Automatización de los recorridos del robot en un sistema de exploración basado en comportamientos

Automatización de los recorridos del robot en un sistema de exploración basado en comportamientos. Se muestran los resultados obtenidos en las simulaciones con Player/Stage de un sistema de exploración basado en comportamientos, donde la localización se realiza mediante los estadísticos de INCA.

Automatización de los recorridos del robot en un sistema de exploración basado en comportamientos

Automatización de los recorridos del robot en un sistema de exploración basado en comportamientos. Se muestran los resultados obtenidos en las simulaciones con Player/Stage de un sistema de exploración basado en comportamientos, donde la localización se realiza mediante los estadísticos de INCA.

Experimentos de coordinación multi-robot con quadcopteros

El objetivo principal de este proyecto es crear un sistema capaz de controlar varios UAVs y hacer experimentos con ellos de manera coordinada. El UAV utilizado será la plataforma robótica aérea AR.Drone. Estos drones son cuadricópteros con sus cuatro servomotores eléctricos que permiten un control muy robusto de sus maniobras en el aire. El sistema completo estará compuesto por varios drones y un controlador, que en este caso será un ordenador. A partir de la creación de la red compuesta por los drones y el controlador, se detallarán los programas que se han utilizado para controlar los drones, ya sea en los vuelos autónomos o vuelos controlados. El objetivo de estos vuelos será transportar objetos lineales, como pueden ser mangueras o cuerdas, mediante el vuelo coordinado de los drones dotados de sistemas de jación para que los puedan transportar. Esto es, gracias a un sistema de sujeción que le añadiremos a cada drone probaremos el transporte de varios tipos de cuerdas por dos o más drones a la vez guiados por un solo controlador. Los programas creados tendrán el objetivo de corregir el vuelo e intentar conseguir la estabilidad necesaria para que los drones puedan transportar las cuerdas o mangueras sin perder el control debido a su peso o algún efecto producido por los otros drones, como corrientes de aire inducidas por los rotores. Este proyecto tiene dos partes importantes: La primera es la creación del sistema que nos permite transportar las cuerdas y la segunda es observar y analizar el comportamiento del sistema durante diferentes experimentos. A la hora de explicar las pruebas experimentales se detallará la situación del sistema con el número de drones y el objeto a transportar. Además, se resumirán los resultados de los experimentos re ejados en valores de parámetros de vuelo recibidos de los drones. Para acabar, se detallarán las diferentes conclusiones a las que se ha llegado mediante los experimentos y que nos han servido también para escribir las lineas futuras de trabajo que se detallan al nal.

Formal methods for control synthesis in partially observed environments : application to autonomous robotic manipulation

Modern robots are increasingly expected to function in uncertain and dynamically challenging environments, often in proximity with humans. In addition, wide scale adoption of robots requires on-the-fly adaptability of software for diverse application. These requirements strongly suggest the need to adopt formal representations of high level goals and safety specifications, especially as temporal logic formulas. This approach allows for the use of formal verification techniques for controller synthesis that can give guarantees for safety and performance. Robots operating in unstructured environments also face limited sensing capability. Correctly inferring a robot's progress toward high level goal can be challenging.

This thesis develops new algorithms for synthesizing discrete controllers in partially known environments under specifications represented as linear temporal logic (LTL) formulas. It is inspired by recent developments in finite abstraction techniques for hybrid systems and motion planning problems. The robot and its environment is assumed to have a finite abstraction as a Partially Observable Markov Decision Process (POMDP), which is a powerful model class capable of representing a wide variety of problems. However, synthesizing controllers that satisfy LTL goals over POMDPs is a challenging problem which has received only limited attention.

This thesis proposes tractable, approximate algorithms for the control synthesis problem using Finite State Controllers (FSCs). The use of FSCs to control finite POMDPs allows for the closed system to be analyzed as finite global Markov chain. The thesis explicitly shows how transient and steady state behavior of the global Markov chains can be related to two different criteria with respect to satisfaction of LTL formulas. First, the maximization of the probability of LTL satisfaction is related to an optimization problem over a parametrization of the FSC. Analytic computation of gradients are derived which allows the use of first order optimization techniques.

The second criterion encourages rapid and frequent visits to a restricted set of states over infinite executions. It is formulated as a constrained optimization problem with a discounted long term reward objective by the novel utilization of a fundamental equation for Markov chains - the Poisson equation. A new constrained policy iteration technique is proposed to solve the resulting dynamic program, which also provides a way to escape local maxima.

The algorithms proposed in the thesis are applied to the task planning and execution challenges faced during the DARPA Autonomous Robotic Manipulation - Software challenge.

Diseño, fabricación y montaje de un robot de cinemática paralela de dos grados de libertad

[ES]Este Trabajo consiste en diseñar un robot de cinemática paralela de dos grados de libertad partiendo de unos requisitos mínimos necesarios que habrán de verificarse. A continuación, se fabricará siguiendo dicho diseño para finalmente montarlo sobre unas guías lineales constituyendo así una máquina de cinemática paralela, objetivo final conjunto de este Trabajo añadido al mencionado control de las guías. Resulta de especial interés su particular arquitectura, aspecto clave cuando se pretende un sistema preciso y reducir las vibraciones.

Diseño, fabricación y control de un sistema neumático de agarre de 1 grado de libertad

[ES]El presente Trabajo de Fin de Grado tiene la finalidad de contribuir al desarrollo de una línea de investigación mediante la implementación de un sistema neumático de agarre al mecanismo de cinemática paralela 5R. Dicho proyecto se integra dentro de una línea de investigación basada en el desarrollo y estudio de mecanismos de este tipo. Así, este Trabajo supone una pequeña parte de un proyecto de mayor envergadura, para cuyo éxito será necesaria la colaboración con otros investigadores y la integración de este trabajo al realizado por ellos. Consiste en diseñar, fabricar y controlar un sistema neumático de agarre al mecanismo 5R. El diseño se realizará sopesándose las distintas alternativas que existen, teniéndose en cuenta las limitaciones impuestas por el 5R. En el diseño se escogen los componentes correctos para conseguir que el sistema realice sus dos funciones:  Agarrar piezas.  Movimiento en el eje z que le permita desplazar el objeto. Antes del ensamblaje de los componentes neumáticos, y teniendo en cuenta el diseño realizado, se fabricarán las piezas necesarias para poder integrarlo al 5R y para, a su vez, juntar los componentes entre sí. A continuación, se desarrollará un programa informático para poder controlar el sistema. Finalmente, para verificar su correcto funcionamiento, se realizarán las pruebas pertinentes.

Análisis cinemático del robot antropomórfico IRB120 de ABB

[ES]En el siguiente Trabajo Fin de Grado se va a exponer el análisis cinemático y desarrollo de un modelo virtual para la implementación de las ecuaciones cinemáticas del robot IRB120 de ABB llevados a cabo durante el curso 2013/2014. Comenzando por un estudio del Estado del Arte de la robótica industrial, se plantean seguidamente las ecuaciones de localización del robot en función de las variables de entrada mediante el método matricial. Estas ecuaciones son implementadas en un modelo de MatLab para usarlas en la resolución del problema de posición directo e inverso, y son también usadas en herramientas de creación de trayectorias. Además, sus derivadas se utilizan en el cálculo de velocidades del elemento terminal. Por último, se muestra la creación del prototipo 3D del robot, así como un interfaz gráfico de control del robot para el usuario, y los trabajos de validación llevados a cabo de los mencionados modelos virtuales sobre el robot real.

Control computerizado mediante Kinect

[ES]En el presente trabajo se tratará de exponer el método de trabajo, el desarrollo y los posibles usos de este dispositivo como un método de control en un marco de uso industrial orientado a la economía

Estudio de la cinemática de un móvil de dos ruedas y su control para mantener el equilibrio controlado por Bluetooth

Este proyecto se centra en el control de un robot con estabilidad dinámica más concretamente en un robot que responde al conocido modelo del péndulo invertido. Una de las aplicaciones más famosas del péndulo invertido es el Segway. El péndulo invertido del Segway se define solo en un eje, al tener dos ruedas paralelas como soporte. El proyecto general consta de tres partes, poner el robot en equilibrio, el control remoto del robot vía Bluetooth y el uso de los encoders de los motores para manejar el robot. Poner el robot en equilibrio: Esta parte consiste en la lectura e interpretación de los datos que nos ofrece la Unidad de Medición Inercial (IMU) para conseguir que el robot se mantenga horizontalmente en todo momento utilizando un control PID y se ha desarrollado junto al compañero, Anartz Recalde. Las otras dos partes están pensadas con el objetivo de darle más personalidad al proyecto individual de cada uno. Control remoto vía Bluetooth: Con esta parte lo que se pretende es controlar el robot remotamente mediante el Bluetooth y ha sido desarrollada únicamente por mí. Uso de los encoders de los motores para manejar el robot: Esta parte ha sido totalmente desarrollada por Anartz Recalde, y consiste en hacer uso de los encoders de los motores e interpretar los datos que proporcionan para sacar distintos datos como la distancia recorrida o la velocidad. De esta manera, intentará conseguir que el robot en todo momento se mantenga en la misma posición, es decir si alguna fuerza externa al robot hace que el robot se mueva, éste se tiene que situar en la misma posición en la que estaba antes de que se le hubiera ejercido dicha fuerza externa. Por lo tanto, este proyecto consiste en construir un robot balancín, bastante similar a un Segway pero en una escala más pequeña, conseguir que se mantenga en equilibrio y manejarlo por control remoto mediante uso del Bluetooth.

Estudio de la cinemática de un móvil de dos ruedas y su control para mantener el equilibrio disponiendo de encoder

En este proyecto presentamos el diseño e implementación de un móvil de dos ruedas, en concreto un robot balancín. En él se estudiarán las teorías necesarias para que un móvil de dos ruedas se mantenga en equilibrio y poner dichas teorías en práctica.

Interacción y programación de trayectorias de robot industrial tipo SCARA.

[ES]En el desarrollo de este Trabajo de Fin De Grado (TFG) en el curso 2014-2015 se ha trabajado con un robot de tipo SCARA, muy utilizado en la industria. El objetivo era analizar su cinemática y programar trayectorias que el robot pudiera realizar. En primer lugar se ha llevado a cabo un estudio del Estado del Arte, en el que se describe la robótica industrial y su desarrollo histórico hasta nuestros días, desarrollo que presenta un futuro prometedor. Además, se han descrito las particularidades que atañen al SCARA: sus características, su relevancia y su historia. En cuanto al robot, previamente se ha realizado un análisis cinemático del SCARA. Mediante métodos matriciales se han resuelto los problemas de posiciones y velocidades, para luego programarlas en MATLAB. Una vez comprendida su cinemática, se ha interactuado con él en el taller para poder entender su funcionamiento, sus componentes y su control. Después, con los conocimientos que se han adquirido, se han programado varias trayectorias usando el lenguaje del robot, el lenguaje V+, para finalmente ejecutar esos movimientos. El Trabajo se completa con la descripción de las tareas mediante un diagrama de Gantt, el presupuesto, la declaración de gastos y el análisis de riesgos.

Diseño e implementación software de un robot humanoide.

[ES]Este documento tiene la intención de presentar un Trabajo de Fin de Grado (TFG). Este proyecto consiste en una serie de herramientas que permitan el diseño, implementación y desarrollo del software de control de un robot humanoide. El proyecto se centra en la mejora de la efectividad, robustez, rendimiento y fiabilidad del software. Los cambios propuestos introducen mejoras sobre el robot comercial robo nova. En concreto la capacidad de ser modular, permitiendo de esta forma el uso total o parcial de las soluciones escogidas, ahorrando tiempo y dinero en futuros desarrollos de esta plataforma

Integrated high pressure microhydraulic actuation and control for surgical instruments

To reduce the surgical trauma to the patient, minimally invasive surgery is gaining considerable importance since the eighties. More recently, robot assisted minimally invasive surgery was introduced to enhance the surgeon's performance in these procedures. This resulted in an intensive research on the design, fabrication and control of surgical robots over the last decades. A new development in the field of surgical tool manipulators is presented in this article: a flexible manipulator with distributed degrees of freedom powered by microhydraulic actuators. The tool consists of successive flexible segments, each with two bending degrees of freedom. To actuate these compliant segments, dedicated fluidic actuators are incorporated, together with compact hydraulic valves which control the actuator motion. Especially the development of microvalves for this application was challenging, and are the main focus of this paper. The valves distribute the hydraulic power from one common high pressure supply to a series of artificial muscle actuators. Tests show that the angular stroke of the each segment of this medical instrument is 90°. © 2012 Springer Science+Business Media, LLC.

A hybrid systems approach to trajectory tracking control for juggling systems

From a hybrid systems point of view, we provide a modeling framework and a trajectory tracking control design methodology for juggling systems. We present the main ideas and concepts in a one degree-of-freedom juggler, which consists of a ball bouncing on an actuated robot. We design a hybrid control strategy that, with only information of the ball's state at impacts, controls the ball to track a reference rhythmic pattern with arbitrary precision. We extend this hybrid control strategy to the case of juggling multiple balls with different rhythmic patterns. Simulation results for juggling of one and three balls with a single actuated robot are presented. © 2007 IEEE.