Diseño e implementación del prototipo de un sistema ciber-físico para el control inteligente de caravanas de ciclistas

Abstract

El presente trabajo de título consiste en la implementación y evaluación de una propuesta de diseño de una nueva versión del prototipo de un sistema ciber-físico para bicicletas inteligentes, en línea con los trabajos desarrollados por Céspedes et al. [25][26][27][28] sobre la coordinación explícita de caravanas de ciclistas, integrando un nuevo esquema de control propuesto por Lara en [29] y empleando la red celular en un esquema de comunicación basado en una base de datos en tiempo real de Firebase. Así, este documento engloba la adaptación de los actuadores de la interfaz visual y háptica de prototipos presentes en la Universidad de Chile y su integración mediante Bluetooth de baja energía a una aplicación Android que ejecuta un nuevo módulo de control, orientado a coordinar la aceleración, velocidad y distancia entre los/as ciclistas de dichas caravanas. Lo último mediante recomendaciones de aceleración calculadas por un control predictivo robusto basado en modelos (o por sus siglas en inglés RMPC) con intervalos difusos, que son señalizadas a sus usuarios mediante la interfaz adaptada. El trabajo culmina con un prototipo funcional del sistema, una estimación de los retardos de su esquema de comunicación y una evaluación de su funcionamiento integrado. Esto mediante campañas de medición de retardos de ida y vuelta en un entorno controlado, para 4 operadores de red, y un reporte de desempeño en pruebas de campo en la explanada del parque O Higgins. De ese modo, se logran verificar limitaciones del esquema de comunicación propuesto, registrando retardos promedio superiores a los estudiados por Lara (factor de 2,46 en el mejor caso), y diferencias entre las tasas de adquisición y actualización efectiva de la ubicación de las bicicletas en el servicio de ubicación GPS empleado (servicios de Google), que vuelven inviable el funcionamiento del esquema de control en esta propuesta. Finalmente, se complementan los resultados con propuestas de trabajo futuro para ajustar el esquema de control, limitar el uso del GPS, realizar una revisión más exhaustiva de tecnologías de comunicación local y evaluar alternativas para la estimación de distancias entre bicicletas.