Decentralized Target Tracking based on Multi-Robot Cooperative Triangulation

Target tracking with bearing-only sensors is a challenging problem when the target moves dynamically in complex scenarios. Besides the partial observability of such sensors, they have limited field of views, occlusions can occur, etc. In those cases, cooperative approaches with multiple tracking robots are interesting, but the different sources of uncertain information need to be considered appropriately in order to achieve better estimates. Even though there exist probabilistic filters that can estimate the position of a target dealing with incertainties, bearing-only measurements bring usually additional problems with initialization and data association. In this paper, we propose a multi-robot triangulation method with a dynamic baseline that can triangulate bearing-only measurements in a probabilistic manner to produce 3D observations. This method is combined with a decentralized stochastic filter and used to tackle those initialization and data association issues. The approach is validated with simulations and field experiments where a team of aerial and ground robots with cameras track a dynamic target.

TIGRE - An autonomous ground robot for outdoor exploration

13th International Conference on Autonomous Robot Systems (Robotica), 2013

Neural control of an autonomous robot

This article aims to apply the concepts associated with artificial neural networks (ANN) in the control of an autonomous robot system that is intended to be used in competitions of robots. The robot was tested in several arbitrary paths in order to verify its effectiveness. The results show that the robot performed the tasks with success. Moreover, in the case of arbitrary paths the ANN control outperforms other methodologies, such as fuzzy logic control (FLC).

Development of advanced human robot interaction systems

O trabalho aqui apresentado é a Dissertação da minha Tese do curso de Mestrado em Engenharia Eletrotécnica e de Computadores do ISEP, realizada em parceria com o INESC TEC. O trabalho consiste no desenvolvimento de um sistema avançado de interação entre homem-robô, usando ferramentas de software livres e de domínio público e hardware pouco dispendioso e facilmente acessível. Pretende-se que o sistema desenvolvido possa ser adotado por pequenas ou micro empresas, daí a restrição monetária. Este tipo de empresas tem, por norma, uma capacidade de investimento pequena, e ficam impossibilitadas de aceder a este tipo de sistemas automatizados se estes forem caros. No entanto, o robô continua a ser um componente fundamental, sendo dispendioso. Os trabalhos realizados pelos sistemas robóticos podem por um lado, ser repetitivos sem necessidade de grandes ajustes; por outro lado, o trabalho a realizar pode ser bastante diverso, sendo necessários bastantes ajustes com (possivelmente) programação do robô. As empresas podem não ter disponível mão-de-obra qualificada para realização da programação do robô. Pretende-se então um sistema de “ensino” que seja simples e rápido. Este trabalho pretende satisfazer as necessidades de um sistema de interação homem-robô intuitivo mesmo para operadores que não estejam familiarizados com a robótica. Para simplificar a transferência de informação da tarefa a desempenhar pelo sistema robótico é usado um sistema de infravermelhos para delinear a operação a desempenhar, neste caso concreto uma operação de soldadura. O operador usa um apontador com marcadores, a posição destes marcadores é detetada usando duas câmaras para permitir o posicionamento tridimensional no espaço. As câmaras possuem filtros infravermelhos para separar o espectro de luz. Para o controlo do sistema e interface com o robô é usado um computador de baixos recursos computacionais e energéticos, e também de baixo custo. O sistema desenvolvido é portanto computacionalmente leve para poder ser executado neste computador.

Kitchen robot prod. line development. Proj. of Bowden cables cutting and thermal forming machine.

This document presents particular description of work done during student’s internship in PR Metal company realized as ERASMUS PROJECT at ISEP. All information including company’s description and its structure, overview of the problems and analyzed cases, all stages of projects from concept to conclusion can be found here. Description of work done during the internship is divided here into two pieces. First part concerns one activities of the company which is robotic chefs (kitchen robot) production line. Work, that was done for development of this line involved several tasks, among them: creating a single-worker montage station for screwing robots housing’s parts, improve security system for laser welding chamber, what particularly consists in designing automatically closing door system with special surface, that protects against destructive action of laser beam, test station for examination of durability of heating connectors, solving problem with rotors vibrations. Second part tells about main task, realized in second half of internship and stands a complete description of machine development and design. The machine is a part of car handle latch cable production line and its tasks are: cutting cable to required length and hot-forming plastic cover for further assembly needs.

Perceptions of Technology and Manifestations of Language Learner Autonomy

a grounded theory study investigating perceptions of technology by learners of English as a second language

Can Mixed Martial Arts be Ethically Defended?: Autonomy, Paternalism and the Harm Principle

Abstract Mixed Martial Arts (MMA) and the Ultimate Fighting Championship (UFC) founded in 1993 have been under scrutiny for the past two decades. Unlike boxing, the ethical status of MMA and whether it is morally defensible have rarely been analyzed in the academic literature. I argue that MMA requires such an analysis because it is inherently violent. The purpose of this study was to examine elite-level MMA by referring to the ethical concepts of autonomy, paternalism and the Harm Principle. Findings from interviews with MMA athletes as well as my personal experience of MMA were presented to establish a deeper understanding of the sport and what it means to train and compete in a sport defined as violent. The conceptual analysis and findings of MMA athletes' experiences in this investigation resulted in the conclusion that MMA is ethically defensible. Additional findings, implications and recommendations for further research were also discussed.

Autonomy and Relatedness in Mainland Chinese Adolescents: Social or Personal? Accommodation or Distinctiveness?

Three studies comprised the current research program, in which the major goals were to propose and validate empirically the proposed two-level (universal and culture-specific) model of both autonomy and relatedness, as well as to develop reliable and valid measures for these two constructs. In Study 1, 143 mainland Chinese adolescents were asked open-ended questions about their understanding of autonomy and relatedness in three social contexts (peer, family, school). Chinese youth’s responses captured universal and culturally distinctive forms of autonomy (personal vs. social) and relatedness (accommodation vs. distinctiveness), according to a priori criteria based on the theoretical frameworks. Also, scenarios designed to reflect culture-specific forms of autonomy and relatedness suggested their relevance to Chinese adolescents. With a second sample of 201 mainland Chinese youth, in Study 2, the obtained autonomy and relatedness descriptors were formulated into scale items. Those items were subject to refinement analyses to examine their psychometric properties and centrality to Chinese youth. The findings of Study 1 scenarios were replicated in Study 2. The primary goal of Study 3 was to test empirically the proposed two-level (universal and culture-specific) models of both autonomy and relatedness, using the measures derived from Studies 1 and 2. A third sample of 465 mainland Chinese youth completed a questionnaire booklet consisting of autonomy and relatedness scales and scenarios and achievement motivation orientations measures. A series of confirmatory factor analysis (CFA) autonomy and relatedness measurement models (first-order and second-order), as well as structural models linking culture-specific forms of autonomy and relatedness and achievement motivation orientations, were conducted. The first-order measurement models based on scale and scenario scores consistently confirmed the distinction between personal autonomy and social autonomy, and that of accommodation and distinctiveness. Although the construct validity of the two culture-specific forms of autonomy gained additional support from the structural models, the associations between the two culture-specific forms of relatedness and achievement motivation orientations were relatively weak. In general, the two-level models of autonomy and relatedness were supported in two ways: conceptual analysis of scale items and second-order measurement models. In addition, across the three studies, I explored potential contextual and sex differences in Chinese youth’s endorsement of the diverse forms of autonomy and relatedness. Overall, no substantial contextual variability or sex differences were found. The current research makes an important theoretical contribution to the field of developmental psychology in general, and autonomy and relatedness in particular, by proposing and testing empirically both universal and culture-specific parts of autonomy and relatedness. The current findings have implications for the measurement of autonomy and relatedness across social contexts, as well as for socialization and education practice.

Diseño de un observador Backstepping para un robot con articulación rotaria flexible

Tesis (Maestro en Ciencias de la Ingeniería Eléctrica con Especialidad en Control) UANL, 2001.

Estrategia didáctica para el desarrollo de competencias en solución de problemas mediante la programación digital del robot Karel.

Tesis (Maestría en Docencia con Orientación en Educación Media Superior) UANL, 2012.

Subnational Fiscal Autonomy and Impact of Decentralization : The Case of European Transition Countries.

Rapport de recherche

Toward a broader approach to the study of infant attachment : links between maternal autonomy-support, attachment state of mind, maternal sensitivity, and infant security of attachment

Dans le but d’examiner les mécanismes qui sous-tendent le développement de la sécurité d’attachement chez l’enfant, Grossmann et al. (1999; 2008) proposent une perspective plus vaste de l’étude de l’attachement chez l’enfant, examinant les comportements parentaux pertinents aux deux côtés de l’équilibre entre le système d’attachement et le système d’exploration. La thèse se base sur cette approche pour explorer la relation entre la sécurité d’attachement chez l’enfant et deux comportements maternels, soit la sensibilité maternelle et le soutien à l’autonomie maternel, de même que la relation entre ces deux comportements et l’état d’esprit maternel face à l’attachement. Le premier article propose que la théorie de l’autodétermination, avec ses études empiriques portant sur les comportements parentaux liés à l’exploration, offre une perspective utile pour l’étude des comportements d’exploration dans le cadre de l’équilibre attachement/exploration. L’article présente une revue théorique et empirique des domaines de l’attachement et de la théorie de l’autodétermination et souligne des analogies conceptuelles et empiriques entre les deux domaines, en plus de décrire la façon dont ils se complètent et se complémentent. Le deuxième article étudie les liens entre la sensibilité maternelle, le soutien à l’autonomie maternel et la sécurité d’attachement chez l’enfant. Soixante et onze dyades ont participé à deux visites à domicile. La sensibilité maternelle a été évaluée lorsque les enfants étaient âgés de 12 mois, alors que le soutien à l’autonomie maternel et la sécurité d’attachement chez l’enfant l’ont été lorsque les enfants avaient atteint l’âge de 15 mois. Les résultats indiquent que le soutien à l’autonomie maternel explique une portion significative de la variance de la sécurité d’attachement, et ce, après avoir contrôlé pour la sensibilité maternelle et le statut socio-économique. Le troisième article examine les relations entre deux dimensions de l’état d’esprit maternel face à l’attachement (esquivant et préoccupé/non-résolu), la sensibilité maternelle et le soutien à l’autonomie maternel. Soixante et onze dyades ont participé à trois visites à domicile. L’Entrevue d’Attachement Adulte (EAA) a été administrée lorsque les enfants étaient âgés de 8 mois, la sensibilité maternelle a été évaluée alors qu’ils avaient atteint l’âge de 12 mois et le soutien à l’autonomie maternel, lorsqu’ils avaient 15 mois. Les résultats révèlent qu’après avoir contrôlé pour le statut socio-économique, la sensibilité maternelle est liée de façon négative à la dimension « esquivant » de l’EAA, alors que le soutien à l’autonomie maternel est lié de façon négative à la dimension « préoccupé/non-résolu ». Les résultats présentés dans le deuxième et le troisième article sont discutés, de même que de leurs répercussions théoriques et cliniques. Des questions susceptibles de guider des recherches futures sont proposées.

Autonomy Promotion In A Multiethnic Context : Reflections On Some Normative Issues

La conception de la promotion de la santé consacrée dans la Charte d'Ottawa accorde à l'autonomie une place centrale. Or, il n'est pas clair que la santé définie au sens large et l'autonomie soient liées au sens où semblent l'entendre les auteurs de la Charte. De plus, la promotion de l'autonomie auprès de groupes qui ne la considèrent pas comme une valeur centrale reste à justifier. Le présent texte présente une conception de l'autonomie et de sa promotion qui permet de répondre à ce dernier problème. Des exemples de politiques publiques en contexte pluriethnique sont donnés afin d'illustrer comment la conception de la promotion de l'autonomie proposée se démarque de politiques plus coercitives.

Optimization and validation of a new 3D-US imaging robot to detect, localize and quantify lower limb arterial stenoses

L’athérosclérose est une maladie qui cause, par l’accumulation de plaques lipidiques, le durcissement de la paroi des artères et le rétrécissement de la lumière. Ces lésions sont généralement localisées sur les segments artériels coronariens, carotidiens, aortiques, rénaux, digestifs et périphériques. En ce qui concerne l’atteinte périphérique, celle des membres inférieurs est particulièrement fréquente. En effet, la sévérité de ces lésions artérielles est souvent évaluée par le degré d’une sténose (réduction >50 % du diamètre de la lumière) en angiographie, imagerie par résonnance magnétique (IRM), tomodensitométrie ou échographie. Cependant, pour planifier une intervention chirurgicale, une représentation géométrique artérielle 3D est notamment préférable. Les méthodes d’imagerie par coupe (IRM et tomodensitométrie) sont très performantes pour générer une imagerie tridimensionnelle de bonne qualité mais leurs utilisations sont dispendieuses et invasives pour les patients. L’échographie 3D peut constituer une avenue très prometteuse en imagerie pour la localisation et la quantification des sténoses. Cette modalité d’imagerie offre des avantages distincts tels la commodité, des coûts peu élevés pour un diagnostic non invasif (sans irradiation ni agent de contraste néphrotoxique) et aussi l’option d’analyse en Doppler pour quantifier le flux sanguin. Étant donné que les robots médicaux ont déjà été utilisés avec succès en chirurgie et en orthopédie, notre équipe a conçu un nouveau système robotique d’échographie 3D pour détecter et quantifier les sténoses des membres inférieurs. Avec cette nouvelle technologie, un radiologue fait l’apprentissage manuel au robot d’un balayage échographique du vaisseau concerné. Par la suite, le robot répète à très haute précision la trajectoire apprise, contrôle simultanément le processus d’acquisition d’images échographiques à un pas d’échantillonnage constant et conserve de façon sécuritaire la force appliquée par la sonde sur la peau du patient. Par conséquent, la reconstruction d’une géométrie artérielle 3D des membres inférieurs à partir de ce système pourrait permettre une localisation et une quantification des sténoses à très grande fiabilité. L’objectif de ce projet de recherche consistait donc à valider et optimiser ce système robotisé d’imagerie échographique 3D. La fiabilité d’une géométrie reconstruite en 3D à partir d’un système référentiel robotique dépend beaucoup de la précision du positionnement et de la procédure de calibration. De ce fait, la précision pour le positionnement du bras robotique fut évaluée à travers son espace de travail avec un fantôme spécialement conçu pour simuler la configuration des artères des membres inférieurs (article 1 - chapitre 3). De plus, un fantôme de fils croisés en forme de Z a été conçu pour assurer une calibration précise du système robotique (article 2 - chapitre 4). Ces méthodes optimales ont été utilisées pour valider le système pour l’application clinique et trouver la transformation qui convertit les coordonnées de l’image échographique 2D dans le référentiel cartésien du bras robotisé. À partir de ces résultats, tout objet balayé par le système robotique peut être caractérisé pour une reconstruction 3D adéquate. Des fantômes vasculaires compatibles avec plusieurs modalités d’imagerie ont été utilisés pour simuler différentes représentations artérielles des membres inférieurs (article 2 - chapitre 4, article 3 - chapitre 5). La validation des géométries reconstruites a été effectuée à l`aide d`analyses comparatives. La précision pour localiser et quantifier les sténoses avec ce système robotisé d’imagerie échographique 3D a aussi été déterminée. Ces évaluations ont été réalisées in vivo pour percevoir le potentiel de l’utilisation d’un tel système en clinique (article 3- chapitre 5).