Aportaciones en control visual de robots para entornos virtuales inmersivos: aplicación a la intervención educativa de alumnado con síndrome de Asperger

Abstract

La Tesis que se presenta es una respuesta que tiene sus orígenes en los cambios que se han ido sucediendo en los últimos años tanto en el contexto universitario como en el no universitario. Estos cambios han originado una mayor reflexión en la importancia de los procesos de enseñanza y aprendizaje y la necesidad de su adaptación a las necesidades del alumnado por su constatada y reconocida heterogeneidad y diversidad que caracteriza a cualquier contexto educativo de las diferentes etapas educativas. El profesorado universitario, abocado en la docencia y en la investigación de nuevos procesos de enseñanza y aprendizaje, está obligado a trasladar y a incardinar todo su trabajo en dar respuesta a estas demandas actuales. Desde esta perspectiva de asumir propuestas de investigación interdisciplinares y aplicativas a entornos educativos universitarios y no universitarios se considera, en la Tesis que se presenta, uno de los desafíos más complejos del sistema educativo actual: la respuesta educativa a la diversidad. Para ello, la unión de los supuestos teórico-prácticos procedentes de la pedagogía y didáctica, en el ámbito de la educación especial, y los recursos tecnológicos provenientes de la tecnología virtual y robótica van a dar respuesta a las cuestiones de investigación planteadas. Una vez realizada una revisión de la literatura e investigaciones sobre la temática de la Tesis, a continuación se describe la utilización de realidad virtual inmersiva para la mejora de las funciones ejecutivas y competencias sociales y emocionales del alumnado con síndrome de Asperger. Se hace uso de realidad virtual inmersiva debido a la versatilidad de posibilidades que presenta, el realismo y su adaptación a las necesidades del alumnado. La realidad virtual inmersiva permitirá programar tareas totalmente estructuradas, concretas con instrucciones individuales desde un entorno de aprendizaje eminentemente visual, estrategias didácticas, todas ellas, esenciales para el estilo cognitivo del alumnado con síndrome de Asperger. El objetivo general que se ha planteado en esta Tesis es aplicar una serie de entornos visuales inmersivos que representan contextos sociales y educativos para que el alumnado con síndrome de Asperger pueda practicar y mejorar sus habilidades sociales y emocionales a través de una serie de protocolos de tareas. En la presente Tesis se proponen estos protocolos de tareas que se han aplicado a grupos de alumnos con síndrome de Asperger y en los que se ha constatado una mejora en sus competencias ejecutivas y emocionales. Además, se ha constatado una transferencia a la realidad de los aprendizajes entrenados en los entornos inmersivos. Con el objetivo de dar mayor realismo a los entornos inmersivos, en la presente Tesis se propone un sistema de visión artificial así como un sistema de control visual. El primero de ellos, lleva a cabo un filtrado de la información visual obtenida con el objetivo de que el controlador visual sea capaz de, no sólo realizar el guiado de un robot empleando información visual ruidosa, sino también determinar si las medidas se ajustan al modelo de movimiento propuesto por el filtro. Esta aproximación se emplea para determinar cuando el alumno Asperger realiza ciertos patrones de movimiento que han de ser detectados como acciones anómalas. El uso de este sistema de visión ha permitido que el sistema de realidad virtual inmersiva reconozca automáticamente las expresiones del alumno Asperger con lo que es capaz de actualizar el escenario inmersivo de acuerdo a las expresiones realizadas. Esto último permite, no sólo personalizar los escenarios inmersivos, sino también dar un mayor realismo al entorno, aspecto que es crucial para la correcta transferencia a la realidad de los aprendizajes. Además, se define un controlador capaz de realizar el correcto seguimiento de trayectorias en la imagen cuando se obtiene una medida ruidosa de las características visuales. El controlador propuesto junto al proceso de filtrado es capaz de compensar el ruido obteniendo una rápida respuesta y un comportamiento suave a nivel articular. Todos los desarrollos relativos al sistema de control visual se han integrado en un robot de 7 grados de libertad.