Aportaciones al hardware para sensores táctiles inteligentes basados en FPGAs

En esta tesis doctoral se presentan distintas soluciones para la adquisición de datos provenientes de matrices de sensores resistivos, y en concreto de sensores táctiles piezorresistivos. Los circuitos propuestos reducen el hardware de acondicionamiento y adquisición clásico, implementado una conexión directa entre el sensor y el dispositivo digital (FPGA) que recibe los datos. El objetivo es la adquisición en paralelo y con bajo coste y consumo de área de grandes cantidades de datos provenientes de los sensores matriciales, aprovechando las capacidades de las FPGAs para llevar a cabo medidas simultáneas de varios sensores. Dependiendo del tipo de direccionamiento que pueda ser empleado, dos soluciones son propuestas. En el caso donde el número de unidades sensoriales de la matriz no sea excesivamente alto y el direccionamiento pueda ser realizado sin compartir conexionado, el valor de resistencia de los distintos elementos de la matriz se obtiene a partir del tiempo de descarga de una red RC o integrador pasivo que incluye al sensor. Por otro lado, para matrices con un gran número de elementos o donde el direccionamiento de los mismos haga uso de conexiones compartidas, el uso de un circuito integrador activo reduce la diafonía entre los elementos medidos simultáneamente. El análisis y caracterización de los circuitos propuestos para un rango de resistencias de un sensor táctil piezorresistivo da lugar a una resolución efectiva en la conversión analógico-digital de 10 bits y 8 bits para los circuitos de conexión directa basados en el integrador pasivo y activo, respectivamente. En cuanto a la exactitud en la medida del valor de resistencia, se alcanzan errores relativos del 0,066% (integrador pasivo) y del 0,77% (integrador activo), empleando una novedosa técnica de calibración que hace uso de un único elemento de referencia. Por último, se propone una arquitectura para un sistema táctil basada en los circuitos anteriormente citados. Dos implementaciones se han desarrollado: un prototipo para caracterización y pruebas de laboratorio, y otro para un demostrador en una mano robótica comercial (mano de Barrett). Con estas realizaciones se comprueba que el sistema táctil es capaz de realizar el refresco del conjunto de sensores con una tasa lo suficientemente alta para aplicaciones que requieran una rápida respuesta dinámica (por ejemplo, detección de deslizamiento de objetos en tareas de manipulación con manos robóticas). Además, el paralelismo de las FPGAs no sólo se explota en la adquisición de datos, sino que el pre-procesado que puede realizarse en el sensor inteligente resultante tiene un gran potencial. Como ejemplo, en este trabajo se extraen los momentos geométricos y la elipse asociados a las imágenes táctiles adquiridas por cada uno de los sensores que conforman el sistema.

Arrastrar y Soltar

Drag & Drop es una aplicación web diseñada para la creación de problemas a partir de piezas, en la que al profesor se le plantea una nueva posibilidad de evaluar a sus alumnos. La aplicación web servirá como un entorno dedicado a la elaboración de preguntas y respuestas. Para responder a dichas preguntas, se proporcionan unos elementos llamados “piezas” al alumno que se encargará de utilizar para construir su respuesta. A su vez, el profesor al elaborar la pregunta establecerá la solución ideal del problema y el conjunto de “piezas” que los alumnos podrán utilizar para crear las suyas propias. El alumno al terminar la solución de un problema, la enviará al servidor. Este se encargará de evaluarla y comparar la solución del alumno con la solución ideal propuesta por el profesor.Finalmente el profesor será el encargado de examinar el ejercicio y ajustar la calificación, ya sea aceptando la que propone el sistema o indicando una propia.

Diseño de sistemas digitales

Hoy en día estamos inundados de cientos de sistemas digitales que juegan un papel discreto pero agradecido en muchas de nuestras actividades diarias. No hace muchos años, no sabíamos lo que era un mando a distancia y, hoy en día, no sabemos vivir sin él. Muchos productos de consumo basados en sistemas digitales son ya artículos de casi primera necesidad. La revolución digital, basada en Ia microelectrónica, Ia informática y las telecomunicaciones, comenzó en los años setenta con Ia aparición del microprocesador. En los 80, los microprocesadores facilitaron Ia llegada de los ordenadores personales (PC, Personal Computer) en un momento en el que nadie podía sospechar el éxito que alcanzarían. En los 90, triunfó el PC multimedia y su conexión a red junto con el auge de Ia telefonía móvil de segunda generación. La llegada del siglo XXI ha consolidado Internet y ha puesto las bases para el despliegue de Ia tercera generación de móviles. Los siguientes pasos apuntan entornos inteligentes donde terminales multimedia inalámbricos se comunicarán de forma espontánea con dispositivos próximos y podrán acceder a cualquier red de comunicaciones. Este manual pretende repasar esta revolución estudiando, desde un punto de vista hardware, los sistemas digitales basados en microprocesadores de última generación.

Construyendo Perfiles Virtuales Mediante el Procesamiento de Eventos Complejos

A medida que se incrementa el nímero de dispositivos inteligentes, el esfuerzo requerido para adaptarlos a las necesidades de cada usuario también crece. Asimismo, el proceso de adaptación de un dispositivo al contexto de un usuario es todavía un proceso muy manual. A pesar de que en los últimos años han surgido algunas propuestas centradas en obtener la información contextual de los usuarios para crear sus perfiles virtuales, se necesitan soluciones novedosas que permitan crear perfiles más completos, que sean utilizados por los dispositivos inteligentes para adaptarse automáticamente a las necesidades de sus usuarios, redundando en una mayor exactitud de la adaptación. En este artículo se propone la integración del modelo computacional People as a Service (PeaaS) con el procesamiento de eventos complejos (CEP) para la creación en tiempo real de perfiles virtuales complejos desde el propio dispositivo móvil y la compartición de estos como servicios para el resto de sistemas y dispositivos. Además, se evalúa esta integración en un caso de estudio sobre Alzheimer. Los resultados confirman que el uso de la tecnología CEP para la identificación de información contextual compleja es posible.

Drag & drop

Drag & Drop es una aplicación web diseñada para la creación de problemas a partir de piezas, en la que al profesor se le plantea una nueva posibilidad de evaluar a sus alumnos. La aplicación web servirá como un entorno dedicado a la elaboración de preguntas y respuestas. Para responder a dichas preguntas, se proporcionan unos elementos llamados “piezas” al alumno que se encargará de utilizar para construir su respuesta. A su vez, el profesor al elaborar la pregunta establecerá la solución ideal del problema y el conjunto de “piezas” que los alumnos podrán utilizar para crear las suyas propias. El alumno al terminar la solución de un problema, la enviará al servidor. Este se encargará de evaluarla y comparar la solución del alumno con la solución ideal propuesta por el profesor. Finalmente el profesor será el encargado de examinar el ejercicio y ajustar la calificación, ya sea aceptando la que propone el sistema o indicando una propia.