Modeling, Estimation, and Control of Robot-Soil Interactions

This thesis presents the development of hardware, theory, and experimental methods to enable a robotic manipulator arm to interact with soils and estimate soil properties from interaction forces. Unlike the majority of robotic systems interacting with soil, our objective is parameter estimation, not excavation. To this end, we design our manipulator with a flat plate for easy modeling of interactions. By using a flat plate, we take advantage of the wealth of research on the similar problem of earth pressure on retaining walls. There are a number of existing earth pressure models. These models typically provide estimates of force which are in uncertain relation to the true force. A recent technique, known as numerical limit analysis, provides upper and lower bounds on the true force. Predictions from the numerical limit analysis technique are shown to be in good agreement with other accepted models. Experimental methods for plate insertion, soil-tool interface friction estimation, and control of applied forces on the soil are presented. In addition, a novel graphical technique for inverting the soil models is developed, which is an improvement over standard nonlinear optimization. This graphical technique utilizes the uncertainties associated with each set of force measurements to obtain all possible parameters which could have produced the measured forces. The system is tested on three cohesionless soils, two in a loose state and one in a loose and dense state. The results are compared with friction angles obtained from direct shear tests. The results highlight a number of key points. Common assumptions are made in soil modeling. Most notably, the Mohr-Coulomb failure law and perfectly plastic behavior. In the direct shear tests, a marked dependence of friction angle on the normal stress at low stresses is found. This has ramifications for any study of friction done at low stresses. In addition, gradual failures are often observed for vertical tools and tools inclined away from the direction of motion. After accounting for the change in friction angle at low stresses, the results show good agreement with the direct shear values.

To be or not to be. I'm not

Presentació sobre software lliure en la qual es parla de dades, productes, temps, identificadors, sensors i persones

La Comunidad geospacial y el acceso a datos oceanográficos

Nowadays, Oceanographic and Geospatial communities are closely related worlds. The problem is that they follow parallel paths in data storage, distributions, modelling and data analyzing. This situation produces different data model implementations for the same features. While Geospatial information systems have 2 or 3 dimensions, the Oceanographic models uses multidimensional parameters like temperature, salinity, streams, ocean colour... This implies significant differences between data models of both communities, and leads to difficulties in dataset analysis for both sciences. These troubles affect directly to the Mediterranean Institute for Advanced Studies ( IMEDEA (CSIC-UIB)). Researchers from this Institute perform intensive processing with data from oceanographic facilities like CTDs, moorings, gliders… and geospatial data collected related to the integrated management of coastal zones. In this paper, we present an approach solution based on THREDDS (Thematic Real-time Environmental Distributed Data Services). THREDDS allows data access through the standard geospatial data protocol Web Coverage Service, inside the European project (European Coastal Sea Operational Observing and Forecasting system). The goal of ECOOP is to consolidate, integrate and further develop existing European coastal and regional seas operational observing and forecasting systems into an integrated pan- European system targeted at detecting environmental and climate changes

SDIAnalyzer: una aplicación para el estudio de IDE

El auge de las Infraestructuras de Datos Espaciales (IDE) en los últimos años ha provocado el despliegue masivo de este tipo de plataformas en el territorio español. A pesar de hacer uso de estándares del OGC, estar reguladas por iniciativas como la directiva INSPIRE y que existen recomendaciones y normativas para su implantación, la red de nodos IDE es muy heterogénea y se detectan grandes desigualdades. Conscientes de esta situación surge la necesidad de un método objetivo para el estudio y análisis comparativo de IDEs. Como parte del desarrollo de esta metodología nace SDIAnalyzer, programa de software libre que permite la extracción masiva, almacenamiento y estudio de información relativa a servicios del OGC. SDIAnalyzer (Spatial Data Infraestructure Analyzer), creado por el CartoLab de la Universidade da Coruña, ha sido aplicado en el análisis de aproximadamente 180 IDEs españolas de nivel regional elaborando mapas temáticos de diversas características y pretendemos seguir avanzando en su desarrollo. En el presente artículo, se exponen sus características principales y se lanza de forma pública a la comunidad de software libre

Semi-online neural-Q_leaming for real-time robot learning

Reinforcement learning (RL) is a very suitable technique for robot learning, as it can learn in unknown environments and in real-time computation. The main difficulties in adapting classic RL algorithms to robotic systems are the generalization problem and the correct observation of the Markovian state. This paper attempts to solve the generalization problem by proposing the semi-online neural-Q_learning algorithm (SONQL). The algorithm uses the classic Q_learning technique with two modifications. First, a neural network (NN) approximates the Q_function allowing the use of continuous states and actions. Second, a database of the most representative learning samples accelerates and stabilizes the convergence. The term semi-online is referred to the fact that the algorithm uses the current but also past learning samples. However, the algorithm is able to learn in real-time while the robot is interacting with the environment. The paper shows simulated results with the "mountain-car" benchmark and, also, real results with an underwater robot in a target following behavior

TU Graz: Course: 707.000 Web Science and Web Technology: Lecture 8: Web Technologies 1

This class focuses on a selected subset of web technologies that are of interest to the topics of this course. Readings: Chapter 5 "Representational State Transfer (REST)", in "Architectural Styles and the Design of Network-based Software Architecture", Roy Fielding, Dissertation, University of California Irvine, 2000 Optional: Chapter "Representational State Transfer (REST)" in "Pro PHP XML and Web Services", R. Richards 633--672, 2006

Geoservicios web SIOSE: un sistema de información como servicio público

Tras finalizar la producción del Sistema de Información de Ocupación de Suelo en España (SIOSE) afrontamos su publicación en la red. A la hora de decidir la estrategia de difusión de la información debemos tener en cuenta las necesidades de los usuarios, dando acceso a la visualización, consulta y análisis de los datos originales del sistema y de sus diferentes vistas temáticas. SIOSE tiene, para realizar esta tarea de forma adecuada, dos características que nos condicionan: su gran volumen de información y la complejidad semántica de su modelo de datos orientado a objetos. A partir de una arquitectura construida con componentes de software libre, desde el sistema operativo hasta las aplicaciones servidoras; los geoservicios web estándar son la primera opción para comunicar información geográfica a través de la web, pero las posibles soluciones son múltiples y muy variadas. Además los servicios deben combinarse y coordinarse con otras herramientas de publicación, como la libre descarga de los datos en bruto, para conseguir que SIOSE cumpla con su función de infraestructura de información territorial sobre la que generar valor añadido y para que sea una herramienta útil de análisis del territorio. Describiremos como hemos configurado nuestros servicios de visualización y consulta de los datos para mostrar en la red toda la jerarquía de información y los diferentes enfoques de análisis con los que se puede abordar SIOSE y como hemos intentado optimizar el rendimiento de estos servicios para ofrecer tiempos de respuesta adecuados ante cualquier posible petición

Servicio de visualización acorde con perfil INSPIRE de ISO 19128-WMS 1.3.0, IGNBase

El Centro Nacional de Información Geográfica (CNIG) publica en la web alrededor de unos cuarenta servicios web del Instituto Geográfico Nacional (IGN) de diferentes temáticas, siguiendo todos ellos las especificaciones del Open Geospatial Consortium. Pero desde la publicación en marzo del 2010 de la Guía Técnica para la implementación de Servicios de Visualización INSPIRE y en diciembre de ese mismo año del Reglamento acerca de la interoperabilidad de los conjuntos de datos y servicios espaciales, el CNIG ha comenzado por transformar primero sus servicios de visualización WMS en servicios de visualización acordes con INSPIRE, comenzando por el servicio llamado IDEE-Base y renombrado como IGN-Base. IGNBase es un servicio de visualización de mapas que permite el acceso a la cartografía oficial que produce el IGN a las escalas 1:25.000 y 1:200.000. Su principal característica es que cumple con los requisitos que establece Inspire en cuanto a los servicios de visualización, siguiendo las siguientes normas: Reglamento sobre interoperabilidad de los conjuntos y datos espaciales, Reglamento sobre servicios de red y Reglamento sobre metadatos. Además, para su implementación se han seguido la Guía técnica para la implementación de servicios de visualización Inspire y las Reglas de implementación de metadatos Inspire. Respecto a la tecnología, se ha utilizado principalmente fuentes abiertas, como Postgis y GeoServer. En este artículo se expone ventajas que proporciona el servicio elaborado así como las dificultades encontradas en la elaboración del servicio de visualización en cuanto a la gestión de los datos; como su gran volumen, la variedad de fuentes, los modelos de datos, que aún no están adaptados a la normativa europea, etc. y los inconvenientes de las herramientas de fuentes abiertas que no están del todo adaptadas al perfil Inspire de WMS 1.3.0 y a sus Reglamentos. IGN-Base no solo está disponible en su versión compatible con el perfil INSPIRE de ISO 19128-WMS 1.3.0, sino también con WMS 1.1

El SIG Libre de las Jornadas de SIG Libre de Girona (2007-2011)

Las Jornadas de SIG Libre de Girona empezaron su andadura en el año 2007, organizadas por el SIGTE (Servicio de Sistemas de Información Geográfica y Teledetección) de la Universitat de Girona, y con un comité científico de 11 personas. Los patrocinadores eran dos, y los colaboradores cinco, con tan sólo una empresa del área de la geomática entre ellos. En 2011, a pesar de la crisis, el número de patrocinadores y colaboradores ascendió a 14. El número de comunicaciones o charlas pasó de 42 en 2007 a 47 en 2011. A pesar de que los números de las Jornadas no reflejan un crecimiento cuantitativo exponencial, cualitativamente las Jornadas de Girona se han convertido en un referente hispano en el sector no sólo del SIG Libre, sino de la Tecnologías de Información Geográfica en general. Podemos considerar a este evento un punto consolidado para el encuentro de empresas, administraciones, investigadores, profesionales y ciudadanos en general que dedican parte de su tiempo a trabajar y disfrutar con la cartografía, la ciencia y la tecnología geográfica. En consecuencia puede ser un buen espejo donde observar la evolución del sector SIG en España. Partiendo de esta hipótesis, esta comunicación presenta un análisis SIG acerca de la procedencia y el contenido de Jornadas de SIG Libre de Girona desde el año 2007 al 2011, presentando información interesante para comprender mejor el progreso de este estratégico sector en España en particular, y en el ámbito de habla castellana en general, e invitando a la reflexión sobre si un evento como estas jornadas puede servir para monitorizar el estado del SIG en un determinado territorio

Glob3 Mobile: hacia un SIG 3D para entornos Apple-iOS, Android y WebGL

El trabajo describe el proyecto de desarrollo de un SIG 3D de código abierto para dispositivos móviles (Apple-iOS y Android) y para navegadores web con tecnología WebGL. En la fase actual, nos centraremos en el diseño e implementación del globo virtual, como elemento esencial que da soporte al SIG 3D y de una IDE que permite la programación de nuevas funcionalidades al globo. Dentro de los objetivos de diseño del globo virtual tenemos (i) simplicidad, con código estructurado que facilita la portabilidad y con una API de código abierto sencilla, (ii) eficiencia, tomando en cuenta los recursos hardware de los dispositivos móviles más extendidos en el mercado, (ii) usabilidad, implementando una navegación intuitiva mediante gestos para la interacción en pantalla y (iv) escalabilidad, gracias a una API desarrollada, se permite aumentar de las prestaciones mediante el desarrollo de scripts y podrán ser ejecutados tanto dentro del navegador web como de forma nativa en las plataformas móviles. Ante un panorama de clara proliferación de aplicaciones para móviles, Glob3 Mobile pretende ser una apuesta fuerte que llegue a convertirse en un SIG 3D de código abierto que abarque variadas aplicaciones sectoriales, algunas ya en marcha

Geoserver y Realidad Aumentada : extensión para la publicación de los repositorios cartográficos en los navegadores de Realidad Aumentada

En la actualidad existen gran variedad de productos que emplean la Realidad Aumentada (RA) en diversos campos y aplicaciones. Algunos de los que cuentan con mayor difusión son las aplicaciones para dispositivos móviles que combinan la cámara del dispositivo con la localización y la orientación obtenida con GPS, servicios de red inalámbrica y brújulas de estado sólido. Algunas de las aplicaciones con mayor difusión entre los usuarios son Layar, Wikitude, Juanio y Mixare. Sin embargo, no existe un estándar para los servicios de contenidos de RA; al contrario, cada aplicación emplea sus propios formatos de obligado cumplimiento, con sus propias características y especificaciones. Por otra parte la información cartográfica, objeto de publicación en las distintas plataformas de RA, reside tradicionalmente en los servidores de cartografía que gracias al cumplimiento de los estándares OGC garantizan su consulta y acceso. Este proyecto establece los interfaces de comunicación necesarios para proporcionar las fuentes de datos cartográficas tradicionales a través de los distintos formatos empleados en los navegadores de RA. Gracias a las características de extensibilidad de Geoserver y a sus características de configuración dinámica propias del framework Spring en el que se desarrolla, se han generado los servicios capaces de aprovechar las fuentes de datos gestionadas desde Geoserver para su difusión a través de los distintos navegadores de RA. Esta extensión modular de Geoserver permitirá aprovechar los repositorios de datos actuales para su difusión a través de las múltiples plataformas de Realidad Aumentada disponibles

Problemas en la implementación de algoritmos de routing de alta complejidad en dispositivos móviles: el caso Itiner@

La aparición de terminales de telefonía móvil cada vez más potentes abre un nuevo abanico de posibilidades en cuanto a usos y aplicaciones. Sin embargo, y dadas las limitaciones tanto de memoria como de CPU que tienen estos dispositivos, algunas de las aplicaciones potenciales resultan muy difíciles o incluso imposibles de llevar a la práctica. Este es el caso, por ejemplo, de aplicaciones de cálculo de rutas. En el contexto del proyecto Itiner@, un asistente para rutas turísticas completamente autónomo que debe funcionar incluso sin conexión a Internet, todos los procesos deben ejecutarse íntegramente de forma local en el dispositivo móvil. Dado que es un proyecto orientado al ocio, es importante que la experiencia del usuario sea satisfactoria, por lo que además de poder ejecutar el algoritmo de cálculo de rutas, el sistema debe hacerlo de forma rápida. En este sentido, los algoritmos recursivos habituales son demasiado costosos o lentos para su uso en Itiner@ y ha sido necesario reinventar este tipo de algoritmos en función de las limitaciones que tienen estos dispositivos. En el presente trabajo se presenta el proceso seguido y las dificultades encontradas para implementar un algoritmo recursivo de cálculo de rutas que se ejecute íntegramente en un dispositivo móvil Android de forma eficiente. Así, finalmente se llega a un algoritmo recursivo de cálculo de rutas para dispositivos móviles que se ejecuta de forma más eficiente frente a algoritmos directamente portados a dispositivos móviles. La principal contribución del trabajo es doble: por un lado ofrece algunas guías útiles al desarrollo de algoritmos más eficientes para dispositivos móviles; y por el otro, muestra un algoritmo de cálculo de rutas que funciona con un tiempo de respuesta aceptable, en un entorno exigente, como es el de las aplicaciones de turismo en móviles

Itiner@: ontología para la personalización de rutas turísticas en dispositivos móviles

En los últimos años han aparecido numerosas aplicaciones móviles que sirven de asistente turístico a los turistas. Estas aplicaciones, aunque populares, no se han convertido en un asistente turístico fiable y confiable debido, entre otros problemas, a la poca personalización que ofrecen, que puede desbordar a los usuarios con demasiada información. Una aplicación móvil turística efectiva debería almacenar la información de manera que facilitara identificar los puntos de interés para el usuario y la información relevante sobre los mismos. La relevancia de la información dependerá del contexto, entendido como la conjunción del usuario, sus acompañantes, la zona a visitar y la información temporal de la visita, como son la fecha, su duración y en qué franja horaria se realiza. En este trabajo se extiende el estado del arte de ontologías turísticas y geográficas, que se presentó en las V Jornadas de SIG libre, para crear una ontología que permite almacenar información de puntos de interés, de preferencias y hábitos de usuarios y de información temporal. Esta ontología se ha alineado con la ontología GeoLinkedData para facilitar la importación de datos desde y hacia ella. La ontología se ha integrado en una aplicación móvil turística llamada Itiner@, que utiliza su información para crear rutas personalizadas para cada usuario en función de sus preferencias, situación personal, medio de transporte utilizado, zona visitada y fecha y duración de la visita. La principal contribución de este trabajo es mostrar cómo utilizar una ontología para incrementar las funcionalidades de los sistemas de información turísticos vía el uso de información semántica

LHMC : un centre multimèdia Linux

En aquest projecte es desenvolupa el maquinari i el programari d'un centre multimèdia. Aquest és un sistema elemental, capaç de reproduir i copiar fitxers d'imatge, so i vídeo provinents del mateix sistema, d'un dispositiu extern com per exemple un disc òptic o una memòria flash, i també d'altres sistemes connectats en xarxa. El programari és de codi obert, està desenvolupat per funcionar amb el sistema operatiu Linux i està implementat amb Java. Es realitza una aplicació escalable per facilitar l’addició de funcionalitats.

Rutas turísticas personalizadas en dispositivos móviles sin necesidad de conexión a Internet: Itiner@

Actualmente existe un sinfín de aplicaciones turísticas para dispositivos móviles (Android, iPhone, etc). Estas aplicaciones suelen disponer de soporte geográfico y permiten a los usuarios acceder a información de geolocalización, preparar rutas, reservar una habitación de hotel, y un largo etcétera de funcionalidades, lo que las convierte en pequeños sistemas de información geográfica (SIG). Sin embargo, la mayoría de ellas adolecen de las mismas limitaciones: necesitan conexión a internet permanente,especialmente en el cálculo de rutas; y ofrecen las mismas opciones a todos y cada uno de los usuarios, sin tener en cuenta restricciones temporales, ni preferencias, ni situación personal. El proyecto Itiner@, en su fase actual de prototipo, da respuesta estas limitaciones mediante la concreción, implementación y desarrollo de las diversas técnicas apuntadas ya en las V Jornadas de SIG libre: 1) almacena en el móvil la información cartográfica imprescindible para funcionar, extraída de Open Street Maps; 2) dispone de información sobre las preferencias de los usuarios mediante la integración de ontologías y SIG; 3) permite recalcular las rutas directamente en el móvil; y 4) ofrece al usuario una ruta adaptada a sus preferencias, teniendo en cuenta también su situación personal (viaja en pareja, con niños, etc.), el entorno (hora del día, horarios de los visitables, etc.) y los puntos de interés preferidos. Todo ello sin necesidad de conexión a internet. El resultado es una gestión eficiente de las expectativas y una experiencia de usuario mucho más satisfactoria. Las principales contribuciones de este trabajo son: 1) poner de manifiesto las limitaciones y peculiaridades de los desarrollos SIG en entornos limitados, tanto en conectividad, como en prestaciones, junto con sus posibles soluciones; y 2) la aplicación en sí, que representa un punto de inflexión en el escenario de las aplicaciones turísticas para usuarios no especializados