Diseño, implementación y verificación de un controlador para robots educativos

[EN] This project briefly analyzes the scope and applications of Industrial Robotics, as well as the importance that this technical discipline has gained in the past decades. In addition, it proposes a modern platform to assist in teaching this discipline in colleges and universities. This new educational platform for the teaching of Industrial Robotics is based on the robotic systems from Rhino Robotics Ltd., using the existing robotic arms and replacing the control electronics by a newer, modern and yet backwards-compatible controller. In addition to the controller, this platform also provides new, up-to-date software utilities that are more intuitive than those provided with the old system. The work to be done consists essentially in receiving commands from a personal computer which the controller must interpret in order to control the motors of the robotic arm. The controller itself will be implemented as an embedded system based on microcontrollers. This requires the implementation of a communication protocol between the personal computer and the microcontroller, the design of a command interpreter, the design of the electronics for motor control using PWM and H-bridges, and the implementation of control techniques (more precisely, PID control). Hence, this project combines software and hardware design and integration techniques with motor control techniques and feedback control methods from Control Engineering, along with the kinematic analysis of the Rhino XR-4 robotic arm. 

Diseño e implementación de un prototipo de enchufe inteligente mediante la placa Arduino

[ES] Este trabajo detalla las diferentes etapas del desarrollo de construcción del prototipo Clever Socket, abarcando desde su análisis, a su diseño e implementación.
Clever Socket es un conjunto hardware y software que facilita el control del encendido y el apagado de los aparatos electrónicos conectados a él a través de redes de comunicación LAN y WAN. Para lograr este propósito, el artefacto se apoya en la placa de desarrollo electrónico Arduino UNO y la placa Arduino WiFi Shield –que posibilita su conexión inalámbrica a la red–.
El dispositivo cuenta con cuatro bases de enchufe controladas a través de relés, que permiten la gestión de hasta cuatro dispositivos electrónicos de manera simultánea.
 En el lado del software se presentan tres componentes:
Un servicio web de bajo nivel destinado a la gestión de la placa Arduino. Permite la comunicación con la placa, la lectura y escritura de sus pines.
 Un servicio web específico del dispositivo Clever Socket. Facilita la comunicación con el prototipo hardware, permitiendo así la gestión de diferentes operaciones que se llevan a cabo sobre los aparatos conectados a sus enchufes.
 Una aplicación web. Actúa como interfaz entre el usuario y el servicio web de Clever Socket, permitiendo la gestión del dispositivo. El diseño de la aplicación es responsive, lo que posibilita su correcta visualización en todo tipo de dispositivos, tanto móviles como de escritorio.

Integración de redes de microcontroladores distribuidos basados en bus CAN. Lado microcontrolador

[ES] El principal objetivo de este TFG fue la creación de un protocolo basado en CAN que facilitase la integración de redes de microcontroladores. Dicho protocolo tendría que ser sencillo de usar pero con funcionalidades potentes. Se eligió CAN como base puesto que se trataba de un estándar robusto y ampliamente reconocido. El resultado obtenido fue TouCAN, una librería potente pero amigable al usuario. TouCAN posee dos partes claramente diferenciadas pero estrechamente relacionadas, un lado microcontrolador y un lado supervisor. El lado microncontrolador que es sobre el que versa este TFG, está diseñado sobre Arduino, una tecnología muy en boga actualmente dada la facilidad de desarrollo y a una comunidad entusiasta. El objetivo principal de esta parte es la de interconectar los microcontroladores entre sí mediante el protocolo definido en TouCAN, proporcionando las clases y los métodos necesarios para ello. Por otra parte proporciona una serie de métodos de comunicación por el puerto serie para la interacción con un PC supervisor. El lado supervisor está basado en sistemas UNIX, por lo que es compatible con las diversas distribuciones Linux existentes además de ser fácilmente portables a otros sistemas como Mac OS X. Su principal función es la de servir como supervisor del lado microcontrolador. Conectándose a uno de los nodos maestros es capaz de interactuar con el resto de la red, permitiéndole al usuario comunicarse con sus dispositivos en todo momento. TouCAN tiene el potencial necesario para convertirse en una herramienta libre de amplio uso puesto que es sencillo pero potente, sostenida por una tecnología ampliamente conocida.

Integración de redes de microcontroladores distribuidos basados en bus CAN. Lado supervisor

[ES] El presente TFG tiene por objetivo el desarrollo de una librería que permita al usuario controlar de forma sencilla una red de microcontroladores. Como protocolo de comunicación sobre el que trabajar se ha utilizado el bus CAN, que proporciona una capa para el control de errores, configuración del ancho de banda, gestión de prioridades y protocolo de mensajes. Como resultado al proyecto, se obtiene la librería TouCAN en la cual se establecen dos partes diferenciadas, el lado microcontrolador y el lado supervisor. Cada una de estas partes se desarrollará en un TFG distinto, siendo el lado supervisor el correspondiente a este TFG. El lado microcontrolador se apoyará sobre la plataforma Arduino. En esta parte, se desarrollará la capacidad de conectar diferentes dispositivos de la red de microcontroladores entre sí, definiendo para ello un protocolo de comunicación que permita la realización de comunicaciones síncronas y asíncronas entre los distintos dispositivos de la red. Para dotar al arduino de la capacidad de hacer uso del protocolo bus CAN, se utilizará un Shield destinado a tal fin. El objetivo del supervisor será la integración de la red de microcontroladores con dispositivos de propósito general, tales como un ordenador personal, que permita realizar tareas de control y monitorización de los distintos sistemas empotrados situados en la red. Como sistema operativo utilizado en la elaboración de la librería se utilizó una distribución GNU/Linux. Para la comunicación del dispositivo supervisor con la red de microcontroladores se utilizará el puerto serie disponible en la plataforma Arduino.

Unidad inalámbrica de programación para robots educativos con dispositivos móviles

[ES]El objetivo de este Proyecto Fin de Carrera es diseñar una herramienta software que nos permita controlar de forma inalámbrica un brazo robótico. ésto se ha desarrollado para poder acercar el mundo de la robótica a aquellas personas ajenas a ello, además de dotar de un sistema de control para el día de mañana, evitando problemas de software caduco y antiguo. Para la realización de este proyecto se ha implementado una aplicación Android que permitirá al usuario realizar las acciones de las que dota una paleta estándar de brazo robótico. Además se ha desarrollado una rutina de control de flujo para Arduino, que enlace la tableta con el robot.

Gestión de pacientes de un Servicio de Urgencias Hospitalarias

[ES] Un servicio de urgencias de una zona ofrece asistencia sanitaria y tiene como principal objetivo atender la patología urgente que acude al hospital y el nivel de compromiso que se asume consiste en diagnosticar, tratar y estabilizar, en la medida posible, dicha patología urgente. Otro objetivo es gestionar la demanda de atención urgente por parte del ciudadano a través de un sistema de selección prioritaria inicial (Triaje) que selecciona, prioriza, organiza y gestiona la demanda de atención. Para poder controlar y realizar el trabajo de la forma más eficaz se utilizan herramientas de gestión necesarias para el control de los pacientes, desde que se realiza su ingreso en el servicio de urgencias hasta el alta del mismo. Las aplicaciones desarrolladas son las siguientes: Gestión de Pacientes en Urgencias: Esta aplicación asignará un estado inicial al paciente y permitirá ir cambiando el estado del mismo usando el método del Triaje (valoración), el más difundido en la medicina de urgencias. Además, se podrán solicitar pruebas diagnósticas y la visualización de marcadores de analíticas para comprobar su evolución. Finalmente, se podrá desarrollar un informe de alta para el paciente. Informadores de Urgencias: La aplicación gestiona la localización física del paciente dentro del servicio de urgencias, permitiendo asimismo el cambio entre las distintas localizaciones y el control para la información a los familiares de los mismos, pudiendo almacenar los familiares y teléfonos de contactos para que estos puedan ser informados. El desarrollo se ha realizado utilizando el MVC (modelo - vista - controlador) que es patrón de arquitectura que separa los datos de una aplicación, la interfaz gráfica de usuario y la lógica de control de componentes. El software utilizado para el desarrollo de las aplicaciones es CACHÉ de Intersystems que permite la creación de una base de datos multidimensional. El modelo de objetos de Caché se basa en el estándar ODMG (Object Database Management Group, Grupo de gestión de bases de datos de objetos) y soporta muchas características avanzadas. CACHÉ dispone de Zen, una biblioteca completa de componentes de objetos preconstruidos y herramientas de desarrollo basadas en la tecnología CSP (Caché Server Pages) y de objetos de InterSystems. ZEN es especialmente apropiado para desarrollar una versión Web de las aplicaciones cliente/servidor creadas originalmente con herramientas como Visual Basic o PowerBuilder.

TouCAN : mejora y ampliación de funcionalidades

[ES]

TouCAN es una librería creada en su primera versión (v1) como Trabajos de Fin de Grado en Ingeniería Informática por John Wu Wu y Jose Lareo Domínguez bajo la tutorización de los profesores Antonio C. Domínguez Brito y Jorge Cabrera Gámez. Define un protocolo de comunicación para la interconexión de una red de microcontroladores basados en la plataforma de prototipado electrónico Arduino. Trabaja sobre el protocolo de comunicación CAN Bus (Controller Area Network), ampliamente utilizado por la industria desde la década de los 80. TouCAN destaca por ser una librería ligera, potente y amigable. El objetivo principal de este Trabajo Final de Grado en Ingeniería Informática consiste en proporcionar robustez a la librería incorporando mejoras y nuevas funcionalidades. Entre las principales mejoras destacar el control frente a fallos de comunicación, reinicio o reset de los microcontroladores, así como la caída de los mismos. Otra característica incluida en esta revisión consiste en la asignación dinámica deidentificadores de dispositivos que conforman un sistema empotrado distribuido. Permitiendo la posibilidad de “conexión en caliente” de nuevos nodos microcontroladores a la red de forma dinámica. A estos cambios, también se han añadido mejoras en la interfaz de la API que simplifica el uso y aprendizaje de la misma. Así como una nueva herramienta denominada TouCANSniffer que permite capturar y analizar todo el tráfico generado en la red. Las nuevas características y funcionalidades añadidas en TouCAN v2 proporcionan el potencial necesario para ser considerada seriamente como base de cualquier nuevo proyecto que integre una red distribuida de microcontroladores.

Sistema de gestión abierto de cita previa

[ES] Este trabajo consiste en la creación de un sistema de gestión abierto de cita previa, surge de la necesidad del personal de las Administración Tributaria de Canarias que trabajan en las oficinas de atención tributaria de tener un sistema que facilite al contribuyente la forma de gestionar una cita previa para solicitar atención tributaria, además de facilitar al coordinador, la gestión de citas solicitadas por los contribuyentes. Para ello se ha realizado un análisis previo para cubrir todos los requisitos que eran necesarios para que se cubrieran todas las necesidades del sistema y que fuera totalmente escalable. Para el desarrollo del sistema se ha utilizado la plataforma Java EE que dota de todas las herramientas necesarias para la creación de un software de estas características, además de numerosas herramientas que ayudan a la consecución satisfactoria del sistema, como pueden ser Hibernate y Spring. Se ha utilizado un sistema de virtualización para tratar de imitar lo máximo posible la forma de desarrollo que tiene la empresa para que así la integración del sistema sea absoluto, por eso se han utilizado las mismas herramientas que utilizan y la misma estructura de base de datos. Además de las diversas herramientas se han utilizado distintos patrones de diseño para el desarrollo del software como pueden ser: Front Controller, Facade y Data Access Object además del patrón Modelo-Vista-Controlador para la arquitectura de este sistema. La utilización de estos patrones ayuda a que el mantenimiento de este sistema sea mucho más óptimo.

Caracterización y estudio de los sistemas operativos de tiempo real para sistemas embebidos FreeRTOS y ChibiOS/RT sobre un procesador SAM3X8E

Máster Universitario en Sistemas Inteligentes y Aplicaciones Numéricas en Ingeniería (SIANI)