materializándose en varios artículos de interés científico y dos patentes de invención aceptadas. Toda la base teórica desarrollada en esta Tesis tiene como meta la reducción de tiempos y costes en el proceso de producción y análisis de ideas, eliminando la inercia psicológica desde la creatividad y, la construcción de prototipos, mediante modelos avanzados de simulación.

Estudio de la fiabilidad software, según defectos, en controladores de velocidad para robots autónomos móviles

Tanto los robots autónomos móviles como los robots móviles remotamente operados se utilizan con éxito actualmente en un gran número de ámbitos, algunos de los cuales son tan dispares como la limpieza en el hogar, movimiento de productos en almacenes o la exploración espacial. Sin embargo, es difícil garantizar la ausencia de defectos en los programas que controlan dichos dispositivos, al igual que ocurre en otros sectores informáticos. Existen diferentes alternativas para medir la calidad de un sistema en el desempeño de las funciones para las que fue diseñado, siendo una de ellas la fiabilidad. En el caso de la mayoría de los sistemas físicos se detecta una degradación en la fiabilidad a medida que el sistema envejece. Esto es debido generalmente a efectos de desgaste. En el caso de los sistemas software esto no suele ocurrir, ya que los defectos que existen en ellos generalmente no han sido adquiridos con el paso del tiempo, sino que han sido insertados en el proceso de desarrollo de los mismos. Si dentro del proceso de generación de un sistema software se focaliza la atención en la etapa de codificación, podría plantearse un estudio que tratara de determinar la fiabilidad de distintos algoritmos, válidos para desempeñar el mismo cometido, según los posibles defectos que pudieran introducir los programadores. Este estudio básico podría tener diferentes aplicaciones, como por ejemplo elegir el algoritmo menos sensible a los defectos, para el desarrollo de un sistema crítico o establecer procedimientos de verificación y validación, más exigentes, si existe la necesidad de utilizar un algoritmo que tenga una alta sensibilidad a los defectos. En el presente trabajo de investigación se ha estudiado la influencia que tienen determinados tipos de defectos software en la fiabilidad de tres controladores de velocidad multivariable (PID, Fuzzy y LQR) al actuar en un robot móvil específico. La hipótesis planteada es que los controladores estudiados ofrecen distinta fiabilidad al verse afectados por similares patrones de defectos, lo cual ha sido confirmado por los resultados obtenidos. Desde el punto de vista de la planificación experimental, en primer lugar se realizaron los ensayos necesarios para determinar si los controladores de una misma familia (PID, Fuzzy o LQR) ofrecían una fiabilidad similar, bajo las mismas condiciones experimentales. Una vez confirmado este extremo, se eligió de forma aleatoria un representante de clase de cada familia de controladores, para efectuar una batería de pruebas más exhaustiva, con el objeto de obtener datos que permitieran comparar de una forma más completa la fiabilidad de los controladores bajo estudio. Ante la imposibilidad de realizar un elevado número de pruebas con un robot real, así como para evitar daños en un dispositivo que generalmente tiene un coste significativo, ha sido necesario construir un simulador multicomputador del robot. Dicho simulador ha sido utilizado tanto en las actividades de obtención de controladores bien ajustados, como en la realización de los diferentes ensayos necesarios para el experimento de fiabilidad. ABSTRACT Autonomous mobile robots and remotely operated robots are used successfully in very diverse scenarios, such as home cleaning, movement of goods in warehouses or space exploration. However, it is difficult to ensure the absence of defects in programs controlling these devices, as it happens in most computer sectors. There exist different quality measures of a system when performing the functions for which it was designed, among them, reliability. For most physical systems, a degradation occurs as the system ages. This is generally due to the wear effect. In software systems, this does not usually happen, and defects often come from system development and not from use. Let us assume that we focus on the coding stage in the software development pro¬cess. We could consider a study to find out the reliability of different and equally valid algorithms, taking into account any flaws that programmers may introduce. This basic study may have several applications, such as choosing the algorithm less sensitive to pro¬gramming defects for the development of a critical system. We could also establish more demanding procedures for verification and validation if we need an algorithm with high sensitivity to programming defects. In this thesis, we studied the influence of certain types of software defects in the reliability of three multivariable speed controllers (PID, Fuzzy and LQR) designed to work in a specific mobile robot. The hypothesis is that similar defect patterns affect differently the reliability of controllers, and it has been confirmed by the results. From the viewpoint of experimental planning, we followed these steps. First, we conducted the necessary test to determine if controllers of the same family (PID, Fuzzy or LQR) offered a similar reliability under the same experimental conditions. Then, a class representative was chosen at ramdom within each controller family to perform a more comprehensive test set, with the purpose of getting data to compare more extensively the reliability of the controllers under study. The impossibility of performing a large number of tests with a real robot and the need to prevent the damage of a device with a significant cost, lead us to construct a multicomputer robot simulator. This simulator has been used to obtain well adjusted controllers and to carry out the required reliability experiments.