Immersive Teaching with Digital Twins: Development of a VR Experience for a Manipulator Robot

[ES] Este artículo presenta el diseño, implementación y validación de un gemelo digital del robot ABB IRB 140, integrando Unity y RobotStudio mediante comunicación TCP/IP con el controlador IRC5 y programación en RAPID. La propuesta combina un entorno de realidad virtual inmersiva con una simulación en Unity 3D, lo que permite a los usuarios interactuar de manera segura e intuitiva con el robot antes de ejecutar los movimientos en el sistema físico real. El sistema incluye modos de control manual, manipulación de ejes y programación de trayectorias, con transmisión en tiempo real de las coordenadas articulares al sistema físico. Las pruebas preliminares mostraron una comunicación estable con un retardo promedio de 0,1 s, garantizando la sincronización entre el entorno virtual y el robot real. Desde una perspectiva educativa, se trata de un recurso innovador para la enseñanza de la robótica industrial. Las pruebas realizadas con docentes destacaron la facilidad de uso, la fidelidad de la simulación y el impacto motivador de la experiencia inmersiva. Además, se mitigan las limitaciones típicas de los robots físicos, como la disponibilidad y los riesgos operativos. El gemelo digital se proyecta como una herramienta válida para el aprendizaje activo y basado en proyectos, facilitando la comprensión de conceptos de robótica manipulativa, la práctica de programación y la experimentación segura en entornos universitarios.

[EN] This paper presents the design, implementation, and validation of a digital twin of the ABB IRB 140 robot, integrating Unity and RobotStudio through TCP/IP communication with the IRC5 controller and programming in RAPID. The proposal combines an immersive virtual reality environment with a simulation in RobotStudio, allowing users to interact safely and intuitively with the robot before executing movements in the actual physical system. The system includes manual control modes, axis manipulation, and trajectory programming, with real-time transmission of joint coordinates to the physical system. Preliminary tests showed stable communication with an average delay of 0.1 s, ensuring synchronisation between the virtual environment and the real robot. From an educational perspective, it is an innovative resource for teaching industrial robotics. Tests with teachers highlighted the ease of use, the fidelity of the simulation, and the motivational impact of the immersive experience. Additionally, it mitigates the typical limitations of physical robots, including availability and operational risks. The digital twin is projected as a valid tool for active and project-based learning, facilitating the understanding of manipulative robotics concepts, programming practice, and safe experimentation in university.