Diseño de un middleware para sistemas IoT que integra robots según el modelo de ROS

La evolución del Internet de las Cosas (IoT) se enmarca dentro de la nueva revolución industrial, un giro para la economía mundial, en donde la tecnología va de la mano con las empresas, además de con el objetivo de hacer la vida más práctica y sencilla a la población. Para poder ofrecer nuevos servicios y operar de manera más eficiente, grandes organizaciones se están beneficiando del potencial de la Inteligencia Artificial en IoT, un término que deriva de la robótica y está enfocado en proveer de capacidad de pensamiento, cálculo y toma de decisiones a los robots. Adicionalmente, para las plataformas IoT, esta tecnología aporta, entre otras cosas, la posibilidad de realizar análisis basados en el aprendizaje automático, permitiendo detectar anomalías en los datos de los sensores y en los dispositivos inteligentes. En consecuencia, la inclusión de la robótica en el mundo del IoT permite crear robots interactivos, más inteligentes y cooperativos con los distintos componentes que forman un sistema IoT, promoviendo así uno de los objetivos de la Industria 4.0, la automatización de la manufactura, creando fábricas inteligentes caracterizadas por una gran capacidad de adaptación, alta eficiencia y una buena ergonomía. Este Proyecto de Fin de Grado (PFG) aborda el estudio de ROS (Robot Operating System) y de Internet de las cosas, con el fin de facilitar la integración de los robots con las plataformas IoT. Tras un análisis inicial de la evolución, la actualidad y la arquitectura de estas dos tecnologías, se describen las distintas soluciones que se han conseguido a la hora de integrar robots con IoT, pudiendo definir con ello la viabilidad de ROS como middleware para IoT. Con todo ello, el objetivo principal de este proyecto es crear un software que comunique el sistema ROS con la plataforma de Azure IoT, para demostrar la viabilidad del diseño con un ejemplo simulado, en el cual, según los datos recibidos de unos sensores, el robot actuará de una forma u otra, desplazándose al lugar de interés, para el caso de uso objeto de interés en este PFG. El componente principal necesario para la comunicación con el robot es un paquete propio de ROS llamado rosbridge, el cual proporciona un API JSON para comunicarse, a través de WebSockets, con programas que no son ROS. Este paquete está diseñado para ejecutarlo a través de los navegadores web, en consecuencia, el primer requisito para elegir la plataforma IoT es que ejecute código JavaScript con Node.js. De esta manera, a través del caso práctico y su descripción detallada, se demuestra la viabilidad del objetivo, abriendo una línea de trabajo de mejoras y proyectos que, además de ayudar a la automatización de la manufactura, podrá ayudar a las personas a mejorar su día a día. Abstract: The evolution of the Internet of Things (IoT) is framed as part of the new industrial revolution, a turning point for the global economy, where technology goes hand in hand with companies, in addition to the goal of making life more practical and simpler to the people. In order to offer new services and operate more efficiently, large organizations are benefiting from the potential of Artificial Intelligence in IoT, a term that derives from robotics and is focused on providing capacity for thought, calculation and decision-making robots. Additionally, concerning IoT platforms, this technology provides, among other things, the possibility of performing analysis based on automatic learning, allowing the detection of anomalies in sensor data and intelligent devices. Consequently, including robotics in the IoT world allows the creation of interactive, more intelligent and cooperative robots with the different components that comprises an IoT system, thus promoting one of the objectives of Industry 4.0, the automation of manufacturing, creating intelligent factories characterized by a great adaptability, high efficiency and good ergonomics. This Final Degree Project (PFG) addresses the study of ROS (Robot Operating System) and the Internet of Things, in order to facilitate the integration of robots with IoT platforms. After the initial presentation of the evolution, the present and the architecture of these two technologies, the different solutions that have been achieved when integrating robots with IoT are described, being able to define with this the viability of ROS as middleware for IoT. With all this, the main objective of this project is to create software that communicates the ROS system with the Azure IoT platform, to demonstrate the feasibility of the design, shown by a simulated example, in which, according to the data received from some sensors, the robot will act in one way or another, moving to the place of interest, based on the use case selected for this PFG. The main component necessary for communication with the robot is its own ROS pack called rosbridge, which provides a JSON API to communicate, through WebSockets, with programs that are not ROS. This package is designed to run it through web browsers, therefore, the first requirement to choose the IoT platform is to run JavaScript code with Node.js. In this way, through the case study and its detailed description, the viability of the objective is demonstrated, opening a line of work for improvements and projects that, in addition to helping the automation of manufacturing, can help people improve their day to day