Child programming: an adequate domain specific language for programming specific robots

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Informática

A volumetric hybrid representation for obstacle detection in all-terrain robots

This dissertation presents an approach aimed at three-dimensional perception’s obstacle detection on all-terrain robots. Given the huge amount of acquired information, the adversities such environments present to an autonomous system and the swiftness, thus required, from each of its navigation decisions, it becomes imperative that the 3-D perceptional system to be able to map obstacles and passageways in the most swift and detailed manner. In this document, a hybrid approach is presented bringing the best of several methods together, combining the lightness of lesser meticulous analyses with the detail brought by more thorough ones. Realizing the former, a terrain’s slope mapping system upon a low resolute volumetric representation of the surrounding occupancy. For the latter’s detailed evaluation, two novel metrics were conceived to discriminate the little depth discrepancies found in between range scanner’s beam distance measurements. The hybrid solution resulting from the conjunction of these two representations provides a reliable answer to traversability mapping and a robust discrimination of penetrable vegetation from that constituting real obstructions. Two distinct robotic platforms offered the possibility to test the hybrid approach on very different applications: a boat, under an European project, the ECHORD Riverwatch, and a terrestrial four-wheeled robot for a national project, the Introsys Robot.

AGNI: an API for the control of automomous service robots

With the continuum growth of Internet connected devices, the scalability of the protocols used for communication between them is facing a new set of challenges. In robotics these communications protocols are an essential element, and must be able to accomplish with the desired communication. In a context of a multi-­‐‑agent platform, the main types of Internet communication protocols used in robotics, mission planning and task allocation problems will be revised. It will be defined how to represent a message and how to cope with their transport between devices in a distributed environment, reviewing all the layers of the messaging process. A review of the ROS platform is also presented with the intent of integrating the already existing communication protocols with the ServRobot, a mobile autonomous robot, and the DVA, a distributed autonomous surveillance system. This is done with the objective of assigning missions to ServRobot in a security context.

Context classification for service robots

This dissertation presents a solution for environment sensing using sensor fusion techniques and a context/environment classification of the surroundings in a service robot, so it could change his behavior according to the different rea-soning outputs. As an example, if a robot knows he is outdoors, in a field environment, there can be a sandy ground, in which it should slow down. Contrariwise in indoor environments, that situation is statistically unlikely to happen (sandy ground). This simple assumption denotes the importance of context-aware in automated guided vehicles.

Towards human-like bimanual movements in anthropomorphic robots: a nonlinear optimization approach

Previously we have presented a model for generating human-like arm and hand movements on an unimanual anthropomorphic robot involved in human-robot collaboration tasks. The present paper aims to extend our model in order to address the generation of human-like bimanual movement sequences which are challenged by scenarios cluttered with obstacles. Movement planning involves large scale nonlinear constrained optimization problems which are solved using the IPOPT solver. Simulation studies show that the model generates feasible and realistic hand trajectories for action sequences involving the two hands. The computational costs involved in the planning allow for real-time human robot-interaction. A qualitative analysis reveals that the movements of the robot exhibit basic characteristics of human movements.

Contact processing within walking robots' design

Magdeburg, Univ., Fak. für Elektrotechnik und Informationstechnik, Diss., 2011

L' Ensenyament per tasques: programació d'una assignatura de traducció de l'alemany a l'espanyol

In this work we present a proposal for a course in translation from German into Spanish following the task based approach as known in second language acquisition. The aim is to improve the translation competence of translation students. We depart from the hypothesis that some students select inapropiate translation strategies when faced with certain translation problems leading them to translation errors. In order to avoid these translation errors originated by wrong application of such strategies we propose a didactic method which helps to prevent them by a) raising awareness of the different subcompetences required while translating, b) improving the ability to identify translation problems and relate them to the different subcompetences and c) enhancing the use of the most adequate strategy according to the characteristics of each problem. With regard to translation and how translation competence is acquired our work follows the communicative approach to translation theory as defended among others by Hatim & Mason (1990), Lörscher (1992) and Kiraly (1995), where translation is seen as a communicative activity which can be analized from a psycholinguistic perspective. In this sense we give operative definitions for what we understand by “translation problem”, “translation strategy”, “translation error”, “translation competence” and “translation”. Our approach to didactics adapts recent developments in Second Language Teaching within the communicative paradigm as is the task based approach by Nunan (1989) acquisition to translation. Fitting the recquirements of this pedagogic approach we present a planning for a translation course which is compatible with present translation studies.

Estudiant suite: la programació client-servidor

Treball de recerca realitzat per un alumne d’ensenyament secundari i guardonat amb un Premi CIRIT per fomentar l'esperit científic del Jovent l’any 2006. Mitjançant un programa informàtic, creat per un estudiant de batxillerat, els alumnes compartiran, a través d’internet,resums o fitxers amb informació rellevant sobre les matèries que estan estudiant sense la necessitat de coincidir en línia. El programa servidor permet donar d'alta i de baixa usuaris, control e les connexions i dels fitxers. A més a més s'encarrega d'emmagatzemar i codificar la informació (fitxers) que aporten els usuaris. El client permet l'identificació mitjançant un nom d'usuari i una contrasenya i la visualització de la informació que conté el servidor, com també permet l'aportació i modificació d'aquesta.

Generic object classification for autonomous robots

Un dels principals problemes de la interacció dels robots autònoms és el coneixement de l'escena. El reconeixement és fonamental per a solucionar aquest problema i permetre als robots interactuar en un escenari no controlat. En aquest document presentem una aplicació pràctica de la captura d'objectes, de la normalització i de la classificació de senyals triangulars i circulars. El sistema s'introdueix en el robot Aibo de Sony per a millorar-ne la interacció. La metodologia presentada s'ha comprobat en simulacions i problemes de categorització reals, com ara la classificació de senyals de trànsit, amb resultats molt prometedors.

Modelo de un grupo de robots colaboradores cazadores

El nombre d'aplicacions dels microrobots en biomedicina creix a mesura que el seu desenvolupament avança. Entre elles hi ha les consistents a examinar cèl·lules amb microrobots cooperants. En aquest treball es presenta un prototip a escala d'aquest problema, convenientment simplificat: dos robots tracten d'agafar una pilota que representa la cèl·lula que s'examina. Com a resultat, s'ha obtingut un algorisme deliberatiu per a la resolució d'aquest problema amb robots homogenis.

Robot educatiu per un PBL en enginyeria informàtica

En aquest projecte s’ha estudiat el disseny d’una plataforma robòtica mòbil per un PBL (Aprenentatge Basat en Problemes) en enginyeria informàtica. El principal objectiu és introduir aquest model en l’ensenyament universitari, com a complement de diferents assignatures de primer curs. Per arribar a aconseguir aquests objectius, s’ha dissenyat i construït una plataforma robòtica, dirigida per un microcontrolador i dotada de diversos sensors per interactuar amb l’entorn. El robot permet diferents tipus de programació i esta especialment dissenyada per ser una bona experiència educativa.

La programació al servei de la matemàtica

Treball de recerca realitzat per un alumne d'ensenyament secundari i guardonat amb un Premi CIRIT per fomentar l'esperit cientí­fic del Jovent l'any 2009. La programació al servei de la matemàtica és un programa informàtic fet amb Excel i Visual Basic. Resol equacions de primer grau, equacions de segon grau, sistemes d'equacions lineals de dues equacions i dues incògnites, sistemes d'equacions lineals compatibles determinats de tres equacions i tres incògnites i troba zeros de funcions amb el teorema de Bolzano. En cadascun dels casos, representa les solucions gràficament. Per a això, en el treball s'ha hagut de treballar, en matemàtiques, amb equacions, nombres complexos, la regla de Cramer per a la resolució de sistemes, i buscar la manera de programar un mètode iteratiu pel teorema de Bolzano. En la part gràfica, s'ha resolt com fer taules de valors amb dues i tres variables i treballar amb rectes i plans. Per la part informàtica, s'ha emprat un llenguatge nou per l'alumne i, sobretot, ha calgut saber decidir on posar una determinada instrucció, ja que el fet de variar-ne la posició una sola lí­nea ho pot canviar tot. A més d'això, s'han resolt altres problemes de programació i també s'ha realitzat el disseny de pantalles.

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 de comportaments socials amb eixams de robots reconfigurables

Els eixams de robots distribuïts representen tot un món de possibilitats al camp de la microrobòtica, però existeixen pocs estudis que n'analitzin els comportaments socials i les interaccions entre robots autònoms distribuïts. Aquests comportaments han de permetre assolir de la manera més efectiva possible un bon resultat. Prenent com a base l'objectiu esmentat, aquest treball detalla diferents polítiques de cerca i de reconfiguració dels robots i estudia els seus comportaments per tal de determinar quins d'ells són més útils per solucionar un problema concret amb les plagues d'erugues i corcs als camps de cigroneres.

Individualització de la programació docent de Fonaments de Computadors

La metodologia docent impulsada per la creació d’un Espai Europeu d’Ensenyament Superior comú implica tenir en compte el treball de l’estudiant. En aquest sentit, resulta molt convenient facilitar a l’alumnat de primers cursos l’adaptació a una docència que s’organitza en crèdits ECTS i que se centra en el procés d’aprenentatge dels estudiants. Per aquest motiu, l’objectiu d’aquest projecte ha estat que assumissin un grau més elevat de responsabilitat en l’aprenentatge i que adquirissin una competència més gran en l’organització del temps d’acord amb els programes docents de les assignatures que cursessin. Per aconseguir-ho, s’ha creat un entorn de presentació de les guies docents basat en les agendes d’activitats d’aprenentatge. Aquestes agendes són, de fet, planificacions de les activitats presencials i no presencials que han de dur a terme els estudiants per assolir els objectius de cadascuna de les assignatures que fan. Perquè siguin efectives, han de ser el més individuals possibles i amb la informació suficient com perquè les activitats es puguin dur a terme. Així, els alumnes disposen d’una veritable agenda particular del què han de fer i quan per seguir una assignatura determinada. Com a resultat del projecte s’ha proposat una organització de la informació d’una assignatura que facilita tant la gestió de les guies docents com la creació d’agendes d’activitats d’aprenentatge, s’ha establert una metodologia de presentació dels programes docents amb suport de web perquè sigui de fàcil consulta i en els que els vincles de cada activitat s’activen segons el ritme del curs i, finalment, s’ha aplicat tot per al cas de l’assignatura de Fonaments de computadors, aconseguint que l’alumnat s’acostumi a seguir les agendes d’activitats i, consegüentment, a millorar el rendiment acadèmic de l’assignatura, que era el que, es pretenia originalment.