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.

Análisis de prestaciones de sistemas de comunicaciones inalámbricas en aplicaciones de robótica: sistema software

Una característica importante de la robótica es la comunicación entre sistema base y robot que puede establecerse de forma remota. Ello representa la base del proyecto que se describe a continuación, el cual se descompone de dos partes, una por cada miembro del proyecto: sistema software y sistema hardware. En el sistema software analizaremos las diferentes tecnologías inalámbricas (características, funcionamiento, seguridad, etc.), se realizará una comparativa de los diferentes módulos de comunicación y finalmente decidiremos aquellos que nos interesa para la implementación en Radiofrecuencia (RF) y Bluetooth. En este sistema también estudiaremos la interfaz gráfica que se utilizará, así como los programas creados en este entorno para realizar las implementaciones. En el sistema hardware trataremos de realizar el control de dos periféricos de forma independiente, un servomotor y un sonar, que nos servirán como ejemplo para analizar una posible comunicación entre varios robots y un PC. Por lo tanto, en este apartado analizaremos a fondo los diferentes componentes que harán posible tanto la comunicación, vía RF y Bluetooth, como el control de los diferentes dispositivos.

Análisis de prestaciones de sistemas de comunicaciones inalámbricas en aplicaciones de robótica: sistema hardware

Una característica importante de la robótica es la comunicación entre sistema base y robot que puede establecerse de forma remota. Ello representa la base del proyecto que se describe a continuación, el cual se descompone de dos partes, una por cada miembro del proyecto: Sistema software y sistema hardware. En el sistema software analizaremos las diferentes tecnologías inalámbricas (características, funcionamiento, seguridad, etc.), se realizará una comparativa de los diferentes módulos de comunicación y finalmente decidiremos aquellos que nos interesa para la implementación en Radiofrecuencia (RF) y Bluetooth. En este sistema también estudiaremos la interfaz gráfica que se utilizará, así como los programas creados en este entorno para realizar las implementaciones. En el sistema hardware trataremos de realizar el control de dos periféricos de forma independiente, un servomotor y un sonar, que nos servirán como ejemplo para analizar una posible comunicación entre varios robots y un PC. Por lo tanto, en este apartado analizaremos a fondo los diferentes componentes que harán posible tanto la comunicación, vía RF y Bluetooth, como el control de los diferentes dispositivos.

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.

Estudi de comportaments socials d'aixams robòtics amb aplicació a la neteja d'espais no estructurats

La intel·ligència d’eixams és una branca de la intel·ligència artificial que està agafant molta força en els últims temps, especialment en el camp de la robòtica. En aquest projecte estudiarem el comportament social sorgit de les interaccions entre un nombre determinat de robots autònoms en el camp de la neteja de grans superfícies. Un cop triat un escenari i un robot que s’ajustin als requeriments del projecte, realitzarem una sèrie de simulacions a partir de diferents polítiques de cerca que ens permetran avaluar el comportament dels robots per unes condicions inicials de distribució dels robots i zones a netejar. A partir dels resultats obtinguts serem capaços de determinar quina configuració genera millors resultats.

Diseño y puesta en marcha de un laboratorio remoto de robótica

Este proyecto surge de la iniciativa de mejorar la calidad docente de las prácticas en la asignatura Robótica y Automatización Industrial impartida en la ETSE (Escola Tècnica Superior d’Enginyeria) de la UAB, mediante un sistema innovador. El objetivo es sustituir las actuales prácticas, basadas en la realización de simulaciones en entorno MATLAB para verificar las ecuaciones que gobiernan a los robots manipuladores, por un entorno de prácticas más atractivo consistente en un robot manipulador real, que podrá ser programado para la realización de tareas de PPO (Pick and Place Operation).

Disseny d'un sistema de gestió per a una cambra de congelació robotitzada de masses congelades.

Alguns dels grans fabricants del sector de les masses congelades fan servir robots per a l'emmagatzematge, servei i gestió dels productes de les cambres de congelació. Aquests robots només emmagatzemen i serveixen palets de caixes d'un mateix tipus de producte; així, doncs, només són útils quan el client és un gran consumidor, com un distribuïdor o una delegació, però no un petit comerç, com un restaurant o una fleca, els quals també són clients potencials del fabricant. Per tant, el problema es planteja en el moment de servir els clients que tenen problemes d'emmagatzematge, els quals es veuen obligats a fer comandes de diversos productes, que, a més, en total no fan ni de bon tros un palet sencer. A partir d'aquí la idea és dissenyar un sistema, emprant la tècnica de l'orientació a objectes (O-O), que gestioni un conjunt de robots que, a més d'emmagatzemar i gestionar una cambra de congelació, siguin capaços de servir les comandes fent una selecció de caixes de productes concrets, és a dir, les que sol·licita el client que ha fet la comanda per caixes i no per palets. Per qüestions d'organització i d'estocs, aquests robots han de ser independents dels altres, és a dir, han de treballar en una cambra independent de la dels robots que treballen per palets (actualment aquesta feina la fan treballadors dins una cambra independent de la dels robots).

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

Differential epipolar constraint in mobile robot egomotion estimation

The estimation of camera egomotion is a well established problem in computer vision. Many approaches have been proposed based on both the discrete and the differential epipolar constraint. The discrete case is mainly used in self-calibrated stereoscopic systems, whereas the differential case deals with a unique moving camera. The article surveys several methods for mobile robot egomotion estimation covering more than 0.5 million samples using synthetic data. Results from real data are also given

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

Efficient learning of reactive robot behaviors with a Neural-Q_learning approach

The purpose of this paper is to propose a Neural-Q_learning approach designed for online learning of simple and reactive robot behaviors. In this approach, the Q_function is generalized by a multi-layer neural network allowing the use of continuous states and actions. The algorithm uses a database of the most recent learning samples to accelerate and guarantee the convergence. Each Neural-Q_learning function represents an independent, reactive and adaptive behavior which maps sensorial states to robot control actions. A group of these behaviors constitutes a reactive control scheme designed to fulfill simple missions. The paper centers on the description of the Neural-Q_learning based behaviors showing their performance with an underwater robot in a target following task. Real experiments demonstrate the convergence and stability of the learning system, pointing out its suitability for online robot learning. Advantages and limitations are discussed

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

Vision-based localization of an underwater robot in a structured environment

This paper presents a vision-based localization approach for an underwater robot in a structured environment. The system is based on a coded pattern placed on the bottom of a water tank and an onboard down looking camera. Main features are, absolute and map-based localization, landmark detection and tracking, and real-time computation (12.5 Hz). The proposed system provides three-dimensional position and orientation of the vehicle along with its velocity. Accuracy of the drift-free estimates is very high, allowing them to be used as feedback measures of a velocity-based low-level controller. The paper details the localization algorithm, by showing some graphical results, and the accuracy of the system