Safe Distributed Coordination of Heterogeneous Robots through Dynamic Simple Temporal Networks

Research on autonomous intelligent systems has focused on how robots can robustly carry out missions in uncertain and harsh environments with very little or no human intervention. Robotic execution languages such as RAPs, ESL, and TDL improve robustness by managing functionally redundant procedures for achieving goals. The model-based programming approach extends this by guaranteeing correctness of execution through pre-planning of non-deterministic timed threads of activities. Executing model-based programs effectively on distributed autonomous platforms requires distributing this pre-planning process. This thesis presents a distributed planner for modelbased programs whose planning and execution is distributed among agents with widely varying levels of processor power and memory resources. We make two key contributions. First, we reformulate a model-based program, which describes cooperative activities, into a hierarchical dynamic simple temporal network. This enables efficient distributed coordination of robots and supports deployment on heterogeneous robots. Second, we introduce a distributed temporal planner, called DTP, which solves hierarchical dynamic simple temporal networks with the assistance of the distributed Bellman-Ford shortest path algorithm. The implementation of DTP has been demonstrated successfully on a wide range of randomly generated examples and on a pursuer-evader challenge problem in simulation.

Geometric Structure of the Adaptive Controller of the Human Arm

The objects with which the hand interacts with may significantly change the dynamics of the arm. How does the brain adapt control of arm movements to this new dynamic? We show that adaptation is via composition of a model of the task's dynamics. By exploring generalization capabilities of this adaptation we infer some of the properties of the computational elements with which the brain formed this model: the elements have broad receptive fields and encode the learned dynamics as a map structured in an intrinsic coordinate system closely related to the geometry of the skeletomusculature. The low--level nature of these elements suggests that they may represent asset of primitives with which a movement is represented in the CNS.

Trajectory and Force Control of a Direct Drive Arm

Using the MIT Serial Link Direct Drive Arm as the main experimental device, various issues in trajectory and force control of manipulators were studied in this thesis. Since accurate modeling is important for any controller, issues of estimating the dynamic model of a manipulator and its load were addressed first. Practical and effective algorithms were developed fro the Newton-Euler equations to estimate the inertial parameters of manipulator rigid-body loads and links. Load estimation was implemented both on PUMA 600 robot and on the MIT Serial Link Direct Drive Arm. With the link estimation algorithm, the inertial parameters of the direct drive arm were obtained. For both load and link estimation results, the estimated parameters are good models of the actual system for control purposes since torques and forces can be predicted accurately from these estimated parameters. The estimated model of the direct drive arm was them used to evaluate trajectory following performance by feedforward and computed torque control algorithms. The experimental evaluations showed that the dynamic compensation can greatly improve trajectory following accuracy. Various stability issues of force control were studied next. It was determined that there are two types of instability in force control. Dynamic instability, present in all of the previous force control algorithms discussed in this thesis, is caused by the interaction of a manipulator with a stiff environment. Kinematics instability is present only in the hybrid control algorithm of Raibert and Craig, and is caused by the interaction of the inertia matrix with the Jacobian inverse coordinate transformation in the feedback path. Several methods were suggested and demonstrated experimentally to solve these stability problems. The result of the stability analyses were then incorporated in implementing a stable force/position controller on the direct drive arm by the modified resolved acceleration method using both joint torque and wrist force sensor feedbacks.

An hybrid methodology for RL-based behavior coordination in a target following mission with an AUV

Proposes a behavior-based scheme for high-level control of autonomous underwater vehicles (AUVs). Two main characteristics can be highlighted in the control scheme. Behavior coordination is done through a hybrid methodology, which takes in advantages of the robustness and modularity in competitive approaches, as well as optimized trajectories

Hybrid coordination of reinforcement learning-based behaviors for AUV control

This paper proposes a hybrid coordination method for behavior-based control architectures. The hybrid method takes advantages of the robustness and modularity in competitive approaches as well as optimized trajectories in cooperative ones. This paper shows the feasibility of applying this hybrid method with a 3D-navigation to an autonomous underwater vehicle (AUV). The behaviors are learnt online by means of reinforcement learning. A continuous Q-learning implemented with a feed-forward neural network is employed. Realistic simulations were carried out. The results obtained show the good performance of the hybrid method on behavior coordination as well as the convergence of the behaviors

Examen neurológico

Se realizó un capítulo sobre la descripción del examen neurológico como herramienta principal en el abordaje del paciente con patología neurológica.

Une approche comparée des principes de proportionnalité et de subsidiarité dans la jurisprudence de la CJUE et du TJCA: la coordination-harmonisation des pluralismes juridiques régionaux à l’épreuve de l’internationalisation du droit de l’intégration

Face à la complexité de la comparaison entre les droits de l’Union européenne et de la Communauté andine caractérisés par une internationalisation pluraliste croissante, l’idée de coordination du pluriel appelle l’émergence de «macro-principes» pour penser l’universalité juridique, tant dans sa diversité que dans son unité, dans le cadre d’un système juridique supranational. Sur ce point, un constat liminaire s’impose: on ne peut aujourd’hui définir les frontières d’un droit communautaire internationalisé car elles sont floues et ouvertes. Il convient dès lors de prendre comme point de départ une étude du noyau de cette internationalisation qui passe par une comparaison de principes à vocation universelle («macro principes»). En ce sens, la proportionnalité et la subsidiarité peuvent faire l’objet d’une analyse à travers une étude comparée de la jurisprudence de la CJUE et du TJCA. Le premier principe peut ainsi être vu comme un moyen de coordination de droits communautaire tandis que le second se révèle être un outil de coordination de compétences communautaires. 

Reproducibilidad de las pruebas Arm Curl y Chair Stand para evaluar resistencia muscular en población adulta mayor

Objetivo: evaluar la reproducibilidad prueba-reprueba y el nivel de acuerdo entre mediciones de las pruebas 30 seg (30-s) Arm Curl y 30-s Chair Stand en una muestra de adultos mayores de Bucaramanga. Materiales y métodos: se realizó un estudio de evaluación de tecnologías diagnósticas. Ambas pruebas fueron administradas en dos oportunidades por el mismo evaluador a 111 adultos mayores de 59 años (70,4 ± 7,3), con un intervalo de 4 a 8 días. En el análisis se determinó la reproducibilidad prueba-reprueba mediante el coeficiente de correlación intraclase, CCI= 2,1 con sus respectivos intervalos de confianza de 95% (IC 95%). El nivel de acuerdo se estableció mediante el método de Bland y Altman. Resultados: la reproducibilidad prueba-reprueba para el 30-s Arm Curl test fue muy buena, con un CCI= 0,88 y para el 30-s Chair Stand test fue buena,con un CCI= 0,78. Así, el acuerdo fue muy bueno para las dos pruebas de resistencia muscular. Los límites de acuerdo de 95% estuvieron entre -3,8 y 3,2 repeticiones para la prueba 30-s ChairStand y entre -3,1 y 2,8 repeticiones para la prueba 30-s Arm Curl. Conclusión: las pruebas 30-s Arm Curl y 30-s Chair Stand tienen buena reproducibilidad y nivel de acuerdo para evaluar resistencia muscular en adultos mayores funcionalmente independientes.

Asistente de recursos metodológicos (ARM) : cómo aplicar el diseño instruccional a nuestros materiales de aprendizaje en web.

El ARM es un proyecto que se dearrolla en la UOC (Universitat Oberta de Catalunya) que sigue la metodología de universidad a distancia basada en el concepto del Campus Virtual y en el uso de materiales multimedia interactivos. La experiencia ha demostrado la importancia de contar con materiales bien estructurados y diseñados desde una perspectiva pedagógica. Eso supone la formación de los autores de los materiales respecto cómo se elaboran materiales didácticos adecuados a la enseñanza a distancia que se desarrolla en un entorno virtual de aprendizaje. El ARM permite consultar aspectos metodológicos y buscar recursos, según unos criterios básicos.

Planning your literacy hour : trunk stories stages 1-9.

Está diseñado para ser utilizado para trabajar con toda la clase, el profesor puede organizar el trabajo, en grupo, y de forma independiente, y cuenta con el apoyo de materiales didácticos. Incluye planificación de lecciones, que abarcan el trabajo de toda la clase, guía del grupo en lectura y escritura, grupo de trabajo independiente. Proporciona directrices, libro por libro, sobre la mejor manera de utilizar los materiales a la hora de la lectura.

I broke my arm.

Forma parte de la serie de palabras de alta frecuencia. Se trata de la historia de un niño que cae de un columpio y va en una ambulancia al hospital paraque le hagan una radiografía y le pongan una escayola. Se termina con el niño feliz y de nuevo en el columpio. Las fotografías se usan para hacer los relatos reales. El lenguaje es sencillo con la repetición de palabras de alta frecuencia, ideal para los jóvenes lectores de cuatro años de edad.

Análisis evolutivo de la coordinación visomotora y sus relaciones con inteligencia, estilo cognitivo y atención = Developmental analysis of visualmotor coordination and its relationship to intelligence, cognitive style and attention.

Resumen basado en el del autor

Extending the coordination of cognitive and social perspectives. 'Extensión de la coordinación de las perspectivas cognitiva y social'.

Resumen basado en el de la publicación

A Multi-agent Architecture with Distributed Coordination for an Autonomous Robot

Aquest treball proposa una nova arquitectura de control amb coordinació distribuïda per a un robot mòbil (ARMADiCo). La metodologia de coordinació distribuïda consisteix en dos passos: el primer determina quin és l'agent que guanya el recurs basat en el càlcul privat de la utilitat i el segon, com es fa el canvi del recurs per evitar comportaments abruptes del robot. Aquesta arquitectura ha estat concebuda per facilitar la introducció de nous components hardware i software, definint un patró de disseny d'agents que captura les característiques comunes dels agents. Aquest patró ha portat al desenvolupament d'una arquitectura modular dins l'agent que permet la separació dels diferents mètodes utilitzats per aconseguir els objectius, la col·laboració, la competició i la coordinació de recursos. ARMADiCo s'ha provat en un robot Pioneer 2DX de MobileRobots Inc.. S'han fet diversos experiments i els resultats han demostrat que s'han aconseguit les característiques proposades per l'arquitectura.

Dynamic task allocation and coordination in cooperative multi-agent environments

La coordinació i assignació de tasques en entorns distribuïts ha estat un punt important de la recerca en els últims anys i aquests temes són el cor dels sistemes multi-agent. Els agents en aquests sistemes necessiten cooperar i considerar els altres agents en les seves accions i decisions. A més a més, els agents han de coordinar-se ells mateixos per complir tasques complexes que necessiten més d'un agent per ser complerta. Aquestes tasques poden ser tan complexes que els agents poden no saber la ubicació de les tasques o el temps que resta abans de que les tasques quedin obsoletes. Els agents poden necessitar utilitzar la comunicació amb l'objectiu de conèixer la tasca en l'entorn, en cas contrari, poden perdre molt de temps per trobar la tasca dins de l'escenari. De forma similar, el procés de presa de decisions distribuït pot ser encara més complexa si l'entorn és dinàmic, amb incertesa i en temps real. En aquesta dissertació, considerem entorns amb sistemes multi-agent amb restriccions i cooperatius (dinàmics, amb incertesa i en temps real). En aquest sentit es proposen dues aproximacions que permeten la coordinació dels agents. La primera és un mecanisme semi-centralitzat basat en tècniques de subhastes combinatòries i la idea principal es minimitzar el cost de les tasques assignades des de l'agent central cap als equips d'agents. Aquest algoritme té en compte les preferències dels agents sobre les tasques. Aquestes preferències estan incloses en el bid enviat per l'agent. La segona és un aproximació d'scheduling totalment descentralitzat. Això permet als agents assignar les seves tasques tenint en compte les preferències temporals sobre les tasques dels agents. En aquest cas, el rendiment del sistema no només depèn de la maximització o del criteri d'optimització, sinó que també depèn de la capacitat dels agents per adaptar les seves assignacions eficientment. Addicionalment, en un entorn dinàmic, els errors d'execució poden succeir a qualsevol pla degut a la incertesa i error de accions individuals. A més, una part indispensable d'un sistema de planificació és la capacitat de re-planificar. Aquesta dissertació també proveeix una aproximació amb re-planificació amb l'objectiu de permetre als agent re-coordinar els seus plans quan els problemes en l'entorn no permeti la execució del pla. Totes aquestes aproximacions s'han portat a terme per permetre als agents assignar i coordinar de forma eficient totes les tasques complexes en un entorn multi-agent cooperatiu, dinàmic i amb incertesa. Totes aquestes aproximacions han demostrat la seva eficiència en experiments duts a terme en l'entorn de simulació RoboCup Rescue.