El problema isost��tico inverso de Vening Meinesz. Teor��a y desarrollo. Aplicaci��n pr��ctica para la determinaci��n de la profundidad de la discontinuidad de Mohorovi��i�� en la Pen��nsula Ib��rica

La discontinuidad de Mohorovi��i��, m��s conocida simplemente como ���Moho��� constituye la superficie de separaci��n entre los materiales rocosos menos densos de la corteza y los materiales rocosos m��s densos del manto, suponiendo estas capas de densidad constante del orden de 2.67 y 3.27 g/cm3, y es un contorno b��sico para cualquier estudio geof��sico de la corteza terrestre. Los estudios s��smicos y gravim��tricos realizados demuestran que la profundidad del Moho es del orden de 30-40 km por debajo de la Pen��nsula Ib��rica y 5-15 km bajo las zonas marinas. Adem��s las distintas t��cnicas existentes muestran gran correlaci��n en los resultados. Haciendo la suposici��n de que el campo de gravedad de la Pen��nsula Ib��rica (como le ocurre al 90% de la Tierra) est�� isost��ticamente compensado por la variable profundidad del Moho, suponiendo un contraste de densidad constante entre la corteza y el manto y siguiendo el modelo isost��tico de Vening Meinesz (1931), se formula el problema isost��tico inverso para obtener tal profundidad a partir de la anomal��a Bouguer de la gravedad calculada gracias a la gravedad observada en la superficie terrestre. La particularidad de este modelo es la compensaci��n isost��tica regional de la que parte la teor��a, que se asemeja a la realidad en mayor medida que otros modelos existentes, como el de Airy-Heiskanen, que ha sido hist��ricamente el m��s utilizado en trabajos semejantes. Adem��s, su soluci��n est�� relacionada con el campo de gravedad global para toda la Tierra, por lo que los actuales modelos gravitacionales, la mayor��a derivados de observaciones satelitales, deber��an ser importantes fuentes de informaci��n para nuestra soluci��n. El objetivo de esta tesis es el estudio con detalle de este m��todo, desarrollado por Helmut Moritz en 1990, que desde entonces ha tenido poca evoluci��n y seguidores y que nunca se ha puesto en pr��ctica en la Pen��nsula Ib��rica. Despu��s de tratar su teor��a, desarrollo y aspectos computacionales, se est�� en posici��n de obtener un modelo digital del Moho para esta zona a fin de poder utilizarse para el estudio de la distribuci��n de masas bajo la superficie terrestre. A partir de los datos del Moho obtenidos por m��todos alternativos se har�� una comparaci��n. La precisi��n de ninguno de estos m��todos es extremadamente alta (+5 km aproximadamente). No obstante, en aquellas zonas donde exista una discrepancia de datos significar��a un ��rea descompensada, con posibles movimientos tect��nicos o alto grado de riesgo s��smico, lo que le da a este estudio un valor a��adido. ABSTRACT The Mohorovi��i�� discontinuity, simply known as ���Moho��� constitutes the division between the rocky and less thick materials of the mantle and the heavier ones in the crust, assuming densities of the orders of 2.67 y 3.27 g/cm3 respectively. It is also a basic contour for every geophysical kind of studies about the terrestrial crust. The seismic and previous gravimetric observations done in the study area show that the Moho depth is of the order of 30-40 km beneath the ground and 5-15 km under the ocean basin. Besides, the different techniques show a good correlation in their results. Assuming that the Iberian Peninsula gravity field (as it happens for the 90% of the Earth) is isostatically compensated according to the variable Moho depth, supposing a constant density contrast between crust and mantle, and following the isostatic Vening Meinesz model (1931), the inverse isostatic problem can be formulated from Bouguer gravity anomaly data obtained thanks to the observed gravity at the surface of the Earth. The main difference between this model and other existing ones, such as Airy- Heiskanen���s (pure local compensation and mostly used in these kinds of works) is the approaching to a regional isostatic compensation, much more in accordance with reality. Besides, its solution is related to the global gravity field, and the current gravitational models -mostly satellite derived- should be important data sources in such solution. The aim of this thesis is to study with detail this method, developed by Helmut Moritz in 1990, which hardly ever has it put into practice. Moreover, it has never been used in Iberia. After studying its theory, development and computational aspects, we are able to get a Digital Moho Model of the Iberian Peninsula, in order to study the masses distribution beneath the Earth���s surface. With the depth Moho information obtained from alternative methods, a comparison will be done. Both methods give results with the same order of accuracy, which is not quite high (+ 5 km approximately). Nevertheless, the areas in which a higher difference is observed would mean a disturbance of the compensation, which could show an unbalanced area with possible tectonic movements or potential seismic risk. It will give us an important additive value, which could be used in, at first, non related fields, such as density discrepancies or natural disasters contingency plans.

Estudio de estabilidad frente a rotura por macizo rocoso y discontinuidad en presas de gravedad

El problema consiste b��sicamente en realizar un estudio de sensibilidad a la hora de analizar la estabilidad frente a rotura por cimiento a trav��s de macizo rocoso y discontinuidad en el caso de presas de gravedad de tama��o medio. El presente documento muestra una comparativa de diferentes metodolog��as para estimar la seguridad de una presa de gravedad frente al deslizamiento por macizo rocoso y discontinuidad. Para ello se ha empleado un modelo de c��lculo que computa la seguridad frente al deslizamiento a traves de un estudio param��trico en funci��n de las principales variables geom��tricas y geomec��nicas que intervienen en el mismo. Se utilizan los criterios de resistencia de Hoek & Brown (1980) y de Barton & Choubey (1974) para caracterizar la resistencia del macizo rocoso y de las discontinuidades, respectivamente. El modelo permite definir tanto las variables de entrada (acciones y par��metros de los materiales), y el calculo del coeficiente de seguridad, (FS), a partir del cual se presenta el criterio de fallo a emplear en los c��lculos de fiabilidad mediante t��cnicas estad��sticas. Las diferentes metodolog��as utilizadas se agrupan en distintos niveles, que van desde: a) los niveles b��sicos asociados al determinismo, trabajando con FS, y/o con FS parciales; b) c��lculos de segundo nivel, como el m��todo de los momentos de segundo orden, los cuales proporcionan una probabilidad de fallo a partir de la aproximaci��n de la funci��n de densidad de probabilidad conjunta mediante sus dos primeros momentos (media y desviaci��n t��pica) y la definici��n de una regi��n de fallo con el modelo propuesto; c) finalmente, los m��todos exactos o de nivel III, tales como el m��todo de simulaci��n de Monte Carlo, que generan histogramas de par��metros y proporcionan probabilidades de fallo. Con ello se pretende profundizar en las t��cnicas de c��lculo de fiabilidad en presas, adem��s de estimar la influencia de los distintos par��metros que definen la cimentaci��n. Este modelo se puede emplear para otras estructuras y tipolog��as. A modo de ejemplo, se aplica un c��lculo para el caso de una presa b��veda y se analizan los resultados obtenidos.

Localizaci��n y mapeo visual monocular para robot m��vil terrestre aplicado a la inspecci��n ultras��nica aeron��utica

En el ��mbito de la rob��tica de servicio, actualmente no existe una soluci��n automatizada para la inspecci��n ultras��nica de las partes de material compuesto de una aeronave durante las operaciones de mantenimiento que realiza la aerol��nea. El desarrollo de las nuevas t��cnicas de acoplamiento ac��stico en seco en el m��todo de inspecci��n no destructiva por ultrasonidos, est�� conduciendo a posibilitar su uso con soluciones de menor coste respecto a las t��cnicas tradicionales, sin perder eficacia para detectar las deficiencias en las estructuras de material compuesto. Aunque existen aplicaciones de esta t��cnica con soluciones manuales, utilizadas en las fases de desarrollo y fabricaci��n del material compuesto, o con soluciones por control remoto en sectores diferentes al aeron��utico para componentes met��licos, sin embargo, no existen con soluciones automatizadas para la inspecci��n no destructiva por ultrasonidos de las zonas del avi��n fabricadas en material compuesto una vez la aeronave ha sido entregada a la aerol��nea. El objetivo de este trabajo fin de master es evaluar el sistema de localizaci��n, basado en visi��n por ordenador, de una soluci��n robotizada aplicada la inspecci��n ultras��nica estructural de aeronaves en servicio por parte de las propias aerol��neas, utilizando las nuevas t��cnicas de acoplamiento ac��stico en seco, buscando la ventaja de reducir los tiempos y los costes en las operaciones de mantenimiento. Se propone como soluci��n un robot m��vil aut��nomo de peque��o tama��o, con control de posici��n global basado en t��cnicas de SLAM Visual Monocular, utilizando marcadores visuales externos para delimitar el ��rea de inspecci��n. Se ha supuesto la inspecci��n de elementos de la aeronave cuya superficie se pueda considerar plana y horizontal, como son las superficies del estabilizador horizontal o del ala. Este supuesto es completamente aceptable en zonas acotadas de estos componentes, y de cara al objetivo del proyecto, no le resta generalidad. El robot m��vil propuesto es un veh��culo terrestre triciclo, de dos grados de libertad, con un sistema de visi��n monocular completo embarcado, incluyendo el hardware de procesamiento de visi��n y control de trayectoria. Las dos ruedas delanteras son motrices y la tercera rueda, loca, sirve ��nicamente de apoyo. La direcci��n, de tipo diferencial, permite al robot girar sin necesidad de desplazamiento, al conseguirse por diferencia de velocidad entre la rueda motriz derecha e izquierda. El sistema de inspecci��n ultras��nica embarcado est�� compuesto por el hardware de procesamiento y registro de se��al, y una rueda-sensor situada coaxialmente al eje de las ruedas motrices, y centrada entre estas, de modo que la medida de inspecci��n se realiza en el centro de rotaci��n del robot. El control visual propuesto se realiza mediante una estrategia ���ver y mover��� basada en posici��n, ejecut��ndose de forma secuencial la extracci��n de caracter��sticas visuales de la imagen, el c��lculo de la localizaci��n global del robot mediante SLAM visual y el movimiento de ��ste mediante un algoritmo de control de posici��n-orientaci��n respecto a referencias de paso de la trayectoria. La trayectoria se planifica a partir del mapa de marcas visuales que delimitan el ��rea de inspecci��n, proporcionado tambi��n por SLAM visual. Para validar la soluci��n propuesta se ha optado por desarrollar un prototipo f��sico tanto del robot como de los marcadores visuales externos, a los que se someter��n a una prueba de validaci��n como alternativa a utilizar un entorno simulado por software, consistente en el reconocimiento del ��rea de trabajo, planeamiento de la trayectoria y recorrido de la misma, de forma aut��noma, registrando el posicionamiento real del robot m��vil junto con el posicionamiento proporcionado por el sistema de localizaci��n SLAM. El motivo de optar por un prototipo es validar la soluci��n ante efectos f��sicos que son muy complicados de modelar en un entorno de simulaci��n, derivados de las limitaciones constructivas de los sistemas de visi��n, como distorsiones ��pticas o saturaci��n de los sensores, y de las limitaciones constructivas de la mec��nica del robot m��vil que afectan al modelo cinem��tico, como son el deslizamiento de las ruedas o la fluctuaci��n de potencia de los motores el��ctricos. El prototipo de marcador visual externo utilizado para la prueba de validaci��n, ha sido un s��mbolo plano vertical, en blanco y negro, que consta de un borde negro rectangular dentro del cual se incluye una serie de marcas cuadradas de color negro, cuya disposici��n es diferente para cada marcador, lo que permite su identificaci��n. El prototipo de robot m��vil utilizado para la prueba de validaci��n, ha sido denominado VINDUSTOR: ���VIsual controlled Non-Destructive UltraSonic inspecTOR���. Su estructura mec��nica ha sido desarrollada a partir de la plataforma comercial de rob��tica educacional LEGO�� MINDSTORMS NXT 2.0, que incluye los dos servomotores utilizados para accionar las dos ruedas motrices, su controlador, las ruedas delanteras y la rueda loca trasera. La estructura mec��nica ha sido especialmente dise��ada con piezas LEGO�� para embarcar un ordenador PC port��til de tama��o peque��o, utilizado para el procesamiento visual y el control de movimiento, y el sistema de captaci��n visual compuesto por dos c��maras web de bajo coste, colocadas una en posici��n delantera y otra en posici��n trasera, con el fin de aumentar el ��ngulo de visi��n. El peso total del prototipo no alcanza los 2 Kg, siendo sus dimensiones m��ximas 20 cm de largo, 25 cm de ancho y 26 cm de alto. El prototipo de robot m��vil dispone de un control de tipo visual. La estrategia de control es de tipo ���ver y mover��� din��mico, en la que se realiza un bucle externo, de forma secuencial, la extracci��n de caracter��sticas en la imagen, la estimaci��n de la localizaci��n del robot y el c��lculo del control, y en un bucle interno, el control de los servomotores. La estrategia de adquisici��n de im��genes est�� basada en un sistema monocular de c��maras embarcadas. La estrategia de interpretaci��n de im��genes est�� basada en posici��n tridimensional, en la que los objetivos de control se definen en el espacio de trabajo y no en la imagen. La ley de control est�� basada en postura, relacionando la velocidad del robot con el error en la posici��n respecto a las referencias de paso de una trayectoria. La trayectoria es generada a partir del mapa de marcadores visuales externo. En todo momento, la localizaci��n del robot respecto a un sistema de referencia externo y el mapa de marcadores, es realizado mediante t��cnicas de SLAM visual. La auto-localizaci��n de un robot m��vil dentro de un entorno desconocido a priori constituye uno de los desaf��os m��s importantes en la rob��tica, habi��ndose conseguido su soluci��n en las ��ltimas d��cadas, con una formulaci��n como un problema num��rico y con implementaciones en casos que van desde robots a��reos a robots en entornos cerrados, existiendo numerosos estudios y publicaciones al respecto. La primera t��cnica de localizaci��n y mapeo simult��neo SLAM fue desarrollada en 1989, m��s como un concepto que como un algoritmo ��nico, ya que su objetivo es gestionar un mapa del entorno constituido por posiciones de puntos de inter��s, obtenidos ��nicamente a partir de los datos de localizaci��n recogidos por los sensores, y obtener la pose del robot respecto al entorno, en un proceso limitado por el ruido de los sensores, tanto en la detecci��n del entorno como en la odometr��a del robot, emple��ndose t��cnicas probabil��sticas aumentar la precisi��n en la estimaci��n. Atendiendo al algoritmo probabil��stico utilizado, las t��cnicas SLAM pueden clasificarse en las basadas en Filtros de Kalman, en Filtros de Part��culas y en su combinaci��n. Los Filtros de Kalman consideran distribuciones de probabilidad gaussiana tanto en las medidas de los sensores como en las medidas indirectas obtenidas a partir de ellos, de modo que utilizan un conjunto de ecuaciones para estimar el estado de un proceso, minimizando la media del error cuadr��tico, incluso cuando el modelo del sistema no se conoce con precisi��n, siendo el m��s utilizado el Filtro de Kalman Extendido a modelos nolineales. Los Filtros de Part��culas consideran distribuciones de probabilidad en las medidas de los sensores sin modelo, represent��ndose mediante un conjunto de muestras aleatorias o part��culas, de modo que utilizan el m��todo Montecarlo secuencial para estimar la pose del robot y el mapa a partir de ellas de forma iterativa, siendo el m��s utilizado el Rao-Backwell, que permite obtener un estimador optimizado mediante el criterio del error cuadr��tico medio. Entre las t��cnicas que combinan ambos tipos de filtros probabil��sticos destaca el FastSLAM, un algoritmo que estima la localizaci��n del robot con un Filtro de Part��culas y la posici��n de los puntos de inter��s mediante el Filtro de Kalman Extendido. Las t��cnicas SLAM puede utilizar cualquier tipo de sensor que proporcionen informaci��n de localizaci��n, como Laser, Sonar, Ultrasonidos o Visi��n. Los sensores basados en visi��n pueden obtener las medidas de distancia mediante t��cnicas de visi��n estereosc��pica o mediante t��cnica de visi��n monocular. La utilizaci��n de sensores basados en visi��n tiene como ventajas, proporcionar informaci��n global a trav��s de las im��genes, no s��lo medida de distancia, sino tambi��n informaci��n adicional como texturas o patrones, y la asequibilidad del hardware frente a otros sensores. Sin embargo, su principal inconveniente es el alto coste computacional necesario para los complejos algoritmos de detecci��n, descripci��n, correspondencia y reconstrucci��n tridimensional, requeridos para la obtenci��n de la medida de distancia a los m��ltiples puntos de inter��s procesados. Los principales inconvenientes del SLAM son el alto coste computacional, cuando se utiliza un n��mero elevado de caracter��sticas visuales, y su consistencia ante errores, derivados del ruido en los sensores, del modelado y del tratamiento de las distribuciones de probabilidad, que pueden producir el fallo del filtro. Dado que el SLAM basado en el Filtro de Kalman Extendido es una las t��cnicas m��s utilizadas, se ha seleccionado en primer lugar c��mo soluci��n para el sistema de localizaci��n del robot, realizando una implementaci��n en la que las medidas de los sensores y el movimiento del robot son simulados por software, antes de materializarla en el prototipo. La simulaci��n se ha realizado considerando una disposici��n de ocho marcadores visuales que en todo momento proporcionan ocho medidas de distancia con ruido aleatorio equivalente al error del sensor visual real, y un modelo cinem��tico del robot que considera deslizamiento de las ruedas mediante ruido aleatorio. Durante la simulaci��n, los resultados han mostrado que la localizaci��n estimada por el algoritmo SLAM-EKF presenta tendencia a corregir la localizaci��n obtenida mediante la odometr��a, pero no en suficiente cuant��a para dar un resultado aceptable, sin conseguir una convergencia a una soluci��n suficientemente cercana a la localizaci��n simulada del robot y los marcadores. La conclusi��n obtenida tras la simulaci��n ha sido que el algoritmo SLAMEKF proporciona inadecuada convergencia de precisi��n, debido a la alta incertidumbre en la odometr��a y a la alta incertidumbre en las medidas de posici��n de los marcadores proporcionadas por el sensor visual. Tras estos resultados, se ha buscado una soluci��n alternativa. Partiendo de la idea subyacente en los Filtros de Part��culas, se ha planteado sustituir las distribuciones de probabilidad gaussianas consideradas por el Filtro de Kalman Extendido, por distribuciones equi-probables que derivan en funciones binarias que representan intervalos de probabilidad no-nula. La aplicaci��n de Filtro supone la superposici��n de todas las funciones de probabilidad no-nula disponibles, de modo que el resultado es el intervalo donde existe alguna probabilidad de la medida. C��mo la efectividad de este filtro aumenta con el n��mero disponible de medidas, se ha propuesto obtener una medida de la localizaci��n del robot a partir de cada pareja de medidas disponibles de posici��n de los marcadores, haciendo uso de la Trilateraci��n. SLAM mediante Trilateraci��n Estad��stica (SLAM-ST) es como se ha denominado a esta soluci��n propuesta en este trabajo fin de master. Al igual que con el algoritmo SLAM-EKF, ha sido realizada una implementaci��n del algoritmo SLAM-ST en la que las medidas de los sensores y el movimiento del robot son simulados, antes de materializarla en el prototipo. La simulaci��n se ha realizado en las mismas condiciones y con las mismas consideraciones, para comparar con los resultados obtenidos con el algoritmo SLAM-EKF. Durante la simulaci��n, los resultados han mostrado que la localizaci��n estimada por el algoritmo SLAM-ST presenta mayor tendencia que el algoritmo SLAM-EKF a corregir la localizaci��n obtenida mediante la odometr��a, de modo que se alcanza una convergencia a una soluci��n suficientemente cercana a la localizaci��n simulada del robot y los marcadores. Las conclusiones obtenidas tras la simulaci��n han sido que, en condiciones de alta incertidumbre en la odometr��a y en la medida de posici��n de los marcadores respecto al robot, el algoritmo SLAM-ST proporciona mejores resultado que el algoritmo SLAM-EKF, y que la precisi��n conseguida sugiere la viabilidad de la implementaci��n en el prototipo. La implementaci��n del algoritmo SLAM-ST en el prototipo ha sido realizada en conjunci��n con la implementaci��n del Sensor Visual Monocular, el Modelo de Odometr��a y el Control de Trayectoria. El Sensor Visual Monocular es el elemento del sistema SLAM encargado de proporcionar la posici��n con respecto al robot de los marcadores visuales externos, a partir de las im��genes obtenidas por las c��maras, mediante t��cnicas de procesamiento de imagen que permiten detectar e identificar los marcadores visuales que se hallen presentes en la imagen capturada, as�� como obtener las caracter��sticas visuales a partir de las cuales inferir la posici��n del marcador visual respecto a la c��mara, mediante reconstrucci��n tridimensional monocular, basada en el conocimiento a-priori del tama��o real del mismo. Para tal fin, se ha utilizado el modelo matem��tico de c��mara pin-hole, y se ha considerado las distorsiones de la c��mara real mediante la calibraci��n del sensor, en vez de utilizar la calibraci��n de la imagen, tras comprobar el alto coste computacional que requiere la correcci��n de la imagen capturada, de modo que la correcci��n se realiza sobre las caracter��sticas visuales extra��das y no sobre la imagen completa. El Modelo de Odometr��a es el elemento del sistema SLAM encargado de proporcionar la estimaci��n de movimiento incremental del robot en base a la informaci��n proporcionada por los sensores de odometr��a, t��picamente los encoders de las ruedas. Por la tipolog��a del robot utilizado en el prototipo, se ha utilizado un modelo cinem��tico de un robot tipo uniciclo y un modelo de odometr��a de un robot m��vil de dos ruedas tipo diferencial, en el que la traslaci��n y la rotaci��n se determinan por la diferencia de velocidad de las ruedas motrices, considerando que no existe deslizamiento entre la rueda y el suelo. Sin embargo, el deslizamiento en las ruedas aparece como consecuencia de causas externas que se producen de manera inconstante durante el movimiento del robot que provocan insuficiente contacto de la rueda con el suelo por efectos din��micos. Para mantener la validez del modelo de odometr��a en todas estas situaciones que producen deslizamiento, se ha considerado un modelo de incertidumbre basado en un ensayo representativo de las situaciones m��s habituales de deslizamiento. El Control de Trayectoria es el elemento encargado de proporcionar las ��rdenes de movimiento al robot m��vil. El control implementado en el prototipo est�� basado en postura, utilizando como entrada la desviaci��n en la posici��n y orientaci��n respecto a una referencia de paso de la trayectoria. La localizaci��n del robot utilizada es siempre de la estimaci��n proporcionada por el sistema SLAM y la trayectoria es planeada a partir del conocimiento del mapa de marcas visuales que limitan el espacio de trabajo, mapa proporcionado por el sistema SLAM. Las limitaciones del sensor visual embarcado en la velocidad de estabilizaci��n de la imagen capturada han conducido a que el control se haya implementado con la estrategia ���mirar parado���, en la que la captaci��n de im��genes se realiza en posici��n est��tica. Para evaluar el sistema de localizaci��n basado en visi��n del prototipo, se ha dise��ado una prueba de validaci��n que obtenga una medida cuantitativa de su comportamiento. La prueba consiste en la realizaci��n de forma completamente aut��noma de la detecci��n del espacio de trabajo, la planificaci��n de una trayectoria de inspecci��n que lo transite completamente, y la ejecuci��n del recorrido de la misma, registrando simult��neamente la localizaci��n real del robot m��vil junto con la localizaci��n proporcionada por el sistema SLAM Visual Monocular. Se han realizado varias ejecuciones de prueba de validaci��n, siempre en las mismas condiciones iniciales de posici��n de marcadores visuales y localizaci��n del robot m��vil, comprobando la repetitividad del ensayo. Los resultados presentados corresponden a la consideraci��n de las medidas m��s pesimistas obtenidas tras el procesamiento del conjunto de medidas de todos los ensayos. Los resultados revelan que, considerando todo el espacio de trabajo, el error de posici��n, diferencia entre los valores de proporcionados por el sistema SLAM y los valores medidos de posici��n real, se encuentra en el entorno de la veintena de cent��metros. Adem��s, los valores de incertidumbre proporcionados por el sistema SLAM son, en todos los casos, superiores a este error. Estos resultados conducen a concluir que el sistema de localizaci��n basado en SLAM Visual, mediante un algoritmo de Trilateraci��n Estad��stica, usando un sensor visual monocular y marcadores visuales externos, funciona, proporcionando la localizaci��n del robot m��vil con respecto al sistema de referencia global inicial y un mapa de su situaci��n de los marcadores visuales, con precisi��n limitada, pero con incertidumbre conservativa, al estar en todo momento el error real de localizaci��n por debajo del error estimado. Sin embargo, los resultados de precisi��n del sistema de localizaci��n no son suficientemente altos para cumplir con los requerimientos como soluci��n robotizada aplicada a la inspecci��n ultras��nica estructural de aeronaves en servicio. En este sentido, los resultados sugieren que la posible continuaci��n de este trabajo en el futuro debe centrarse en la mejora de la precisi��n de localizaci��n del robot m��vil, con l��neas de trabajo encaminadas a mejorar el comportamiento din��mico del prototipo, en mejorar la precisi��n de las medidas de posici��n proporcionadas por el sensor visual y en optimizar el resultado del algoritmo SLAM. Algunas de estas l��neas futuras podr��an ser la utilizaci��n de plataformas rob��ticas de desarrollo alternativas, la exploraci��n de t��cnicas de visi��n por computador complementarias, como la odometr��a visual, la visi��n omnidireccional, la visi��n estereosc��pica o las t��cnicas de reconstrucci��n tridimensional densa a partir de captura monocular, y el an��lisis de algoritmos SLAM alternativos condicionado a disponer de una sustancial mejora de precisi��n en el modelo de odometr��a y en las medidas de posici��n de los marcadores.

Comportamiento de la pelvis, el centro de gravedad y la cadera de hombres y mujeres durante la marcha normal

El objetivo del presente estudio fue analizar el comportamiento de la pelvis en hombres y mujeres, en el plano frontal, y relacionarlo con el movimiento del centro de gravedad y la cadera durante el ciclo de la marcha. Se solicit�� a 33 hombres y 29 mujeres caminar a velocidad libremente seleccionada. Se grabaron tres ciclos a cada sujeto utilizando el sistema Vicon de captura de movimiento, y 19 marcadores reflectantes colocados en puntos anat��micos. Los resultados mostraron que los hombres realizaban mayor amplitud de movimiento lateral del centro de gravedad que las mujeres, mientras que las mujeres mostraron mayor amplitud de basculaci��n lateral de la pelvis que los hombres. Adem��s, las mujeres mostraron mayor aducci��n de cadera en la amortiguaci��n (p<0.001). Hombres y mujeres seleccionan estrategias diferentes para realizar el cambio de peso durante la marcha normal, los hombres mueven el tronco lateralmente, y, por el contrario, las mujeres realizan m��s basculaci��n lateral de la pelvis combinada con una mayor aducci��n de cadera. El conocimiento de estas estrategias podr��a aplicarse a la evaluaci��n, diferenciada por sexo, de las compensaciones producidas durante el proceso de rehabilitaci��n, en planes de reentrenamiento, o en el abordaje del d��ficit de equilibrio y prevenci��n de ca��das.

Diagn��stico de la seguridad en los aprovechamientos forestales a partir de registros empresariales, bases de datos oficiales y muestreos de campo: propuestas de actuaci��n

Desde 1995, el derecho internacional se ha integrado en el ordenamiento jur��dico espa��ol en lo referente a seguridad y salud. Sin embargo, la situaci��n de la seguridad en los aprovechamientos forestales no ha mejorado notablemente, puesto que se detectan frecuentes casos de personal trabajando sin equipo de protecci��n e incumpliendo las instrucciones de trabajo seguro, y son abundantes las referencias a una elevada accidentalidad. Para evaluar estos aspectos, primeramente se han comparado y valorado los datos de accidentalidad de los taladores de una empresa de referencia con los de los sectores agrario y de la construcci��n a trav��s de las estad��sticas nacionales y con los datos depurados del sector forestal a partir de la base de datos de declaraci��n electr��nica de accidentes de la C.A. de Castilla y Le��n. En segundo lugar, se han identificado las deficiencias en materia de prevenci��n, dise��ando para ello una encuesta que se ha llevado a cabo en 35 aprovechamientos de Castilla y Le��n. Posteriormente, se ha verificado que la reducci��n de la accidentalidad en la empresa de referencia se debe a la aplicaci��n del plan de prevenci��n. Se han caracterizado los riesgos en los que hab��an incurrido los taladores y se han descrito las medidas adoptadas para la reducci��n de los accidentes en la empresa estudiada, lo que ha conducido a una serie de recomendaciones para reducir la accidentalidad. Por otro lado se han analizado las causas de los picos de accidentalidad detectados. Como conclusi��n, se puede reducir sensiblemente la accidentalidad s��lo si la empresa integra la pol��tica de prevenci��n como un objetivo m��s de la gesti��n empresarial, en todos los niveles de su organizaci��n, acompa��ando las herramientas t��cnicas con formaci��n temprana y motivaci��n adecuada. Palabras clave: aprovechamientos forestales, riesgos laborales, prevenci��n, trabajador forestal, accidentalidad, incidencia, gravedad. From 1995, Spanish safety legislation has been adapted to the Internationa! framework. However, operationally the situation is not so good, at least in the wood harvesting activity. Some forest workers are still found not wearing the compulsory safety equipment, working without respecting safety rules and references to high accidents rates are frequent. To assess those aspects, firstly some comparisons have been made between the accident records in a reference company and the accident indexes at national and regional level for building and farming activities. Secondly, using a purpose-designed questionnaire applied to 35 logging worksites in Castilla y Leon Region, deficiencies in prevention have been identified. The relation between the accident reduction and the prevention methods used by the reference studied company has been confirmed. Also the main causes and peaks of the accidents have been analyzed. Finally, some recommendations to reduce the risk of accidents in harvesting operations are provided. The main conclusion confirms that the possibility of reducing the accident risk is conditioned to the commitment of all the staff of the timber harvesting company, at every level of responsibility, to search for excellence in safety as one more entrepreneurial goal. This fact should be accompanied by the staff early training and the adequate motivation means. Keywords: logging, labor risk, safety and health, prevention, logging workers, accident incidence, accident severity.

El problema del deslinde de la zona mar��timo terrestre

Se aborda el origen y la realidad del demanio costero y de su deslinde respecto del resto de las tierras firmes; se reflexiona sobre la capacidad de la clasificaci��n gen��tica de Pedro Suarez Bores para ilustrarlo y determinarlo

Retratos de la conexi��n fotovoltaica a la red (XVII) El fotovoltaico y la calidad del ser vicio el��ctrico: el asunto de las fluctuaciones de potencia

..el reto...de acomodar en nuestro sistema el��ctrico las energ��as renovables��� con una gran variabilidad en su aportaci��n en funci��n de las condiciones clim��ticas y, por tanto, con menor firmeza a la hora de asegurar el equilibrio instant��neo entre la producci��n y el consumo, que constituye un principio sagrado de la estabilidad de los sistemas el��ctricos���..La frecuencia de un sistema el��ctrico convencional, basado en m��quinas sincr��nicas, resulta del equilibrio entre las potencias activas generada y consumida. As��, partiendo de una situaci��n estable (potencia consumida igual a generada, y frecuencia igual a la de referencia) la frecuencia tiende a subir cuando se produce un super��vit de potencia, es decir, cuando la generaci��n crece por encima de la demanda y, viceversa, tiende a bajar cuando se produce un d��ficit de potencia. El andar de un coche puede servir de s��mil: si circulamos por una recta a velocidad constante (la potencia del motor es igual a la disipada en rozamiento con el aire y con el asfalto que, a su vez, es proporcional a la velocidad) y llegamos a una cuesta arriba la velocidad tiende a reducirse (ahora, la potencia del motor es igual a la disipada en rozamiento m��s la de elevaci��n del coche en contra de la gravedad. Esta ��ltima hace que, si la potencia del motor se mantiene igual que antes, la disponible para disipar en rozamiento sea forzosamente menor y el coche vaya m��s despacio) y para compensar este efecto es necesario pisar el acelerador (ahora la potencia del motor crece, permitiendo compensar la de elevaci��n y mantener constante la de rozamiento). El s��mil se establece equiparando la velocidad a la frecuencia, la potencia del motor a la potencia generada, y la potencia disipada en rozamiento y en elevaci��n a la potencia consumida.

Orden y Libertad

Publicaci��n de la "Casa Olnik Spanu" en revista argentina. La publicaci��n contiene textos del autor, fotograf��as, dibujos planim��tricos y croquis del proceso de ideaci��n. La "Casa Olnik Spanu" culmina una serie de investigaciones sobre la relaci��n entre la caba��a y la cueva (levedad y gravedad) y la construcci��n del horizonte como dispositivo para relacionarse con el paisaje.

Sistema abierto de Televisi��n Digital Terrestre (TDT) accesible para personas con deficiencia visual

Este art��culo detalla el dise��o, implementaci��n y validaci��n de un sistema abierto de Televisi��n Digital accesible para personas con deficiencia visual. La soluci��n facilita que este colectivo pueda acceder a los contenidos de la gu��a electr��nica de programaci��n recibidos a trav��s de la TDT, pudiendo configurar a demanda la interfaz de usuario gr��fica (IGU) y la s��ntesis de voz (TTS). Se presenta el an��lisis de sistemas existentes, requisitos demandados por este colectivo y tecnolog��as disponibles, tanto de TDT como de TTS, con el fin de elegir las m��s apropiadas con criterios de accesibilidad, interoperabilidad y bajo coste. Los resultados obtenidos en la investigaci��n demuestran que el sistema desarrollado es congruente con los criterios del Dise��o para Todos seg��n constata la validaci��n realizada. El sistema ofrece combinaciones de colores y fuentes (contraste, tama��o) para diferentes necesidades de la deficiencia visual, y utiliza TTS local y adaptable para las personas con ceguera.

Evaluaci��n de la escorrent��a media anual obtenida por f��rmulas clim��ticas y modelos regionales de clima

En regiones en las que no se dispone de un modelo hidrol��gico correctamente calibrado para estimar la escorrent��a, se puede recurrir a la utilizaci��n de la escorrent��a directa simulada por los modelos clim��ticos o a la escorrent��a calculada a partir de f��rmulas climatol��gicas que emplean variables clim��ticas b��sicas como la precipitaci��n, temperatura y radiaci��n solar, simuladas por los modelos regionales de clima (MRC). El presente trabajo compara el comportamiento de la escorrent��a directa obtenida por 10 simulaciones de los MRC del proyecto europeo PRUDENCE y la escorrent��a media anual calculada a partir de la aplicaci��n de cinco f��rmulas climatol��gicas (Schreiber, Ol���dekop, Budyko, Turc-Pike, Zhang et al.) basadas en el ��ndice de aridez, definido por la relaci��n entre la evapotranspiraci��n potencial y la precipitaci��n. Series temporales mensuales de escorrent��a, precipitaci��n, temperatura y radiaci��n solar son generadas a partir de las simulaciones de los MRC en 338 cuencas de Espa��a que cubren la totalidad del territorio peninsular, bajo condiciones de clima actual (periodo 1961-1990). La evapotranspiraci��n potencial se obtiene usando el m��todo presentado por Hargreaves. Estas formas funcionales estiman la relaci��n entre la evapotranspiraci��n actual y la precipitaci��n y a trav��s de un balance h��drico se calculan los valores de escorrent��a anual. El comportamiento general de las variables clim��ticas simuladas por los MRC se caracteriza por presentar menor sesgo para precipitaci��n y temperatura que para escorrent��a. Empleando estad��sticos de comparaci��n se analiza la capacidad que tiene la escorrent��a directa y la escorrent��a anual calculada a partir de las f��rmulas clim��ticas para reproducir los valores observados de escorrent��a natural estimada por el modelo hidrol��gico distribuido SIMPA en las cuencas espa��olas. En total se generaron 10 series mensuales de escorrent��a directa y 50 series de escorrent��a anual basadas en el ��ndice de aridez (cada f��rmula clim��tica aplicada a las 10 simulaciones de los MRC). Los resultados muestran que la f��rmula de Schreiber produce la mejor aproximaci��n a los valores observados y por tanto minimiza el sesgo predominante en la variable escorrent��a. Adicionalmente, estos resultados se validan con las capas de escorrent��a media anual de alta resoluci��n proporcionada por la UNH/GRDC (University of New Hampshire/Global Runoff Data Centre) que preservan la exactitud de las medidas de las aportaciones observadas en las principales estaciones hidrol��gicas de todo el mundo, y que en la actualidad es el ���mejor estimador��� de la escorrent��a terrestre sobre grandes extensiones. En este caso, los resultados muestran tambi��n que la f��rmula de Schreiber estima mejor los valores de escorrent��a anual que la escorrent��a directa simulada por MRC.

Estudio de Percepciones sobre Programas de Formaci��n e Institucionalidad en Seguridad Alimentaria y Nutricional (SAN) en Honduras

El hambre es un problema que afecta en la actualidad a m��s de 1,000 millones de personas en el mundo, de los cuales 53 millones est��n en Am��rica Latina. Honduras no es ajena a ese problema, el 12% de su poblaci��n no dispone de los alimentos suficientes para una vida saludable. En los ��ltimos a��os, organizaciones de prestigio internacional han estudiado el problema y planteado diversas estrategias de soluci��n; es vital el compromiso pol��tico de los estados y la participaci��n de instituciones y personas con voluntad y capacidad de aplicar dichas estrategias en los territorios m��s desfavorecidos. Con el objetivo de conocer la situaci��n en Honduras sobre programas de formaci��n e institucionalidad en Seguridad Alimentaria Nutricional (SAN), se realiz�� un estudio de percepciones entre profesionales de distintos sectores y con vinculaci��n comprobada con el tema. La educaci��n superior en el pa��s es considerada entre poco y nada pertinente con la SAN por la mayor��a de los encuestados. Un alto porcentaje de ellos cree que se debe aumentar la oferta de formaci��n en SAN y definen el nivel de pregrado como m��s importante. Existen diversas instancias de coordinaci��n alrededor del tema y la mayor��a visualiza diversos beneficios de las mismas, pero se necesita m��s coordinaci��n para incidir a nivel de pol��ticas p��blicas. La participaci��n de las universidades en estos espacios es considerada poco relevante; sugiriendo que deber��an jugar un rol m��s determinante, especialmente en la investigaci��n y generaci��n de informaci��n. Por la gravedad del problema y con el objetivo de una mayor sensibilizaci��n e integralidad de esfuerzos, adem��s de la creaci��n de programas espec��ficos, se sugiere que la SAN sea abordada de manera transversal en el sistema educativo nacional

Optimizaci��n de los procesos de medida e interpretaci��n de la tomograf��a geoel��ctrica en la prospección superficial

Debido al car��cter innovador de los objetivos cient��fico-tecnol��gicos planteados al inicio de la presente Tesis doctoral, adem��s de la primera recopilaci��n bibliogr��fica, a lo largo del desarrollo de la misma se ha realizado una actualizaci��n bibliogr��fica continua centrada en los desarrollos relativos a la instrumentaci��n, las aplicaciones y los procesos de interpretaci��n de las t��cnicas de tomograf��a el��ctrica. Durante el desarrollo del presente trabajo, se han realizado una serie de campa��as diferenciadas, tanto por los ambientes geol��gicos y las condiciones antr��picas en los que se han efectuado los perfiles geoel��ctricos, como por la profundidad y los objetivos de la prospección. En esas campa��as se han obtenido, mediante el programa Res2DInv, las secciones tomogr��ficas con la configuraci��n de variables por defecto y se ha realizado una interpretaci��n estructural de las mismas. Como parte central del desarrollo de esta investigaci��n se han efectuado varios procesos de optimizaci��n: Comparaci��n y optimizaci��n de los dispositivos empleados para la medici��n de perfiles de resistividad de cara a la obtenci��n de secciones tomogr��ficas que presenten la mayor resoluci��n en distintos ambientes geol��gicos. Selecci��n de los rangos de representaci��n (lineales y logar��tmicos) y de la gradaci��n crom��tica que, pudiendo adoptarse de forma generalizada, permita la mejor interpretaci��n gr��fica para usuarios no avanzados. Dise��o de criterios para la selecci��n del factor de amortiguamiento, como par��metro cr��tico en los procesos de inversi��n tomogr��fica de perfiles geoel��ctricos de superficie, de forma que los modelos resultantes alcancen la mejor relaci��n entre fiabilidad y error respecto a los valores medidos. Paralelamente a los procesos anteriores se ha definido un ��ndice de calidad de la inversi��n, que es directamente normalizado y que permite evaluar el grado en el que pueden considerarse fiables tanto los valores de resistividad obtenidos como su distribuci��n espacial. El ��ndice desarrollado (IRI) est�� basado en la influencia que tiene la resistividad inicial del modelo de inversi��n en los valores de cada una de las celdas de la malla de inversi��n. Tras un exhaustivo an��lisis estad��stico se ha verificado que, a diferencia de otros ��ndices utilizados hasta la fecha, dicho ��ndice no est�� afectado ni por la profundidad de investigaci��n y la resoluci��n de los dispositivos, ni por la distribuci��n de resistividades que presente el subsuelo. ABSTRACT Due to the innovative character of the scientific and technological objectives proposed at the beginning of this thesis, in addition to preparatory bibliographic reference, a constant bibliographic update on developments related to instrumentation, applications and interpretation processes for electric tomography has been performed all through the development of the work. Several measuring campaigns were performed during the development of the thesis. These campaigns, in which the geoelectric profiles were measured, varied in several aspects, both in the geological and anthropic conditions, and also in the depth and objectives of the prospection. Tomographic sections were obtained and interpretated by making use of the Res2DInv software configured with the default variables. As part of the core development in this research, several optimization processes have been done: Comparison and optimization of the devices used in the measurement of resistivity profiles. This optimization allows increasing the resolution of tomographic sections in different geological conditions. Selection of the best visual representation for the tomographic sections. This involves the selection of the range of values and type of scale (linear vs. logarithmic) as well as the chromatic graduation. This selection allows improving the interpretation of tomographic sections for the non-expert eye. Devising of criteria for the selection of the damping factor, as the critical parameter in processes of tomographic inversion of superficial geoelectrical profiles. The use of these criteria allows selecting the best factors to obtain the best ratio between reliability and error (in relation to the mean values) for the resulting model. In addition to the aforementioned processes, and as part of the work within this thesis, it has been defined a normalized quality index for inversion. This index allows evaluating the degree of reliability of the obtained resistivity values and spatial distribution. The developed index, termed IRI in the thesis, is based on the influence shown by the initial resistivity of the inversion model on the values of each of the cells of the inversion mesh. After an exhaustive statistical analysis it was verified that the IRI index is neither affected by the investigation depth, nor the resolution of the devices, nor the resistivity���s distribution of the sub soil. This independency is a unique characteristic of the IRI index, not present in other indexes developed and used till date.

Dise��o, optimizaci��n y an��lisis de sistemas basados en t��cnicas l��ser, para el modelado geom��trico, registro y documentaci��n, aplicados a entidades de inter��s patrimonial.

El objetivo de la presente tesis doctoral es el desarrollo e implementaci��n de un sistema para mejorar la metodolog��a de extracci��n de la informaci��n geom��trica necesaria asociada a los procesos de documentaci��n de entidades de inter��s patrimonial, a partir de la informaci��n proporcionada por el empleo de sensores l��ser, tanto a��reos como terrestres. Para ello, inicialmente se realiza una presentaci��n y justificaci��n de los antecedentes y la problem��tica en el registro de informaci��n geom��trica para el patrimonio, detallando todos aquellos sistemas de registro y an��lisis de la informaci��n geom��trica utilizados en la actualidad. Este an��lisis permitir�� realizar la comparaci��n con los sistemas de registro basados en t��cnicas l��ser, aportando sugerencias de utilizaci��n para cada caso concreto. Posteriormente, se detallan los sistemas de registro basados en t��cnicas l��ser, comenzando por los sensores aerotransportados y concluyendo con el an��lisis pormenorizado de los sensores terrestres, tanto en su aplicaci��n en modo est��tico como m��vil. Se exponen las caracter��sticas t��cnicas y funcionamiento de cada uno de ellos, as�� como los ��mbitos de aplicaci��n y productos generados. Se analizan las fuentes de error que determinan la precisi��n que puede alcanzar el sistema. Tras la exposici��n de las caracter��sticas de los sistemas LiDAR, se detallan los procesos a realizar con los datos extra��dos para poder generar la informaci��n necesaria para los diferentes tipos de objetos analizados. En esta exposici��n, se hace hincapi�� en los posibles riesgos que pueden ocurrir en algunas fases delicadas y se analizar��n los diferentes algoritmos de filtrado y clasificaci��n de los puntos, fundamentales en el procesamiento de la informaci��n LiDAR. Seguidamente, se propone una alternativa para optimizar los modelos de procesamiento existentes, bas��ndose en el desarrollo de algoritmos nuevos y herramientas inform��ticas que mejoran el rendimiento en la gesti��n de la informaci��n LiDAR. En la implementaci��n, se han tenido en cuenta caracter��sticas y necesidades particulares de la documentaci��n de entidades de inter��s patrimonial, as�� como los diferentes ��mbitos de utilizaci��n del LiDAR, tanto a��reo como terrestre. El resultado es un organigrama de las tareas a realizar desde la nube de puntos LiDAR hasta el c��lculo de los modelos digitales del terreno y de superficies. Para llevar a cabo esta propuesta, se han desarrollado hasta 19 algoritmos diferentes que comprenden implementaciones para el modelado en 2.5D y 3D, visualizaci��n, edici��n, filtrado y clasificaci��n de datos LiDAR, incorporaci��n de informaci��n de sensores pasivos y c��lculo de mapas derivados, tanto raster como vectoriales, como pueden ser mapas de curvas de nivel y ortofotos. Finalmente, para dar validez y consistencia a los desarrollos propuestos, se han realizado ensayos en diferentes escenarios posibles en un proceso de documentaci��n del patrimonio y que abarcan desde proyectos con sensores aerotransportados, proyectos con sensores terrestres est��ticos a media y corta distancia, as�� como un proyecto con un sensor terrestre m��vil. Estos ensayos han permitido definir los diferentes par��metros necesarios para el adecuado funcionamiento de los algoritmos propuestos. Asimismo, se han realizado pruebas objetivas expuestas por la ISPRS para la evaluaci��n y comparaci��n del funcionamiento de algoritmos de clasificaci��n LiDAR. Estas pruebas han permitido extraer datos de rendimiento y efectividad del algoritmo de clasificaci��n presentado, permitiendo su comparaci��n con otros algoritmos de prestigio existentes. Los resultados obtenidos han constatado el funcionamiento satisfactorio de la herramienta. Esta tesis est�� enmarcada dentro del proyecto Consolider-Ingenio 2010: ���Programa de investigaci��n en tecnolog��as para la valoraci��n y conservaci��n del patrimonio cultural��� (ref. CSD2007-00058) realizado por el Consejo Superior de Investigaciones Cient��ficas y la Universidad Polit��cnica de Madrid. ABSTRACT: The goal of this thesis is the design, development and implementation of a system to improve the extraction of useful geometric information in Heritage documentation processes. This system is based on information provided by laser sensors, both aerial and terrestrial. Firstly, a presentation of recording geometric information for Heritage processes is done. Then, a justification of the background and problems is done too. Here, current systems for recording and analyzing the geometric information are studied. This analysis will perform the comparison with the laser system techniques, providing suggestions of use for each specific case. Next, recording systems based on laser techniques are detailed. This study starts with airborne sensors and ends with terrestrial ones, both in static and mobile application. The technical characteristics and operation of each of them are described, as well as the areas of application and generated products. Error sources are also analyzed in order to know the precision this technology can achieve. Following the presentation of the LiDAR system characteristics, the processes to generate the required information for different types of scanned objects are described; the emphasis is on the potential risks that some steps can produce. Moreover different filtering and classification algorithms are analyzed, because of their main role in LiDAR processing. Then, an alternative to optimize existing processing models is proposed. It is based on the development of new algorithms and tools that improve the performance in LiDAR data management. In this implementation, characteristics and needs of the documentation of Heritage entities have been taken into account. Besides, different areas of use of LiDAR are considered, both air and terrestrial. The result is a flowchart of tasks from the LiDAR point cloud to the calculation of digital terrain models and digital surface models. Up to 19 different algorithms have been developed to implement this proposal. These algorithms include implementations for 2.5D and 3D modeling, viewing, editing, filtering and classification of LiDAR data, incorporating information from passive sensors and calculation of derived maps, both raster and vector, such as contour maps and orthophotos. Finally, in order to validate and give consistency to the proposed developments, tests in different cases have been executed. These tests have been selected to cover different possible scenarios in the Heritage documentation process. They include from projects with airborne sensors, static terrestrial sensors (medium and short distances) to mobile terrestrial sensor projects. These tests have helped to define the different parameters necessary for the appropriate functioning of the proposed algorithms. Furthermore, proposed tests from ISPRS have been tested. These tests have allowed evaluating the LiDAR classification algorithm performance and comparing it to others. Therefore, they have made feasible to obtain performance data and effectiveness of the developed classification algorithm. The results have confirmed the reliability of the tool. This investigation is framed within Consolider-Ingenio 2010 project titled ���Programa de investigaci��n en tecnolog��as para la valoraci��n y conservaci��n del patrimonio cultural��� (ref. CSD2007-00058) by Consejo Superior de Investigaciones Cient��ficas and Universidad Polit��cnica de Madrid.

Metodolog��a para la generaci��n autom��tica de entornos virtuales en simuladores de conducci��n terrestre

Est�� Tesis refleja los trabajos de investigaci��n que tienen como resultado el desarrollo de una metodolog��a cuyo objetivo es la automatizaci��n optimizada en la generaci��n de grandes entornos virtuales destinados a simulaciones de conducci��n terrestre guiada, es decir, sobre trayectorias predefinidas, bajo PC. En ella se aborda el ciclo completo de generaci��n de un entorno virtual, aportando soluciones optimizadas en cada una de las fases. Para definir estas soluciones, se ha llevado a cabo un estudio en profundidad de las caracter��sticas y requisitos exigidos a este tipo de representaciones virtuales as�� como de las posibles v��as resolutivas, concluy��ndose con el establecimiento de tres fases constructivas. La primera fase es la del an��lisis perceptivo visual. La presente Tesis, tras sintetizar las caracter��sticas que definen a este tipo de entornos as�� como sus condiciones perceptivas, propone una metodolog��a constructiva que saca el m��ximo partido de las mismas de una manera hasta ahora no considerada: la creaci��n del entorno mediante el ensamblaje y repetici��n (instanciaci��n) de un n��mero finito de patrones repetitivos o m��dulos. Son m��ltiples las ventajas aportadas por este sistema modular de instanciaci��n: disminuci��n de las labores de modelado, reducci��n dr��stica de la memoria de almacenamiento requerida y de los tiempos de carga, facilitaci��n de las tareas de creaci��n y edici��n de los escenarios. La segunda fase es la generaci��n geom��trica y topol��gica del entorno. El elevado volumen y heterogeneidad de la informaci��n a manejar hace necesario el desarrollo de m��todos que automaticen el procesamiento de la misma. La presente Tesis desarrolla un sistema consistente en varios criterios de organizaci��n, correcci��n y almacenamiento de la informaci��n de partida. Dicho sistema permite por un lado la construcci��n f��cilmente escalable y editable de entornos que cumplan las normativas circulatorias vigentes y por otro lado garantiza un ��ptimo flujo de la informaci��n entre los diversos subsistemas integrantes de la simulaci��n. Flujo que ha sido plasmado en la elaboraci��n de diversos protocolos de comunicaci��n. La tercera fase es la del posicionamiento 3D de la base de datos visual, su jerarquizaci��n y optimizaci��n esc��nica. En esta fase, la presente Tesis ha desarrollado una serie de Algoritmos de Posicionamiento modular que garantizan el correcto acoplamiento de los m��dulos a lo largo de una serie de l��neas directrices. Dichas l��neas son creadas a partir de la definici��n de las trayectorias circulatorias, lo que ha permitido a su vez, la definici��n por parte de esta Tesis de un sistema de niveles de detalle discretos pseudo-variantes con el punto de vista, que permite optimizar la carga geom��trica del escenario, mediante la definici��n en tiempo de precarga de los posibles niveles de detalle de cada m��dulo en funci��n de su distancia transversal a la trayectoria. Por otro lado, con el fin de potenciar las ventajas de este sistema de instanciaci��n esta Tesis propone el empleo de una serie de shaders que deforman los m��dulos en tiempo real, lo que permite disminuir el n��mero de m��dulos necesarios en tiempo de precarga y aumenta la versatilidad constructiva y realismo de los escenarios. Finalmente, esta Tesis organiza todo el escenario en un grafo de la escena (scene graph) que busca minimizar el recorrido del mismo con el fin de maximizar las velocidades de refresco y facilitar las labores de edici��n de los escenarios. En este punto, la construcci��n modular del entorno es fundamental para alcanzar dichos objetivos. Todos los planteamientos te��ricos expuestos en esta Tesis se han materializado en las correspondientes aplicaciones inform��ticas que se han validado como herramientas de desarrollo en la creaci��n de grandes entornos virtuales de simuladores actualmente en funcionamiento, como los de Metro de Madrid de las series 7000, 8000, 3000, 9000 y Citadis y en otros experimentales donde tambi��n se han implementado los criterios y resultados perceptivos que optimizan estos simuladores.

ROSPHERE: Dise��o, Construcci��n y Aplicaci��n de una Esfera Rob��tica

Este trabajo fin de m��ster presenta la concepci��n, dise��o, modelado, simulaci��n y construcci��n de un robot m��vil terrestre con forma esf��rica, el cual presenta un mecanismo alternativo de locomoci��n respecto a opciones tradicionales como son los veh��culos con ruedas, orugas, extremidades, etc. El sistema denominado ROSPHERE (���RObotic SPHERE���), esta �� compuesto por una coraza o cuerpo exterior de forma esf��rica y un mecanismo interno que le permite autoinducir movimiento.