anteproyecto fin de carrera

13 Pages·2014·0.19 MB·Spanish

UNIVERSIDAD AUTONOMA DE MADRID

ESCUELA POLITECNICA SUPERIOR

ANTEPROYECTO FIN DE CARRERA

Diseño, desarrollo e implementación del protocolo de
monitorización y comunicación entre una nariz electrónica y
un Smartphone o computador.

Luis Pulido García-Duarte

OCTUBRE 2014

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Diseño, desarrollo e implementación del protocolo de
monitorización y comunicación entre una nariz electrónica y
un Smartphone o computador.

AUTOR: Luis Pulido García-Duarte
TUTOR: Francisco de Borja Rodríguez

Grupo de Neurocomputación Biológica (GNB)
Dpto. de Ingeniería Informática
Escuela Politécnica Superior
Universidad Autónoma de Madrid
Octubre de 2014

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ÍNDICE DE CONTENIDOS

MOTIVACIÓN Y OBJETIVOS ................................................................................................................................ 7
METODOLOGÍA Y PLAN DE TRABAJO ................................................................................................................ 9
1. Formación previa. .................................................................................................................................. 9
2. Desarrollo .............................................................................................................................................. 9
3. Conclusiones ........................................................................................................................................ 10
4. Realización de la memoria del proyecto ............................................................................................. 10
MEDIOS A UTILIZAR ......................................................................................................................................... 11
A) Hardware ............................................................................................................................................. 11
B) Software .............................................................................................................................................. 11
REFERENCIAS ................................................................................................................................................... 13

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MOTIVACIÓN Y OBJETIVOS

Este proyecto se centrará en proporcionar una herramienta que implementa un protocolo
de comunicación y monitorización entre una nariz electrónica y un Smartphone.
Actualmente no existe ninguna herramienta que proporcione datos en tiempo real de los
sensores en un sistema totalmente portátil como es un teléfono móvil. El proyecto está
enfocado a narices electrónicas con el objetivo de implementar métodos de análisis
complejos y dinámicos, pero será escalable a cualquier tipo de sensor. También se
centrará en el uso del Smartphone y de las tablets por su movilidad, aunque se estudiará
la posibilidad de adaptar el sistema de comunicación a un PC.

La forma de analizar los datos será a través de modelos de ciclo cerrado orientados al
análisis de odorantes, como por ejemplo, el modelo desarrollado por el grupo GNB
basado en la modulación de la temperatura del sensor [1]. Estos modelos consisten en
variar parámetros, tales como la temperatura del sensor, de manera que se puedan
parametrizar las curvas características de cada odorante para así discriminar olores. Para
ello se analizarán y estudiarán diferentes modelos y se implementarán un conjunto de
éstos para probar la herramienta. Dichos modelos serán, por ejemplo, un modelo de
rampa, variación de la temperatura de calentamiento del sensor mediante funciones
trigonométricas, así como la implementación de modelos empleados en el proyecto de
Alejandro Pequeño Zurro, “Uso de una nariz electrónica ultra portátil en robots para la
detección de fuentes odorantes”[2].

La plataforma para alojar dicha herramienta será un dispositivo portátil tipo Smartphone o
Tablet con sistema operativo android[3] puesto que la comunicación entre los sensores y
el Smartphone se realizará a través del arduino Mega ADK[4] y el Accessory Development
Kit (ADK)[5] de Google, diseñado para android. De esta forma se provee un sistema
totalmente portátil y se estudiará la posibilidad de comunicar las plataformas a través de
bluetooth, otorgando así un mayor aislamiento de la nariz y movilidad para el usuario.

La ventaja de usar android y arduino es que son plataformas de software libre y código
abierto, lo que genera una comunidad de desarrollo muy amplia y avances en el ámbito
tecnológico de gran envergadura, proporcionando así versiones estables, de fácil acceso
y continuo desarrollo.

La placa de arduino se encargará de alojar los sensores para recoger los resultados,
procesarlos y enviarlos al Smartphone para que los pueda representar y analizar. De ésta
manera la placa arduino junto con los sensores será la nariz electrónica. Por su parte el
Smartphone se encargará de transmitir a la placa la configuración de los puertos de los
sensores implicados en el análisis y representará los datos devueltos por la nariz. Además
tendrá la posibilidad de modificar parámetros del modelo seleccionado en tiempo real
según se observen los resultados.

Este proyecto combina la electrónica necesaria para el acondicionamiento de sensores
químicos resistivos conectados en una placa de arduino y el software necesario tanto para
el análisis como para la comunicación entre plataformas, además del software
correspondiente a la parte de la interfaz gráfica.

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De esta manera se proporciona una herramienta para observar y modificar parámetros en
tiempo real en el sensor, por lo que no sólo es una herramienta de monitorización, sino
también una herramienta para el estudio e investigación de modelos de análisis de ciclo
cerrado y el comportamiento de dichos modelos. Así se logra desarrollar una herramienta
no sólo para el estudio y análisis en tiempo real de modelos, sino también para ver el
comportamiento de distintos sensores ante un mismo elemento o extraer datos para su
posterior análisis o para entrenar distintos sistemas. Esta herramienta permite, además de
ajustar los parámetros, probar los resultados obtenidos en distintos análisis para
corroborar si la predicción, la hipótesis y el modelado eran acertados.

Por parte del alumno, el objetivo es la iniciación al desarrollo e investigación en
comunicaciones entre dispositivos móviles y una nariz electrónica dando lugar así a crear
y usar un protocolo de comunicación entre dispositivos, aprender a programar
aplicaciones para dispositivos Android y aprender el lenguaje de programación Java,
lenguaje que no se imparte en la carrera.
Por otro lado, también se instruirá en la familiarización y formación en la plataforma
arduino, investigar e implementar modelos de análisis para odorantes a través de narices
electrónicas, trabajar en un entorno multidisciplinar, saber analizar problemas y plantear
soluciones escalables.

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METODOLOGÍA Y PLAN DE TRABAJO

La realización de este proyecto seguirá la siguiente distribución de trabajo:
1. Formación previa.
• Lectura y estudio de la plataforma Android: funcionalidades y características del
sistema operativo, tanto a nivel software como en usabilidad.
• Aprendizaje y familiarización con el entorno de programación de Android, en este
proyecto se optará por la nueva plataforma de Android Studio.
• Lectura y estudio de la plataforma Arduino: funcionalidades y características de la
plataforma así como un análisis detallado de la placa a usar en este proyecto.
• Aprendizaje y familiarización con el entorno de programación de Arduino, cuyo
lenguaje está basado en C.
• Estudio del uso del ADK: funcionalidades y métodos que provee la plataforma.
• Aprendizaje y familiarización con el entorno de programación Java.
• Análisis y estudio del estado del arte de las narices electrónicas, funcionamiento y
búsqueda de algoritmos útiles para nuestro estudio. Lectura de literatura sobre
modelos de análisis de odorantes.
• Análisis y estudio de la posibilidad de integrar bluetooth en la comunicación para
aislar la nariz del usuario que la pueda manipular.
• Análisis y estudio de la posibilidad de hacer la plataforma para PC: estudiar la
posibilidad de adaptar la interfaz desarrollada para Smartphone y Tablet a un
ordenador.
• Análisis y estudio para crear un servidor donde alojar los datos para futuras
consultas desde una plataforma WEB.

2. Desarrollo
• Implementación de las diferentes clases en Java que realizarán las funcionalidades
que se le va a dar a la aplicación final.
• Creación del código para la comunicación entre el Arduino y el dispositivo Android.
• Implementación del código para captura de datos y análisis por parte de Arduino.
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• Diseño de la interfaz con el usuario en el entorno Android.
• Establecimiento de distintos modelos de análisis para comprobar el funcionamiento
de la herramienta.

3. Conclusiones
• Análisis de la aplicación resultante, tanto en usabilidad como en funcionamiento y
respuesta a la interacción con el usuario.
• Estudio de posibles mejoras y trabajo futuro, nuevas funcionalidades y
características que se puedan implementar en la plataforma.
• Conclusiones obtenidas del resultado final.

4. Realización de la memoria del proyecto
• Introducción del proyecto: motivación y objetivos que suscitan la necesidad de la
realización del PFC.
• Evaluación del estado del arte en Android.
• Evaluación del estado del arte en Arduino.
• Diseño que tendrá la aplicación.
• Desarrollo del código necesario y de la parte hardware necesaria para la
realización del PFC.
• Integración de la aplicación, análisis y pruebas de la aplicación final y resultados
obtenidos.
• Conclusiones y trabajo futuro. Descripción de mejoras posibles.

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