Formation Control Driven by Cooperative Object Tracking

In this paper we introduce a formation control loop that maximizes the performance of the cooperative perception of a tracked target by a team of mobile robots, while maintaining the team in formation, with a dynamically adjustable geometry which is a function of the quality of the target perception by the team. In the formation control loop, the controller module is a distributed non-linear model predictive controller and the estimator module fuses local estimates of the target state, obtained by a particle filter at each robot. The two modules and their integration are described in detail, including a real-time database associated to a wireless communication protocol that facilitates the exchange of state data while reducing collisions among team members. Simulation and real robot results for indoor and outdoor teams of different robots are presented. The results highlight how our method successfully enables a team of homogeneous robots to minimize the total uncertainty of the tracked target cooperative estimate while complying with performance criteria such as keeping a pre-set distance between the teammates and the target, avoiding collisions with teammates and/or surrounding obstacles.

Teleoperation of a service robot using a mobile device

Teleoperation is a concept born with the rapid evolution of technology, with an intuitive meaning "operate at a distance." The first teleoperation system was created in the mid 1950s, which were handled chemicals. Remote controlled systems are present nowadays in various types of applications. This dissertation presents the development of a mobile application to perform the teleoperation of a mobile service robot. The application integrates a distributed surveillance (the result of a research project QREN) and led to the development of a communication interface between the robot (the result of another QREN project) and the vigilance system. It was necessary to specify a communication protocol between the two systems, which was implemented over a communication framework 0MQ (Zero Message Queue). For the testing, three prototype applications were developed before to perform the test on the robot.

AGNI: an API for the control of automomous service robots

With the continuum growth of Internet connected devices, the scalability of the protocols used for communication between them is facing a new set of challenges. In robotics these communications protocols are an essential element, and must be able to accomplish with the desired communication. In a context of a multi-­‐‑agent platform, the main types of Internet communication protocols used in robotics, mission planning and task allocation problems will be revised. It will be defined how to represent a message and how to cope with their transport between devices in a distributed environment, reviewing all the layers of the messaging process. A review of the ROS platform is also presented with the intent of integrating the already existing communication protocols with the ServRobot, a mobile autonomous robot, and the DVA, a distributed autonomous surveillance system. This is done with the objective of assigning missions to ServRobot in a security context.

Generating timed trajectories foran autonomous robot

Tese de Doutoramento Programa Doutoral em Engenharia Electrónica e Computadores

Anàlisi del sistema operatiu RTLinux e implementació d'un entorn de desenvolupament de tasques en temps real (aplicat al control de processos)

El projecte "Anàlisi del sistema operatiu RTLinux i implementació d'un entorn de desenvolupament de tasques en temps real" analitza la possibilitat de crear un entorn de desenvolupament de tasques en temps real per poder crear sistemes de control complex, tot això mitjançant codi lliure. Inicialment es fa un aprenentatge sobre el concepte de temps real, després s'elegeix el sistema operatiu en temps real RTLinux per a crear l'entorn de desenvolupament utilitzant el llenguatge de programació Tcl/Tk. Es creen un conjunt d'aplicacions (pel control computacional) per estudiar la viabilitat de la construcció de l'entorn desitjat per facilitar la tasca de l'usuari final. Aquest projecte obre multitud de possibles camins a continuar: comunicació remota, implementació de planificadors, estudi de controladors, etc.

Programación de un robot autónomo: diseño, construcción, programación e integración de un robot autónomo en el entorno Pyro

En aquest projecte, s'ha dissenyat, construït i programat un robot autònom, dotat de sistema de locomoció i sensors que li permeten navegar sense impactar en un entorn controlat. Per assolir aquests objectius s'ha dissenyat i programat una unitat de control que gestiona el hardware de baix volum de dades amb diferents modes d'operació, abstraient-lo en una única interfície. Posteriorment s'ha integrat aquest sistema en l'entorn de robòtica Pyro. Aquest entorn permet usar i adaptar, segons es necessiti, eines d'intel·ligència artificial ja desenvolupades.

Enrutament i control de flux en xarxes híbrides satèl·lit-terrestre

Les xarxes híbrides satèl·lit-terrestre ofereixen connectivitat a zones remotes i aïllades i permeten resoldre nombrosos problemes de comunicacions. No obstant, presenten diversos reptes, ja que realitzen la comunicació per un canal mòbil terrestre i un canal satèl·lit contigu. Un d'aquests reptes és trobar mecanismes per realitzar eficientment l'enrutament i el control de flux, de manera conjunta. L'objectiu d'aquest projecte és simular i estudiar algorismes existents que resolguin aquests problemes, així com proposar-ne de nous, mitjançant diverses tècniques d'optimització convexa. A partir de les simulacions realitzades en aquest estudi, s'han analitzat àmpliament els diversos problemes d'enrutament i control de flux, i s'han avaluat els resultats obtinguts i les prestacions dels algorismes emprats. En concret, s'han implementat de manera satisfactòria algorismes basats en el mètode de descomposició dual, el mètode de subgradient, el mètode de Newton i el mètode de la barrera logarítmica, entre d'altres, per tal de resoldre els problemes d'enrutament i control de flux plantejats.

Disseny d'un sistema HW/SW de control remot amb dispositius FPGA

El projecte que es presenta a continuació, té com a objectiu implementar un sistema HW/SW encastat en una FPGA, capaç d’executar funcions de control remot per infraroig en plataformes de televisió flexibles de Sony Corp. El disseny obtingut, s’incorporarà a un sistema més ampli de verificació i test de circuits impresos, dins del marc de producció SMD. La finalitat d’aquest projecte, és la realització d’un sistema flexible per a la implementació de comandaments de comunicació per infraroig amb circuits impresos. Prèviament, s’ha estudiat els conceptes bàsics referents a la implementació de sistemes amb FPGAs, la seva metodologia de desenvolupament i les principals característiques de la seva arquitectura. Com a especificacions, s’ha utilitzat l’estàndard de control remot per infraroig de Sony Corp SIRCS (Sony Infrared remote control system).

NXT: el robot de Lego

Treball de recerca realitzat per un alumne d'ensenyament secundari i guardonat amb un Premi CIRIT per fomentar l'esperit cientí­fic del Jovent l'any 2009. L'NXT és un robot creat per l'empresa Lego que disposa d'un controlador, de diversos servo motors i de sensors (tacte, llum, ultrasons, so...). Es programa mitjançant un programa especial, pensat per nois i noies de catorze anys, anomenat Lego Mindstorms. S'estudia el funcionament d'aquest programa i les parts del sistema de control del robot. L'estudi engloba el controlador, quatre sensors i els servomotors.

Anàlisi, disseny i construcció d'un robot educatiu basat en microcontrolador AVR-ATMEGA

Aquest projecte presenta el disseny, construcció i programació d’un robot autònom, com a base per una proposta educativa. Per aconseguir aquest objectiu s’ha dotat el robot d’una unitat de procés, un sistema de locomoció i un seguit de sensors que proporcionaran a la unitat informació respecte l’entorn. Per gestionar totes aquestes funcionalitats, s’ha fet servir un sistema operatiu en temps real capaç de gestionar amb efectivitat les tasques que puguin ser executades pel robot. Finalment, s’ha exposat una detallada descripció dels costos per una producció de volum mig i de caire merament educatiu.

Estudi: microcontrolador LPC2119 - ARM. Cas pràctic: anàlisi, disseny i construcció d'un robot amb pèndul invertit

Estudi de l'arquitectura i prestacions del microcontrolador LPC2119 tot implementant la proposta d’un cas pràctic. En la besant teòrica, es fa una anàlisi acurada del dispositiu LPC2119, enumerant les principals característiques i exposant les seves parts, aprofundint sobretot en l’arquitectura i core ARM que incorpora. En l'àmbit pràctic, s'introdueix el problema del pèndul invertit com a proposta per a ser integrada sobre un robot que exploti les funcionalitats del dispositiu integrat presentades a l'estudi teòric.

Instrumentació i control d'actuadors fluídics per a sistemes analítics: sistema de regulació d'una microbomba de precisió a mode de xeringa

En aquest projecte s’ha implementat un sistema de control per a les bombes microfluídiques LPVX de The Lee Company funcionant a mode de xeringa. El sistema consisteix en un circuit controlador basat en el microxip UDN 296 B de Allegro MicroSystems, que conté dos Ponts en H per a controlar motors pas a pas i dos mòduls de Modulació d’Amplada de Polsos (PWM), governat a partir d’un programa de control com a instrument virtual dissenyat sota l’entorn LabVIEW. El programa de control permet indicar la quantitat de volum a aspirar o dispensar per la bomba i escollir entre una execució simple o una de continuada, podent-ne controlar en aquest segona opció el temps entre execució i execució. El programa també permet visualitzar el procés mitjançant la obtenció de la imatge d’una webcam amb DirectShow. Finalment també permet el control remot de l’Instrument Virtual a través de la xarxa d’Internet.

Utilització del robot mòbil com a eina d'aprenentatge en ensenyaments tècnics

En aquest Projecte de Millora de la Qualitat Docent es descriu el disseny, la construcció i la utilització d’un robot mòbil com a eina docent en titulacions d’Enginyeria. El robot mòbil té com a element de control un PC portàtil convencional per tal de facilitar el procés d’aprenentatge de l’alumnat estigui centrat en l’objectiu de les pràctiques i no en el funcionament i control del robot. A més a més, el robot disposa d’un elevat nombre de sensors i actuadors per tal d’oferir un elevat grau d’interdisciplinaritat.

Active mitral ring for post-surgical remote correction of residual mitral regurgitation on the beating heart.

OBJECTIVES: Residual mitral regurgitation after valve repair worsens patients' clinical outcome. Postimplant adjustable mitral rings potentially address this issue, allowing the reshaping of the annulus on the beating heart under echocardiography control. We developed an original mitral ring allowing valve geometry remodelling after the implantation and designed an animal study to assess device effectiveness in correcting residual mitral regurgitation. METHODS: The device consists of two concentric rings: one internal and flexible, sutured to the mitral annulus and a second external and rigid. A third conic element slides between the two rings, modifying the shape of the flexible ring. This sliding element is remotely activated with a rotating tool. Animal model: in adult swine, under cardio pulmonary bypass and cardiac arrest, we shortened the primary chordae of P2 segment to reproduce Type III regurgitation and implanted the active ring. We used intracardiac ultrasound to assess mitral regurgitation and the efficacy of the active ring to correct it. RESULTS: Severe mitral regurgitation (3+ and 4+) was induced in eight animals, 54 ± 6 kg in weight. Vena contracta width decreased from 0.8 ± 0.2 to 0.1 cm; proximal isovelocity surface area radius decreased from 0.8 ± 0.2 to 0.1 cm and effective regurgitant orifice area decreased from 0.50 ± 0.1 to 0.1 ± 0.1 cm(2). Six animals had a reversal of systolic pulmonary flow that normalized following the activation of the device. All corrections were reversible. CONCLUSIONS: Postimplant adjustable mitral ring corrects severe mitral regurgitation through the reversible modification of the annulus geometry on the beating heart. It addresses the frequent and morbid issue of recurrent mitral valve regurgitation.

Sensores inalámbricos - monitorización y control remoto

Sistemas empotrados (embedded system).Monitorización y control de sensores inalámbricos.El sistema provee monitorización y control remoto vía internet y telefonía móvil además de acceso local y registros en base de datos.Dotado de un actuador físico para el control de elementos de potencia.