Vision-based localization of an underwater robot in a structured environment

This paper presents a vision-based localization approach for an underwater robot in a structured environment. The system is based on a coded pattern placed on the bottom of a water tank and an onboard down looking camera. Main features are, absolute and map-based localization, landmark detection and tracking, and real-time computation (12.5 Hz). The proposed system provides three-dimensional position and orientation of the vehicle along with its velocity. Accuracy of the drift-free estimates is very high, allowing them to be used as feedback measures of a velocity-based low-level controller. The paper details the localization algorithm, by showing some graphical results, and the accuracy of the system

Towards Direct Policy Search Reinforcement Learning for Robot Control

This paper proposes a high-level reinforcement learning (RL) control system for solving the action selection problem of an autonomous robot. Although the dominant approach, when using RL, has been to apply value function based algorithms, the system here detailed is characterized by the use of direct policy search methods. Rather than approximating a value function, these methodologies approximate a policy using an independent function approximator with its own parameters, trying to maximize the future expected reward. The policy based algorithm presented in this paper is used for learning the internal state/action mapping of a behavior. In this preliminary work, we demonstrate its feasibility with simulated experiments using the underwater robot GARBI in a target reaching task

Estimating the motion of an underwater robot from a monocular image sequence

When underwater vehicles perform navigation close to the ocean floor, computer vision techniques can be applied to obtain quite accurate motion estimates. The most crucial step in the vision-based estimation of the vehicle motion consists on detecting matchings between image pairs. Here we propose the extensive use of texture analysis as a tool to ameliorate the correspondence problem in underwater images. Once a robust set of correspondences has been found, the three-dimensional motion of the vehicle can be computed with respect to the bed of the sea. Finally, motion estimates allow the construction of a map that could aid to the navigation of the robot

VLSI architecture for an Underwater Robot Vision System

It is well known that image processing requires a huge amount of computation, mainly at low level processing where the algorithms are dealing with a great number of data-pixel. One of the solutions to estimate motions involves detection of the correspondences between two images. For normalised correlation criteria, previous experiments shown that the result is not altered in presence of nonuniform illumination. Usually, hardware for motion estimation has been limited to simple correlation criteria. The main goal of this paper is to propose a VLSI architecture for motion estimation using a matching criteria more complex than Sum of Absolute Differences (SAD) criteria. Today hardware devices provide many facilities for the integration of more and more complex designs as well as the possibility to easily communicate with general purpose processors

Experimental Modeling and Control Strategies on an Open Mobile Robot Platform PRIM

This research work deals with the problem of modeling and design of low level speed controller for the mobile robot PRIM. The main objective is to develop an effective educational tool. On one hand, the interests in using the open mobile platform PRIM consist in integrating several highly related subjects to the automatic control theory in an educational context, by embracing the subjects of communications, signal processing, sensor fusion and hardware design, amongst others. On the other hand, the idea is to implement useful navigation strategies such that the robot can be served as a mobile multimedia information point. It is in this context, when navigation strategies are oriented to goal achievement, that a local model predictive control is attained. Hence, such studies are presented as a very interesting control strategy in order to develop the future capabilities of the system

PRIM an Open Mobile Robot Platform. Motivation, Present and Future Trends

This paper is focused on the robot mobile platform PRIM (platform robot information multimedia). This robot has been made in order to cover two main needs of our group, on one hand the need for a full open mobile robotic platform that is very useful in fulfilling the teaching and research activity of our school community, and on the other hand with the idea of introducing an ethical product which would be useful as mobile multimedia information point as a service tool. This paper introduces exactly how the system is made up and explains just what the philosophy is behind this work. The navigation strategies and sensor fusion, where machine vision system is the most important one, are oriented towards goal achievement and are the key to the behaviour of the robot

Knowledge integration within an applied mobile robot summer course

This paper presents the use of a mobile robot platform as an innovative educational tool in order to promote and integrate different curriculum knowledge. Hence, it is presented the acquired experience within a summer course named ldquoapplied mobile roboticsrdquo. The main aim of the course is to integrate different subjects as electronics, programming, architecture, perception systems, communications, control and trajectory planning by using the educational open mobile robot platform PRIM. The summer course is addressed to a wide range of student profiles. However, it is of special interests to the students of electrical and computer engineering around their final academic year. The summer course consists of the theoretical and laboratory sessions, related to the following topics: design & programming of electronic devices, modelling and control systems, trajectory planning and control, and computer vision systems. Therefore, the clues for achieving a renewed path of progress in robotics are the integration of several knowledgeable fields, such as computing, communications, and control sciences, in order to perform a higher level reasoning and use decision tools with strong theoretical base

A Camera-Projector System for Robot Positioning by Visual Servoing

Positioning a robot with respect to objects by using data provided by a camera is a well known technique called visual servoing. In order to perform a task, the object must exhibit visual features which can be extracted from different points of view. Then, visual servoing is object-dependent as it depends on the object appearance. Therefore, performing the positioning task is not possible in presence of nontextured objets or objets for which extracting visual features is too complex or too costly. This paper proposes a solution to tackle this limitation inherent to the current visual servoing techniques. Our proposal is based on the coded structured light approach as a reliable and fast way to solve the correspondence problem. In this case, a coded light pattern is projected providing robust visual features independently of the object appearance

Reactive rise in blood pressure upon cuff inflation : cuff inflation at the arm causes a greater rise in pressure than at the wrist in hypertensive patients

Résumé en français: Il est admis que l'inflation d'une manchette à pression au niveau du bras engendre une augmentation réactionnelle de la tension artérielle qui peut être le résultat d'une gêne lors de l'inflation et peut diminuer la précision de la mesure. Dans cette étude, nous comparons séquentiellement l'augmentation de la tension artérielle lorsque la manchette à pression est positionnée au niveau du bras et au niveau du poignet. Nous avons étudié un collectif de 34 participants normotendus et 34 patients hypertendus. Chacun d'eux était équipé de deux manchettes à pression, l'une au niveau du bras et l'autre au niveau du poignet. Nous avons randomisé l'ordre d'inflation des manchettes ainsi que la pression d'inflation maximale (180mmHg versus 240mmHg). Trois mesures étaient effectuées pour chaque pression d'inflation maximale, ceci au bras comme poignet, et leur séquence était également randomisée. En parallèle, un enregistrement continu de la tension artérielle avait lieu au niveau du majeur de la main opposée à l'aide d'un photoplethysmographe. Cette valeur était considérée comme la valeur de tension artérielle au repos. Pour les participants normotendus, aucune différence statistiquement significative n'a pu être mise en évidence en lien avec la position de la manchette à pression, ceci indépendamment de la pression d'inflation maximale. Variation de la pression systolique à 180 mmHg: 4.3+/-3.0 mmHg au bras et 3.7+/-2.9 mmHg au poignet (p=ns), à 240 mmHg: 5.5+/-3.9 au bras et 4.2+/-2.7 mmHg au poignet (p=0.052). En revanche, concernant les patients hypertendus, une augmentation significative de la tension artérielle a été mise en évidence entre le bras et le poignet. Ceci pour les valeurs de tension artérielle systolique et diastolique et quelle que soit la pression d'inflation maximale utilisée. Augmentation de la pression artérielle systolique 6.513.5 mmHg au bras et 3.812.1mmHg au poignet pour une pression d'inflation maximale de 180 mmHg (p<0.01) et respectivement 6.413.5 mmHg et 4.713.0 mmHg pour 240 mmHg (p=0.01). L'augmentation des valeurs de tension artérielle était indépendante de la valeur tensionnelle de base. Ces résultats montrent que les patients hypertendus réagissent significativement moins à l'inflation d'une manchette ä pression lorsque celle-ci est positionnée au niveau du poignet par rapport au bras, ceci indépendamment des valeurs de tension artérielle de base des patients. Nous pouvons donc suggérer que l'inflation d'une manchette à pression cause moins de désagrément lorsqu'elle est placée au niveau du poignet, notamment chez les patients hypertendus et qu'elle peut être une alternative à la mesure standard au niveau du bras.

Predictive motion control of a mirosot mobile robot

This paper discusses predictive motion control of a MiRoSoT robot. The dynamic model of the robot is deduced by taking into account the whole process - robot, vision, control and transmission systems. Based on the obtained dynamic model, an integrated predictive control algorithm is proposed to position precisely with either stationary or moving obstacle avoidance. This objective is achieved automatically by introducing distant constraints into the open-loop optimization of control inputs. Simulation results demonstrate the feasibility of such control strategy for the deduced dynamic model

Measurement with an automated oscillometric wrist device with position sensor leads to lower values than measurements obtained with an automated oscillometric arm device from the same manufacturer in elderly persons

Introduction : Le monitoring de la tension artérielle à domicile est recommandé par plusieurs guidelines et a été montré être faisable chez la personne âgée. Les manomètres au poignet ont récemment été proposés pour la mesure de la tension artérielle à domicile, mais leur précision n'a pas été au préalable évaluée chez les patients âgés. Méthode : Quarante-huit participants (33 femmes et 15 hommes, moyenne d'âge 81.3±8.0 ans) ont leur tension artérielle mesurée avec un appareil au poignet avec capteur de position et un appareil au bras dans un ordre aléatoire et dans une position assise. Résultats : Les moyennes de mesures de tension artérielle étaient systématiquement plus basses avec l'appareil au poignet par rapport à celui du bras pour la pression systolique (120.1±2.2 vs. 130.5±2.2 mmHg, P < 0.001, moyenneidéviation standard) et pour la pression diastolique (66.011.3 vs. 69.7±1.3 mmHg, P < 0.001). De plus, une différence de lOmmHg ou plus grande entre l'appareil au bras et au poignet était observée dans 54.2 et 18,8% des mesures systoliques et diastoliques respectivement. Conclusion : Comparé à l'appareil au bras, l'appareil au poignet avec capteur de position sous-estimait systématiquement aussi bien la tension artérielle systolique que diastolique. L'ampleur de la différence est cliniquement significative et met en doute l'utilisation de l'appareil au poignet pour monitorer la tension artérielle chez la personne âgée. Cette étude indique le besoin de valider les appareils de mesures de la tension artérielle dans tous les groupes d'âge, y compris les personnes âgées.

Integració i estudi d’un conjunt de propulsors per un robot submarí

L’objectiu d’aquest projecte/treball fi de carrera es estudiar els propulsors i el seu protocol de comunicació proporcionant informació útil a l’hora de dissenyar i construir el robot subaquàtic que implementi els propulsors

Odometria i planificació de trajectòries amb el robot e-puck

En el laboratori docent de robòtica s'utilitzen robots mòbils autònoms per treballar aspectes relacionats amb el posicionament, el control de trajectòries, la construcció de mapes... Es disposa de cinc robots comercials anomenats “e-puck”, que es caracteritzen per les seves dimensions reduïdes, dos motors i un conjunt complet de sensors. Aquests robots es programen en C++ utilitzant el simulador Webots, que disposa d'un conjunt de llibreries per programar el robot. També es disposa d'un entorn de proves on els robots es poden moure i evitar obstacles. Donat el poc temps que disposen els estudiants que realitzen pràctiques en aquest laboratori, és d'interès desenvolupar un software que contingui ja el posicionament del robot mitjançant odometria i també varis algoritmes de control de trajectòries. Per últim, en el laboratori es disposa de càmeres i targes d'adquisició de dades. Així doncs els objectius que s'han proposat per el projecte són: 1. Estudi de la documentació i software proporcinats pels fabricants del robot i de l'entorn Webots; 2. Programació del software de l'odometria i realització de proves per comprovar-ne la precisió; 3. Disseny, programació i verificació del software dels algoritmes de planificació de trajectòries. Realització d'experiments per a comprovar-ne el funcionament i 4. Disseny, programació i verificació d'un sistema de visió artificial que permeti conèixer la posició absoluta del robot en l'entorn

Programació del robot e-puck amb Microsoft Robotics Studio

Microsoft Robotics Studio (MRS) és un entorn per a crear aplicacions per a robots utilitzant una gran varietat de plataformes hardware. Conté un entorn de simulació en el que es pot modelar i simular el moviment del robot. Permet també programar el robot, i executar-lo en l’entorn simulat o bé en el real. MRS resol la comunicació entre elsdiferents processos asíncrons que solen estar presents en el software de control d’unrobot: processos per atendre sensors, actuadors, sistemes de control, comunicacions amb l’exterior,... MRS es pot utilitzar per modelar nous robots utilitzant components que ja estiguin disponibles en les seves llibreries, o també permet crear component nous. Per tal de conèixer en detall aquesta eina, seria interessant utilitzar-la per programa els robots e-pucks, uns robots mòbils autònoms de petites dimensions que disposen de dos motors i un complet conjunt de sensors. El que es vol és simular-los, realitzar un programa de control, realitzar la interfície amb el robot i comprovar el funcionament amb el robot real

Estudi del model dinàmic d’un robot submarí d’intervenció (IAUV) composat per un vehicle i un braç manipulador

Fins a la data d’avui, el grup VICOROB de la Universitat de Girona ha desenvolupat diversos vehicles autònoms (GARBÍ, URIS i ICTINEU). El projecte que comença aquest any té com objectiu desenvolupar un nou vehicle submarí autònom amb capacitat d’intervenció (I-AUV) gràcies a un braç manipulador. Aquest projecte final de carrera té com objectiu desenvolupar en entorn MATLAB un simulador d’un I-AUV, format per un AUV i un braç manipulador de n graus de llibertat per tal d’avaluar les reaccions dels moviments del braç, amb càrrega i sense, sobre el robot, iviceversa