Control of a Nonlinear Teleoperation System by State Convergence

In this work, we proposes a control strategy that allows the remote manipulator follow the local manipulator through the state convergence even if it has a delay in the communication channel. The bilateral control of the teleoperator system considers the case were the human operator applies a constant force on the local manipulator and when the interaction of the remote manipulator with the environment is considered passive. The stability analysis was performed using Lyapunov- Krasovskii functional, it showed for the case with constant delay, that using a proposed control algorithm by state convergence resulted in asymptotically stable, local and remote the nonlinear teleoperation system.

Control of a Teleoperation System by State Convergence with Variable Time Delay

In this paper, we propose a novel control scheme for bilateral teleoperation of n degree-of-freedom (DOF) nonlinear robotic systems with time-varying communication delay. We consider that the human operator contains a constant force on the local manipulator. The local and remote manipulators are coupled using state convergence control scheme. By choosing a Lyapunov-Krasovskii functional, we show that the local-remote teleoperation system is asymptotically stable. It is also shown that, in the case of reliable communication protocols, the proposed scheme guarantees that the remote manipulator tracks the delayed trajectory of the local manipulator. The time delay of communication channel is assumed to be unknown and randomly time varying, but the upper bounds of the delay interval and the derivative of the delay are assumed to be known.

Stability Analysis of Teleoperation System by State Convergence with Variable Time Delay

We propose a novel control scheme for bilateral teleoperation of n degree-of-freedom (DOF) nonlinear robotic systems with time-varying communication delay. A major contribution from this work lies in the demonstration that the structure of a state convergence algorithm can be also applied to nth-order nonlinear teleoperation systems. By choosing a Lyapunov Krasovskii functional, we show that the local-remote teleoperation system is asymptotically stable. The time delay of communication channel is assumed to be unknown and randomly time varying, but the upper bounds of the delay interval and the derivative of the delay are assumed to be known.

A game theory based strategy for reducing energy consumption in cognitive WSN

Wireless sensor networks (WSNs) are one of the most important users of wireless communication technologies in the coming years and some challenges in this area must be addressed for their complete development. Energy consumption and spectrum availability are two of the most severe constraints of WSNs due to their intrinsic nature. The introduction of cognitive capabilities into these networks has arisen to face the issue of spectrum scarcity but could be used to face energy challenges too due to their new range of communication possibilities. In this paper a new strategy based on game theory for cognitive WSNs is discussed. The presented strategy improves energy consumption by taking advantage of the new change-communication-channel capability. Based on game theory, the strategy decides when to change the transmission channel depending on the behavior of the rest of the network nodes. The strategy presented is lightweight but still has higher energy saving rates as compared to noncognitive networks and even to other strategies based on scheduled spectrum sensing. Simulations are presented for several scenarios that demonstrate energy saving rates of around 65% as compared to WSNs without cognitive techniques.

Information reconciliation methods in secret key distribution

We consider in this thesis the problem of information reconciliation in the context of secret key distillation between two legitimate parties. In some scenarios of interest this problem can be advantageously solved with low density parity check (LDPC) codes optimized for the binary symmetric channel. In particular, we demonstrate that our method leads to a significant efficiency improvement, with respect to earlier interactive reconciliation methods. We propose a protocol based on LDPC codes that can be adapted to changes in the communication channel extending the original source. The efficiency of our protocol is only limited by the quality of the code and, while transmitting more information than needed to reconcile Alice’s and Bob’s sequences, it does not reveal any more information on the original source than an ad-hoc code would have revealed.---ABSTRACT---En esta tesis estudiamos el problema de la reconciliación de información en el contexto de la destilación de secreto entre dos partes. En algunos escenarios de interés, códigos de baja densidad de ecuaciones de paridad (LDPC) adaptados al canal binario simétrico ofrecen una buena solución al problema estudiado. Demostramos que nuestro método mejora significativamente la eficiencia de la reconciliación. Proponemos un protocolo basado en códigos LDPC que puede ser adaptado a cambios en el canal de comunicaciones mediante una extensión de la fuente original. La eficiencia de nuestro protocolo está limitada exclusivamente por el código utilizado y no revela información adicional sobre la fuente original que la que un código con la tasa de información adaptada habría revelado.

Networks based on QKD and weakly trusted repeaters

We study how to use quantum key distribution (QKD) in common optical network infrastructures and propose a method to overcome its distance limitations. QKD is the first technology offering information theoretic secret-key distribution that relies only on the fundamental principles of quantum physics. Point-to-point QKD devices have reached a mature industrial state; however, these devices are severely limited in distance, since signals at the quantum level (e.g. single photons) are highly affected by the losses in the communication channel and intermediate devices. To overcome this limitation, intermediate nodes (i.e. repeaters) are used. Both, quantum-regime and trusted, classical, repeaters have been proposed in the QKD literature, but only the latter can be implemented in practice. As a novelty, we propose here a new QKD network model based on the use of not fully trusted intermediate nodes, referred as weakly trusted repeaters. This approach forces the attacker to simultaneously break several paths to get access to the exchanged key, thus improving significantly the security of the network. We formalize the model using network codes and provide real scenarios that allow users to exchange secure keys over metropolitan optical networks using only passive components.

Metodología de Diseño y Análisis de Sistemas Teleoperados Considerando Dinámica No Lineal

Cuando la separación física entre el sistema local y remoto es relativamente corta, el retardo no es perceptible; sin embargo, cuando el manipulador local y el manipulador remoto se encuentran a una distancia lejana uno del otro, el retardo de tiempo ya no es insignificante e influye negativamente en la realización de la tarea. El retardo de tiempo en un sistema de control introduce un atraso de fase que a su vez degrada el rendimiento del sistema y puede causar inestabilidad. Los sistemas de teleoperación pueden sacar provecho de la posibilidad de estar presente en dos lugares simultáneamente, sin embargo, el uso de Internet y otras redes de conmutación de paquetes, tales como Internet2, impone retardos de tiempo variables, haciendo que los esquemas de control ya establecidos elaboren soluciones para hacer frente a inestabilidades causadas por estos retardos de tiempo variables. En este trabajo de tesis se presenta el modelado y análisis de un sistema de teloperación bilateral no lineal de n grados de libertad controlado por convergencia de estado. La comunicación entre el sitio local y remoto se realiza mediante un canal de comunicación con retardo de tiempo. El análisis presentado en este trabajo considera que el retardo puede ser constante o variable. Los principales objetivos de este trabajo son; 1) Desarrollar una arquitectura de control no lineal garantizando la estabilidad del sistema teleoperado, 2) Evaluar la estabilidad del sistema considerando el retardo en la comunicación, y 3) Implementación de los algoritmos desarrollados para probar el desempeño de los mismos en un sistema experimental de 3 grados de libertad. A través de la teoría de Estabilidad de Lyapunov y el funcional Lyapunov-Krasovskii, se demuestra que el sistema de lazo cerrado es asintóticamente estable. Estas conclusiones de estabilidad se han obtenido mediante la integración de la función de Lyapunov y aplicando el Lema de Barbalat. Se demuestra también que se logra sincronizar las posiciones del manipulador local y remoto cuando el operador humano no mueve el manipulador local y el manipulador remoto se mueve libremente. El esquema de control propuesto se ha validado mediante simulación y en forma experimental empleando un sistema de teleoperación real desarrollado en esta tesis doctoral y que consta de un un manipulador serie planar de tres grados de libertad, un manipulador local, PHANTOM Omni, el cual es un dispositivo haptico fabricado que consta de 3 grados de libertad (en fuerza) y que proporciona realimentación de fuerza en los ejes x,y,z. El control en tiempo real se ha diseñado usando el Sistema Operativo en Tiempo Real QuaRC de QUARC en el lado local y el Simulink Real-Time Windows TargetTM en el lado remoto. Para finalizar el resumen se destaca el impacto de esta tesis en el mundo científico a través de los resultados publicados: 2 artículos en revistas con índice de impacto , 1 artículo en una revista indexada en Sistemas, Cibernética e Informática, 7 artículos en congresos y ha obtenido un premio en la 9a. Conferencia Iberoamericana en Sistemas, Cibernética e Informática, 2010. ABSTRACT When the physical separation between the local and remote system is relatively short, the delay is not noticeable; however, when the local manipulator and the remote manipulator are at a far distance from each other, the time delay is no longer negligible and negatively influences the performance of the task. The time delay in a control system introduces a phase delay which in turn degrades the system performance and cause instability. Teleoperation systems can benefit from the ability to be in two places simultaneously, however, the use of Internet and other packet switched networks, such as Internet2, imposes varying time delays, making established control schemes to develop solutions to address these instabilities caused by different time delays. In this thesis work we present a modeling and analysis of a nonlinear bilateral teloperation system of n degrees of freedom controlled by state convergence strategy. Communication between the local and remote site is via a communication channel with time delay. The analysis presented in this work considers that the time-delay can be constant or variable. The main objectives of this work are; 1) Develop a nonlinear control schemes to ensure the stability of the teleoperated system, 2) Evaluate the system stability considering the delay in communication, and 3) Implementation of algorithms developed to test the performance of the teleoperation system in an experimental system of 3 degrees of freedom. Through the Theory of Stability of Lyapunov and the functional Lyapunov-Krasovskii, one demonstrates that the closed loop system is asymptotically stable.. The conclusions about stability were obtained by integration of the Lyapunov function and applying Barbalat Lemma. It further shows that the positions of the local and remote manipulator are synchronize when the human operator stops applying a constant force and the remote manipulator does not interact with the environment. The proposed control scheme has been validated by means of simulation and in experimental form using a developed system of real teleoperation in this doctoral thesis, which consists of a series planar manipulator of three degrees of freedom, a local manipulator, PHANTOM Omni, which is an haptic device that consists of 3 degrees of freedom (in force) and that provide feeback force in x-axis, and, z. The control in real time has been designed using the Operating system in Real time QuaRC of Quanser in the local side and the Simulink Real-Time Windows Target in the remote side. In order to finalize the summary, the highlights impact of this thesis in the scientific world are shows through the published results: 2 articles in Journals with impact factor, one article in a indexed Journal on Systemics, Cybernetics and Informatics, 7 articles in Conferences and has won an award in 9a. Conferencia Iberoamericana en Sistemas, Cibernética e Informática, 2010.

Knowledge-action integration through the media in indigenous communities in Ecuador

The binomial knowledge/action understood under the biunivocal relationship of both components is the basis of planning from a postmodern approach. Within this binomial, social communication gives appropriate information, nurtures the knowledge that leads to transformative action, promotes participation and enhances the community?s self-esteem and recognition; to deeply reflect on action is a source of new knowledge; and communication fosters the adoption of the new knowledge by the community with new actions that feed the process knowledge/action as a planning source. From this approach the project Radio Message is born as a new communication channel with the aim of offering Andean indigenous communities from the area of Cayambe (Ecuador), a series of multidisciplinary training programs that enable transformative action with a strong effect on the life quality in these communities and their importance as social actors. The contents are designed through participatory communication between the training authorities and the communities themselves, analyzing their opportunities and needs. In this research the impact of social media in the development of more than 100 indigenous communities in Cayambe is analyzed.

Comunicação e Governança Corporativa: a informação on-line das empresas do Novo Mercado com o investidor pessoa física

O estudo pretende mostrar que a clareza semântica e a fácil navegabilidade nos sites de Relações com Investidores são essenciais para a comunicação com os investidores individuais bem como para a sua compreensão das Boas Práticas da Governança Corporativa adotadas pelas empresas que aderiram ao Novo Mercado da Bovespa. O trabalho está dividido em quatro etapas. O primeiro capítulo explica o que é Governança Corporativa, como esse conceito foi implementado no Brasil, apresenta o mercado de ações, o Novo Mercado e aborda os temas relacionados ao setor financeiro. Em seguida, aborda a evolução da comunicação empresarial e como as organizações tiveram que adaptar a sua cultura organizacional e os canais de comunicação devido à constante e ininterrupta série de transações (aquisições, fusões e incorporações) que acontecem no Brasil desde 1994, com o início do Plano Real. Esse processo proporcionou uma alteração geopolítica, cultural, econômica e social nas corporações. Ainda nesse capítulo o estudo apresenta as características dos canais que as organizações utilizam para se comunicar com os públicos de referência. Mostra também como a internet e as demais mídias digitais se integraram nesse processo corporativo, a relação com os investidores, os sites de RI das empresas do Novo Mercado e o perfil do investidor individual. Por último, o estudo apresenta a avaliação dos sites de RI, os critérios adotados para analisar a construção das homepages e demais páginas. Nesse ponto, o objetivo foi avaliar a clareza semântica, ou seja, a maneira como as informações são transmitidas para os investidores individuais, a acessibilidade desse canal de comunicação como a quantidade de cliques necessária para ter acesso a qualquer informação e se os sites possuem espaços específicos para esse público. Finalmente, são apresentados os resultados e uma análise da comunicação empresarial dessas empresas antes e depois da entrada das mesmas no Novo Mercado da Bovespa e as considerações finais.(AU)

Comunicação e Governança Corporativa: a informação on-line das empresas do Novo Mercado com o investidor pessoa física

O estudo pretende mostrar que a clareza semântica e a fácil navegabilidade nos sites de Relações com Investidores são essenciais para a comunicação com os investidores individuais bem como para a sua compreensão das Boas Práticas da Governança Corporativa adotadas pelas empresas que aderiram ao Novo Mercado da Bovespa. O trabalho está dividido em quatro etapas. O primeiro capítulo explica o que é Governança Corporativa, como esse conceito foi implementado no Brasil, apresenta o mercado de ações, o Novo Mercado e aborda os temas relacionados ao setor financeiro. Em seguida, aborda a evolução da comunicação empresarial e como as organizações tiveram que adaptar a sua cultura organizacional e os canais de comunicação devido à constante e ininterrupta série de transações (aquisições, fusões e incorporações) que acontecem no Brasil desde 1994, com o início do Plano Real. Esse processo proporcionou uma alteração geopolítica, cultural, econômica e social nas corporações. Ainda nesse capítulo o estudo apresenta as características dos canais que as organizações utilizam para se comunicar com os públicos de referência. Mostra também como a internet e as demais mídias digitais se integraram nesse processo corporativo, a relação com os investidores, os sites de RI das empresas do Novo Mercado e o perfil do investidor individual. Por último, o estudo apresenta a avaliação dos sites de RI, os critérios adotados para analisar a construção das homepages e demais páginas. Nesse ponto, o objetivo foi avaliar a clareza semântica, ou seja, a maneira como as informações são transmitidas para os investidores individuais, a acessibilidade desse canal de comunicação como a quantidade de cliques necessária para ter acesso a qualquer informação e se os sites possuem espaços específicos para esse público. Finalmente, são apresentados os resultados e uma análise da comunicação empresarial dessas empresas antes e depois da entrada das mesmas no Novo Mercado da Bovespa e as considerações finais.(AU)

Investigations into the effect of LOS signal blocking on capacity of an indoor MIMO system

In indoor environments the properties of communication channel are affected by the presence of various objects which block the Line Of Sight signal propagation. For example, this occurs because of presence of movement of humans and furniture. In this paper, the effect of reflection and scattering due to the presence of such objects is studied with respect to the capacity of a multiple input multiple output (MIMO) wireless system. The carried out investigations are performed by applying a simple electromagnetic model, in which transmitting and receiving antennas of MIMO system, as well as signal blocking objects, are represented by wire dipoles. In order to provide a fair assessment, calculations of MIMO capacity are performed under both fixed transmitted power and fixed received power conditions.

Comunicação e Governança Corporativa: a informação on-line das empresas do Novo Mercado com o investidor pessoa física

O estudo pretende mostrar que a clareza semântica e a fácil navegabilidade nos sites de Relações com Investidores são essenciais para a comunicação com os investidores individuais bem como para a sua compreensão das Boas Práticas da Governança Corporativa adotadas pelas empresas que aderiram ao Novo Mercado da Bovespa. O trabalho está dividido em quatro etapas. O primeiro capítulo explica o que é Governança Corporativa, como esse conceito foi implementado no Brasil, apresenta o mercado de ações, o Novo Mercado e aborda os temas relacionados ao setor financeiro. Em seguida, aborda a evolução da comunicação empresarial e como as organizações tiveram que adaptar a sua cultura organizacional e os canais de comunicação devido à constante e ininterrupta série de transações (aquisições, fusões e incorporações) que acontecem no Brasil desde 1994, com o início do Plano Real. Esse processo proporcionou uma alteração geopolítica, cultural, econômica e social nas corporações. Ainda nesse capítulo o estudo apresenta as características dos canais que as organizações utilizam para se comunicar com os públicos de referência. Mostra também como a internet e as demais mídias digitais se integraram nesse processo corporativo, a relação com os investidores, os sites de RI das empresas do Novo Mercado e o perfil do investidor individual. Por último, o estudo apresenta a avaliação dos sites de RI, os critérios adotados para analisar a construção das homepages e demais páginas. Nesse ponto, o objetivo foi avaliar a clareza semântica, ou seja, a maneira como as informações são transmitidas para os investidores individuais, a acessibilidade desse canal de comunicação como a quantidade de cliques necessária para ter acesso a qualquer informação e se os sites possuem espaços específicos para esse público. Finalmente, são apresentados os resultados e uma análise da comunicação empresarial dessas empresas antes e depois da entrada das mesmas no Novo Mercado da Bovespa e as considerações finais.(AU)

Wireless power and data transfer via a common inductive link using frequency division multiplexing

For wireless power transfer (WPT) systems, communication between the primary side and the pickup side is a challenge because of the large air gap and magnetic interferences. A novel method, which integrates bidirectional data communication into a high-power WPT system, is proposed in this paper. The power and data transfer share the same inductive link between coreless coils. Power/data frequency division multiplexing technique is applied, and the power and data are transmitted by employing different frequency carriers and controlled independently. The circuit model of the multiband system is provided to analyze the transmission gain of the communication channel, as well as the power delivery performance. The crosstalk interference between two carriers is discussed. In addition, the signal-to-noise ratios of the channels are also estimated, which gives a guideline for the design of mod/demod circuits. Finally, a 500-W WPT prototype has been built to demonstrate the effectiveness of the proposed WPT system.

La información, un recurso en alza: El futuro de la documentación en los museos

La información es un recurso trascendental en las economías actuales y los museos empiezan a darse cuenta de la importancia de difundir el conocimiento de sus colecciones a través del potente canal de comunicación que es la web. El saber acumulado por años de investigación, trasmitido mediante publicaciones en papel, empieza a fluir a través de la red, acercando al museo a los miles de usuarios que no van a poder visitarlo físicamente. El desprendimiento generoso de esa información tiene su lógica en el modelo del “potlatch digital”, en el que la visibilidad de la información hace aumentar su valor y proporciona prestigio a la institución que la ha puesto en circulación sin restricciones. El futuro de los servicios documentales de los museos, incluidas las bibliotecas y los archivos, está en facilitar esa apertura, pensar y trabajar para la comunidad global, obteniendo así su reconocimiento.

A proposal to the supervision of processes in an industrial environment with heterogeneous systems

SOUZA, Rodrigo B. ; MEDEIROS, Adelardo A. D. ; NASCIMENTO, João Maria A. ; GOMES, Heitor P. ; MAITELLI, André L. A Proposal to the Supervision of Processes in an Industrial Environment with Heterogeneous Systems. In: INTERNATIONAL CONFERENCE OF THE IEEEOF THE INDUSTRUI ELECTRONICS SOCIETY,32., Paris, 2006, Paris. Anais... Paris: IECON, 2006