Robot acuático hidrostático espectral de rayos laser, para el control larvario de mosquitos de importancia médica en Salud Pública.

Diseñar y construir un robot acuático que destruya la presencia de larvas o pupas de mosquitos en contenedores de agua. Se construyó y se diseñó un robot con materiales reciclables construido con tubos de cañería PVC, lupa, sensores de luz y barrera, motor de fuente 110 v, resistencias, LCR, cargador 9 v y focos led, para que destruya larvas de mosquitos en un contenedor de agua. Como resultado hay una cero prevalencia de índice larvario porque el robot detecta presencia larvaria con sensores y rayos laser activándose automáticamente con el efecto de succión y destrucción larvas en su interior eliminándolas desechas al utilizar filtros de 10 micras y aspas metálicas, el robot se activa por cinco a diez minutos y se apaga automáticamente hasta esperar la alarma otra vez según disposición de larvas. Conclusión el uso del robot acuático en contenedores de agua no se encuentra índices larvarios, así como pupas, que puede ser utilizado como control antilarvario para el combate transmisor de Dengue, Zika, Chikungunya entre otros.
Design and build an aquatic robot to destroy the presence of larvae or pupae of mosquitoes in water containers. It was built and a robot with recyclables built with tubes pipe PVC, magnifier, light sensors and barrier, engine power 110 v, resistors, LCR, charger 9 vy spotlights led, to destroy mosquito larvae was designed in a container of water. As a result there is a zero prevalence Larval rate because the robot detects larval presence sensors and lasers automatically activated with the suction effect and larvae destruction their killing the inner cast off using filters of 10 microns and metal blades, the robot is activated by five to ten minutes to wait automatically turns off the alarm again available as larvae. Conclusion use water in water containers robot is not larval indices and pupae, which can be used as anti larval control for transmitter combat Dengue, Zika, Chikungunya among others.

Where Are We After Five Editions?: Robot Vision Challenge, a Competition that Evaluates Solutions for the Visual Place Classification Problem

This article describes the Robot Vision challenge, a competition that evaluates solutions for the visual place classification problem. Since its origin, this challenge has been proposed as a common benchmark where worldwide proposals are measured using a common overall score. Each new edition of the competition introduced novelties, both for the type of input data and subobjectives of the challenge. All the techniques used by the participants have been gathered up and published to make it accessible for future developments. The legacy of the Robot Vision challenge includes data sets, benchmarking techniques, and a wide experience in the place classification research that is reflected in this article.

obtención de barridos láser 3D nivelados conn el robot móvil Andábata en movimiento

Este artículo describe la adquisición de barridos tridimensionales (3D) nivelados en el robot móvil Andábata sin necesidad de detener su movimiento. Para ello, la computadora de Andábata debe integrar cada uno de los rangos láser, adquiridos con unos determinados ángulos de cabeceo y guiñada, con la información odométrica y las medidas de inclinación del vehículo para producir coordenadas Cartesianas niveladas referenciadas al inicio de cada barrido. Todo ello se ha realizado bajo el sistema operativo de robots ROS con la ayuda de paquetes estándard. El correcto funcionamiento de este esquema local de Localización y Modelado Simultáneos (SLAM) se ha comprobado experimentalmente sobre terreno inclinado.

POSE ESTIMATION AND 3D RECONSTRUCTION USING SENSOR FUSION

A camera maps 3-dimensional (3D) world space to a 2-dimensional (2D) image space. In the process it loses the depth information, i.e., the distance from the camera focal point to the imaged objects. It is impossible to recover this information from a single image. However, by using two or more images from different viewing angles this information can be recovered, which in turn can be used to obtain the pose (position and orientation) of the camera. Using this pose, a 3D reconstruction of imaged objects in the world can be computed. Numerous algorithms have been proposed and implemented to solve the above problem; these algorithms are commonly called Structure from Motion (SfM). State-of-the-art SfM techniques have been shown to give promising results. However, unlike a Global Positioning System (GPS) or an Inertial Measurement Unit (IMU) which directly give the position and orientation respectively, the camera system estimates it after implementing SfM as mentioned above. This makes the pose obtained from a camera highly sensitive to the images captured and other effects, such as low lighting conditions, poor focus or improper viewing angles. In some applications, for example, an Unmanned Aerial Vehicle (UAV) inspecting a bridge or a robot mapping an environment using Simultaneous Localization and Mapping (SLAM), it is often difficult to capture images with ideal conditions. This report examines the use of SfM methods in such applications and the role of combining multiple sensors, viz., sensor fusion, to achieve more accurate and usable position and reconstruction information. This project investigates the role of sensor fusion in accurately estimating the pose of a camera for the application of 3D reconstruction of a scene. The first set of experiments is conducted in a motion capture room. These results are assumed as ground truth in order to evaluate the strengths and weaknesses of each sensor and to map their coordinate systems. Then a number of scenarios are targeted where SfM fails. The pose estimates obtained from SfM are replaced by those obtained from other sensors and the 3D reconstruction is completed. Quantitative and qualitative comparisons are made between the 3D reconstruction obtained by using only a camera versus that obtained by using the camera along with a LIDAR and/or an IMU. Additionally, the project also works towards the performance issue faced while handling large data sets of high-resolution images by implementing the system on the Superior high performance computing cluster at Michigan Technological University.

Adaptive Sampling with Mobile Sensor Networks

Mobile sensor networks have unique advantages compared with wireless sensor networks. The mobility enables mobile sensors to flexibly reconfigure themselves to meet sensing requirements. In this dissertation, an adaptive sampling method for mobile sensor networks is presented. Based on the consideration of sensing resource constraints, computing abilities, and onboard energy limitations, the adaptive sampling method follows a down sampling scheme, which could reduce the total number of measurements, and lower sampling cost. Compressive sensing is a recently developed down sampling method, using a small number of randomly distributed measurements for signal reconstruction. However, original signals cannot be reconstructed using condensed measurements, as addressed by Shannon Sampling Theory. Measurements have to be processed under a sparse domain, and convex optimization methods should be applied to reconstruct original signals. Restricted isometry property would guarantee signals can be recovered with little information loss. While compressive sensing could effectively lower sampling cost, signal reconstruction is still a great research challenge. Compressive sensing always collects random measurements, whose information amount cannot be determined in prior. If each measurement is optimized as the most informative measurement, the reconstruction performance can perform much better. Based on the above consideration, this dissertation is focusing on an adaptive sampling approach, which could find the most informative measurements in unknown environments and reconstruct original signals. With mobile sensors, measurements are collect sequentially, giving the chance to uniquely optimize each of them. When mobile sensors are about to collect a new measurement from the surrounding environments, existing information is shared among networked sensors so that each sensor would have a global view of the entire environment. Shared information is analyzed under Haar Wavelet domain, under which most nature signals appear sparse, to infer a model of the environments. The most informative measurements can be determined by optimizing model parameters. As a result, all the measurements collected by the mobile sensor network are the most informative measurements given existing information, and a perfect reconstruction would be expected. To present the adaptive sampling method, a series of research issues will be addressed, including measurement evaluation and collection, mobile network establishment, data fusion, sensor motion, signal reconstruction, etc. Two dimensional scalar field will be reconstructed using the method proposed. Both single mobile sensors and mobile sensor networks will be deployed in the environment, and reconstruction performance of both will be compared.In addition, a particular mobile sensor, a quadrotor UAV is developed, so that the adaptive sampling method can be used in three dimensional scenarios.

Distributed Large-scale Mixed-Integer Optimization with Application to Energy and Multi-robot Networks

Several decision and control tasks in cyber-physical networks can be formulated as large- scale optimization problems with coupling constraints. In these "constraint-coupled" problems, each agent is associated to a local decision variable, subject to individual constraints. This thesis explores the use of primal decomposition techniques to develop tailored distributed algorithms for this challenging set-up over graphs. We first develop a distributed scheme for convex problems over random time-varying graphs with non-uniform edge probabilities. The approach is then extended to unknown cost functions estimated online. Subsequently, we consider Mixed-Integer Linear Programs (MILPs), which are of great interest in smart grid control and cooperative robotics. We propose a distributed methodological framework to compute a feasible solution to the original MILP, with guaranteed suboptimality bounds, and extend it to general nonconvex problems. Monte Carlo simulations highlight that the approach represents a substantial breakthrough with respect to the state of the art, thus representing a valuable solution for new toolboxes addressing large-scale MILPs. We then propose a distributed Benders decomposition algorithm for asynchronous unreliable networks. The framework has been then used as starting point to develop distributed methodologies for a microgrid optimal control scenario. We develop an ad-hoc distributed strategy for a stochastic set-up with renewable energy sources, and show a case study with samples generated using Generative Adversarial Networks (GANs). We then introduce a software toolbox named ChoiRbot, based on the novel Robot Operating System 2, and show how it facilitates simulations and experiments in distributed multi-robot scenarios. Finally, we consider a Pickup-and-Delivery Vehicle Routing Problem for which we design a distributed method inspired to the approach of general MILPs, and show the efficacy through simulations and experiments in ChoiRbot with ground and aerial robots.

Optimal pose selection for the calibration of an overconstrained Cable-Driven Parallel Robot

In this project an optimal pose selection method for the calibration of an overconstrained Cable-Driven Parallel robot is presented. This manipulator belongs to a subcategory of parallel robots, where the classic rigid "legs" are replaced by cables. Cables are flexible elements that bring advantages and disadvantages to the robot modeling. For this reason, there are many open research issues, and the calibration of geometric parameters is one of them. The identification of the geometry of a robot, in particular, is usually called Kinematic Calibration. Many methods have been proposed in the past years for the solution of the latter problem. Although these methods are based on calibration using different kinematic models, when the robot’s geometry becomes more complex, their robustness and reliability decrease. This fact makes the selection of the calibration poses more complicated. The position and the orientation of the endeffector in the workspace become important in terms of selection. Thus, in general, it is necessary to evaluate the robustness of the chosen calibration method, by means, for example, of a parameter such as the observability index. In fact, it is known from the theory, that the maximization of the above mentioned index identifies the best choice of calibration poses, and consequently, using this pose set may improve the calibration process. The objective of this thesis is to analyze optimization algorithms which aim to calculate an optimal choice of poses both in quantitative and qualitative terms. Quantitatively, because it is of fundamental importance to understand how many poses are needed. Not necessarily a greater number of poses leads to a better result. Qualitatively, because it is useful to understand if the selected combination of poses actually gives additional information in the process of the identification of the parameters.

Studio di fattibilità di un robot a cavi per la movimentazione in ambito navale

L’obbiettivo di questo elaborato di tesi è quello di eseguire uno studio di fattibilità per l’applicazione della tecnologia dei robot a cavi in ambito navale e della Difesa. Il lavoro è stato svolto presso l’azienda Calzoni di Calderara di Reno. In particolare, si è analizzata la possibilità di sostituire le tradizionali strutture rigide impiegate nella movimentazione di carichi con un sistema robotico azionato da cavi che fosse in grado di garantire caratteristiche quali modularità e una più facile riconfigurabilità. Sono state prese in considerazione diverse architetture di robot a cavi. Innanzitutto, si è verificato per ognuna il rispetto delle specifiche di progetto assegnate dall’azienda. Si è quindi condotta un’analisi cineto-statica sulle architetture potenzialmente idonee in modo tale da determinare quale fosse quella più prestazionale. Definita la migliore configurazione, se ne è sviluppato un primo concept preliminare.

Sviluppo di un sistema di Realta Aumentata applicato a un modello 3D della prostata, sviluppato a partire da immagini RM, al fine di facilitare la dissezione del tumore e la conservazione dei fasci neuro vascolari durante l'intervento chirurgico di prostatectomia radicale robot-assistita

La realtà aumentata (AR) è una nuova tecnologia adottata in chirurgia prostatica con l'obiettivo di migliorare la conservazione dei fasci neurovascolari (NVB) ed evitare i margini chirurgici positivi (PSM). Abbiamo arruolato prospetticamente pazienti con diagnosi di cancro alla prostata (PCa) sul base di biopsia di fusione mirata con mpMRI positiva. Prima dell'intervento, i pazienti arruolati sono stati indirizzati a sottoporsi a ricostruzione del modello virtuale 3D basato su mpMRI preoperatoria immagini. Infine, il chirurgo ha eseguito la RARP con l'ausilio del modello 3D proiettato in AR all'interno della console robotica (RARP guidata AR-3D). I pazienti sottoposti a AR RARP sono stati confrontati con quelli sottoposti a "RARP standard" nello stesso periodo. Nel complesso, i tassi di PSM erano comparabili tra i due gruppi; I PSM a livello della lesione indice erano significativamente più bassi nei pazienti riferiti al gruppo AR-3D (5%) rispetto a quelli nel gruppo di controllo (20%; p = 0,01). La nuova tecnica di guida AR-3D per l'analisi IFS può consentono di ridurre i PSM a livello della lesione dell'indice

On the motion planning & control of nonlinear robotic systems

In the last decades, we saw a soaring interest in autonomous robots boosted not only by academia and industry, but also by the ever in- creasing demand from civil users. As a matter of fact, autonomous robots are fast spreading in all aspects of human life, we can see them clean houses, navigate through city traffic, or harvest fruits and vegetables. Almost all commercial drones already exhibit unprecedented and sophisticated skills which makes them suitable for these applications, such as obstacle avoidance, simultaneous localisation and mapping, path planning, visual-inertial odometry, and object tracking. The major limitations of such robotic platforms lie in the limited payload that can carry, in their costs, and in the limited autonomy due to finite battery capability. For this reason researchers start to develop new algorithms able to run even on resource constrained platforms both in terms of computation capabilities and limited types of endowed sensors, focusing especially on very cheap sensors and hardware. The possibility to use a limited number of sensors allowed to scale a lot the UAVs size, while the implementation of new efficient algorithms, performing the same task in lower time, allows for lower autonomy. However, the developed robots are not mature enough to completely operate autonomously without human supervision due to still too big dimensions (especially for aerial vehicles), which make these platforms unsafe for humans, and the high probability of numerical, and decision, errors that robots may make. In this perspective, this thesis aims to review and improve the current state-of-the-art solutions for autonomous navigation from a purely practical point of view. In particular, we deeply focused on the problems of robot control, trajectory planning, environments exploration, and obstacle avoidance.

Strategie produttive e di marketing nell'industria cinematografica e televisiva: i casi di Mr. Robot e No Time to Die

La tesi si occupa di delineare una panoramica sul sistema dell'industria dei media e in particolare delle tendenze contemporanee produttive e di marketing volte ad attirare il maggior numero di consumatori. Si prende in esame il prodotto cinematografico dal punto di vista economico e di marketing delineandone i diversi processi: dal marketing mix alle tecniche di segmentazione, targeting e posizionamento fino alle diverse componenti del prodotto stesso che influenzano le scelte dei fruitori. Quest'ultimi esprimono esigenze diverse ed è per questo che è importante che si conosca la domanda a cui rivolgersi e saper comunicare nel modo più adeguato possibile. Nella contemporaneità lo spettatore è sempre più attivo e coinvolto poiché con la sovrabbondanza di offerta si cerca di produrre contenuti più complessi, serializzati e high concept proprio con l'obiettivo di attrarre. Nell'era della convergenza, come definita da Henry Jenkins, si parla di prosumer, ovvero di soggetti che partecipano attivamente al consumo dei prodotti producendo a loro volta contenuti. A queste dinamiche, il marketing contemporaneo risponde a sua volta con forme esperienziali e a forme virali che possano attirare l'attenzione. Analizzo a tal proposito la campagna marketing della serie tv Mr. Robot in quanto si inserisce all'interno della complessità produttiva e della transmedialità e il caso cinematografico della campagna di No Time to Die, l'ultimo film del franchise di 007, in era pandemica.

Design di leggi di controllo per attività di Pick and Place con Robot Delta

Il seguente elaborato, frutto dell’attività di tirocinio presso il laboratorio del DIN di Montecuccolino, si prefigge di presentare un’architettura software contenente tutte le leggi di controllo necessarie allo svolgimento di un’attività di Pick and Place con un Robot Delta. L’elaborato si articola in una prima fase di analisi del Robot, una seconda fase di calibrazione del sistema in struttura e una terza fase di sviluppo del software di controllo con successiva validazione sperimentale dei risultati ottenuti.

Operazioni di assemblaggio automatizzato tramite robot antropomorfo e visione artificiale

Obiettivo dello studio condotto è l’implementazione di cicli di operazioni per l’assemblaggio automatizzato di componenti che costituiscono un sistema di trasporto a catena presente in alcune macchine automatiche. L’automazione del processo, fino ad oggi svolto manualmente, prevede l’utilizzo di un robot e, per il controllo di quest’ultimo, di un sistema di visione artificiale. L’attività di tirocinio associata alla tesi di laurea, che ha incluso una parte sperimentale oltre alla scrittura degli algoritmi di controllo del robot, è stata svolta all’interno del laboratorio TAILOR (Technology and Automation for Industry LabORatory) presso Siropack Italia S.r.l dove è presente una cella dotata di robot antropomorfo (Mitsubishi Electric) e di sistema di visione artificiale con camere 2D (Omron). La presenza di quest’ultimo è risultata strategica in termini di possibilità di adattare il montaggio anche a diversi posizionamenti degli oggetti all’interno dello spazio di lavoro, fermo restando che gli stessi risultassero appoggiati su una superficie piana. In primo luogo, affinché fosse garantita la ripetibilità del processo, sono state testate le prestazioni del sistema di visione tramite opportuna calibrazione della camera e del sistema di illuminazione ad esso collegata, al fine di ottenere un’acquisizione delle immagini che fosse sufficientemente robusta e risoluta mediante lo sfruttamento del software di elaborazione Omron FH Vision System. Un’opportuna programmazione della traiettoria del robot in ambiente di simulazione RT Toolbox 3, software integrato nel sistema di controllo del robot Mitsubishi Electric, ha infine consentito le regolari operazioni di assemblaggio, garantendo un processo affidabile ed, allo stesso tempo, adattabile ad ambienti eventualmente non strutturati in cui esso si trova ad operare.

Applicazione ROS 2 di un robot antropomorfo in esecuzione su container VxWorks in architettura IMA

L’elaborato di tesi discute del progetto di integrazione tra ROS 2, framework open-source per lo sviluppo di applicazioni robotiche, e VxWorks, sistema operativo in tempo reale (RTOS), attraverso l’utilizzo di container OCI compliant su VxWorks. L’integrazione è stata svolta all’interno dello stack software di IMA (Industria Macchine Automatiche). Il progetto ha dunque integrato ROS 2 Humble e VxWorks 7 permettendo l’utilizzo di costrutti software di ROS 2 su dei container in esecuzione a livello User su VxWorks. Successivamente è stata creata una applicazione di pick and place con un robot antropomorfo (Universal Robots Ur5e) avvalendosi di ROS 2 Control, framework per l’introduzione e gestione di hardware e controllori, e MoveIt 2, framework per incorporare algoritmi di motion-planning, cinematica, controllo e navigazione. Una volta progettata l’applicazione, il sistema è stato integrato all’interno dell’architettura di controllo di IMA. L’architettura a container VxWorks di IMA è stata estesa per il caso ROS 2, la comunicazione tra campo e applicazione ROS 2 è passata tramite il master EtherCAT e il modulo WebServer presenti nell’architettura IMA. Una volta eseguito il container ROS 2 posizione e velocità dei servo motori sono stati inviati tramite al WebServer di IMA sfruttando la comunicazione VLAN interna. Una volta ricevuto il messaggio, il WebServer si è occupato di trasferirlo al master EtherCAT che in aggiunta si è occupato anche di ottenere le informazioni sullo stato attuale del robot. L’intero progetto è stato sviluppato in prima battuta in ambiente di simulazione per validarne l’architettura. Successivamente si è passati all’installazione in ambiente embedded grazie all’ausilio di IPC sui quali è stato testato l’effettivo funzionamento dell’integrazione all’interno dell’architettura IMA.

Tradução, adaptação transcultural e validação do "Body Image Avoidance Questionnaire (BIAQ)" e do "Body Checking Questionnaire (BCQ)" para lingua portuguesa no Brasil

Universidade Estadual de Campinas . Faculdade de Educação Física