New Technologies for Internet of Things and Augmented Reality Applications for Domotic Environments and Industry 4.0

Resumen

En los últimos años, la tecnología relacionada con el Internet de las Cosas (IoT, Internet of Things) ha ido ganando interés en diferentes sectores que van desde la domótica en el hogar hasta la industria. Los sistemas IoT permiten a dispositivos heterogéneos como electrodomésticos, maquinaria industrial o vehículos comunicarse entre ellos a través de una red de interconexión e intercambiar información relacionada con el mundo físico a su alrededor. Sin embargo, la rápida evolución de la tecnología requiere que las arquitecturas y plataformas sean reanalizadas para soportar todos los escenarios en los que los sistemas IoT están desplegados con el objetivo de asegurar un rendimiento adecuado de los mismos. El paradigma de la Industria 4.0 depende de redes IoT para intercambiar las grandes cantidades de información generada por sensores y sistemas de control con el objetivo de optimizar los procesos de negocio gracias a tecnologías como robótica, big data, inteligencia arti cial, entre otros. En concreto, una de las tecnologías clave para la Industria 4.0 es la Realidad Aumentada (RA) la cual ha demostrado ser un aliado perfecto para presentar la información generada en las redes IoT en el contexto de la transformación digital de la industria. Sin embargo, la implementación de estos sistemas supone diferentes retos, sobre todo si tenemos en cuenta cuestiones relacionadas con la Calidad de la Experiencia (QoE, Quality of Experience). En primer lugar, las restricciones hardware de los dispositivos finales, limitan la capacidad computacional disponible, y la energía también puede estar limitada en los dispositivos que dependen del uso de baterías. En segundo lugar, la disparidad de tecnologías utilizadas en sistemas IoT y sistemas de RA di culta la implementaci on de interacciones entre ellos debido a que los entornos de desarrollo de RA usan tecnologías considerablemente diferentes a las usadas en el software de los dispositivos IoT. Esta tesis contiene un análisis del estado del arte actual de la tecnología relacionado con sistemas de RA e IoT prestando especial atención a las aplicaciones comerciales de estas tecnologías bajo el paraguas del paradigma de la Industria 4.0. Debido a su novedad y a la falta de revisiones académicas, esta tesis comienza con una revisión y análisis exhaustivo de las tecnologías de RA actuales, seguido de la descripción de un caso de uso específi co de RA para edi cios públicos inteligentes. Después, se describen diferentes casos de uso de sistemas IoT analizando el estado del arte relacionado con cada uno de ellos. Para analizar, esta tesis aborda la integración de sistemas de IoT y sistemas de RA proponiendo diferentes arquitecturas y frameworks para llevarla a cabo y se presentan diferentes casos de uso de aplicaciones industriales específi cas que hacen uso de dicha integración entre IoT y RA. A lo largo de esta tesis se validan distintas soluciones académicas y comerciales y se proponen nuevas arquitecturas y frameworks para mejorar el rendimiento de estos sistemas y proporcionar una experiencia de usuario adecuada. Además, en cada sección de esta tesis, se adopta una aproximación práctica, diseñando, implementando y evaluando diferentes aplicaciones demostrativas que proporcionan un entorno real de pruebas para veri car los sistemas propuestos.