Visual perception for the 3D recognition of geometric pieces in robotic manipulation

During grasping and intelligent robotic manipulation tasks, the camera position relative to the scene changes dramatically because the robot is moving to adapt its path and correctly grasp objects. This is because the camera is mounted at the robot effector. For this reason, in this type of environment, a visual recognition system must be implemented to recognize and “automatically and autonomously” obtain the positions of objects in the scene. Furthermore, in industrial environments, all objects that are manipulated by robots are made of the same material and cannot be differentiated by features such as texture or color. In this work, first, a study and analysis of 3D recognition descriptors has been completed for application in these environments. Second, a visual recognition system designed from specific distributed client-server architecture has been proposed to be applied in the recognition process of industrial objects without these appearance features. Our system has been implemented to overcome problems of recognition when the objects can only be recognized by geometric shape and the simplicity of shapes could create ambiguity. Finally, some real tests are performed and illustrated to verify the satisfactory performance of the proposed system.

3D Visual Data-Driven Spatiotemporal Deformations for Non-Rigid Object Grasping Using Robot Hands

Sensing techniques are important for solving problems of uncertainty inherent to intelligent grasping tasks. The main goal here is to present a visual sensing system based on range imaging technology for robot manipulation of non-rigid objects. Our proposal provides a suitable visual perception system of complex grasping tasks to support a robot controller when other sensor systems, such as tactile and force, are not able to obtain useful data relevant to the grasping manipulation task. In particular, a new visual approach based on RGBD data was implemented to help a robot controller carry out intelligent manipulation tasks with flexible objects. The proposed method supervises the interaction between the grasped object and the robot hand in order to avoid poor contact between the fingertips and an object when there is neither force nor pressure data. This new approach is also used to measure changes to the shape of an object’s surfaces and so allows us to find deformations caused by inappropriate pressure being applied by the hand’s fingers. Test was carried out for grasping tasks involving several flexible household objects with a multi-fingered robot hand working in real time. Our approach generates pulses from the deformation detection method and sends an event message to the robot controller when surface deformation is detected. In comparison with other methods, the obtained results reveal that our visual pipeline does not use deformations models of objects and materials, as well as the approach works well both planar and 3D household objects in real time. In addition, our method does not depend on the pose of the robot hand because the location of the reference system is computed from a recognition process of a pattern located place at the robot forearm. The presented experiments demonstrate that the proposed method accomplishes a good monitoring of grasping task with several objects and different grasping configurations in indoor environments.

Evaluación de la implantación transversal de 4º del Grado en Ingeniería Multimedia, itinerario creación y entretenimiento digital

En esta memoria se describe el proyecto realizado para la evaluación de la implantación transversal del itinerario de Creación y Entretenimiento digital del cuarto curso del Grado en Ingeniería Multimedia de la Escuela Politécnica Superior, como continuación del planteamiento realizado en el proyecto del curso anterior de preparación, coordinación y seguimiento de las asignaturas del citado itinerario (identificador 3013). En el marco creado por los nuevos estudios dentro del EEES, el proyecto ha tenido como objetivos principales la preparación y coordinación de las asignaturas para el desarrollo de la metodología de Aprendizaje Basado en Proyectos (ABP), y la elaboración de las fichas de las asignaturas y el ajuste de recursos disponibles y laboratorios. A partir de la experiencia adquirida en la planificación de cursos previos, se han elaborado las guías docentes de las asignaturas ajustando las del curso anterior. También se presentan los resultados obtenidos en la segunda experiencia llevada a cabo en este curso, expresados en horas de dedicación al proyecto y en grado de satisfacción tanto del alumnado como del profesorado con la metodología ABP. Por último, se ha mantenido la página web informativa del itinerario creada el curso anterior, publicando noticias relacionadas y mejorando diversos aspectos.

Evaluación de la implantación transversal de 3º del grado en Ingeniera Multimedia

Durante el presente curso se han llevado a cabo las tareas para la evaluación de la implantación del grado en Ingeniería Multimedia en el marco de los nuevos estudios dentro del EEES, lo cual implica un trabajo extenso de análisis y recopilación del tratamiento concreto que se está dando a la adquisición por parte del alumnado de las diferentes competencias planteadas para cada asignatura en su ficha correspondiente y en la memoria para la solicitud de la verificación del título. Esto ha permitido tener una visión global de cuáles son los medios que se ponen para evaluar dichas competencias y también, desde un punto de vista más cercano, qué calendario de evaluación “ve” el alumno. En esta memoria nos hemos centrado en los aspectos relacionados con el curso tercero del grado.

Coordinación, seguimiento y gestión de calidad del Máster Universitario en Automática y Robótica

En la presente memoria se describe la red docente creada con el objetivo de llevar a cabo el seguimiento y aplicación del sistema interno de garantía de calidad de la Escuela Politécnica Superior de la Universidad de Alicante al Máster Universitario en Automática y Robótica. En esta red han participado todos los profesores con docencia en el Máster y han trabajado coordinadamente con el objetivo de recoger los principales indicadores de calidad del Máster atendiendo a distintos criterios. Estos indicadores han servido, por un lado, para comprobar la existencia o no de deficiencias en la implantación e impartición del Título. Por otro lado, estos indicadores han servido como base para la elaboración de la documentación requerida para la reacreditación del Máster ante la ANECA. En la presente memoria se describe la coordinación llevada a cabo así como las principales conclusiones extraídas de la red así como del propio informe de reacreditación.

Contributions to gait recognition using multiple views

Esta tesis se centra en la identificación de personas a través de la forma de caminar. El problema del reconocimiento del paso ha sido tratado mediante diferentes enfoques, en los dominios 2D y 3D, y usando una o varias vistas. Sin embargo, la dependencia con respecto al punto de vista, y por tanto de la trayectoria del sujeto al caminar sigue siendo aún un problema abierto. Se propone hacer frente al problema de la dependencia con respecto a la trayectoria por medio de reconstrucciones 3D de sujetos caminando. El uso de reconstrucciones varias ventajas que cabe destacar. En primer lugar, permite explotar una mayor cantidad de información en contraste con los métodos que extraen los descriptores de la marcha a partir de imágenes, en el dominio 2D. En segundo lugar, las reconstrucciones 3D pueden ser alineadas a lo largo de la marcha como si el sujeto hubiera caminado en una cinta andadora, proporcionando así una forma de analizar el paso independientemente de la trayectoria seguida. Este trabajo propone tres enfoques para resolver el problema de la dependencia a la vista: 1. Mediante la utilización de reconstrucciones volumétricas alineadas. 2. Mediante el uso de reconstrucciones volumétricas no alineadas. 3. Sin usar reconstrucciones. Se proponen además tres tipos de descriptores. El primero se centra en describir el paso mediante análisis morfológico de los volúmenes 3D alineados. El segundo hace uso del concepto de entropa de la información para describir la dinámica del paso humano. El tercero persigue capturar la dinámica de una forma invariante a rotación, lo cual lo hace especialmente interesante para ser aplicado tanto en trayectorias curvas como rectas, incluyendo cambios de dirección. Estos enfoques han sido probados sobre dos bases de datos públicas. Ambas están especialmente diseñadas para tratar el problema de la dependencia con respecto al punto de vista, y por tanto de la dependencia con respecto a la trayectoria. Los resultados experimentales muestran que para el enfoque basado en reconstrucciones volumétricas alineadas, el descriptor del paso basado en entropa consigue los mejores resultados, en comparación con métodos estrechamente relacionados del Estado del Arte actual. No obstante, el descriptor invariante a rotación consigue una tasa de reconocimiento que supera a los métodos actuales sin requerir la etapa previa de alineamiento de las reconstrucciones 3D.

Diseño e implementación de un sistema de detección de malezas en cultivos Cundiboyacenses

74 p.

Diseño de un prototipo para la limpieza de láminas metálicas en jaulas avícolas

49 p.

Análisis comparativo de métodos de calibrado para sensores RGB-D y su influencia en el registro de múltiples vistas

Los sensores de propósito general RGB-D son dispositivos capaces de proporcionar información de color y de profundidad de la escena. Debido al amplio rango de aplicación que tienen estos sensores, despiertan gran interés en múltiples áreas, provocando que en algunos casos funcionen al límite de sensibilidad. Los métodos de calibración resultan más importantes, si cabe, para este tipo de sensores para mejorar la precisión de los datos adquiridos. Por esta razón, resulta de enorme transcendencia analizar y estudiar el calibrado de estos sensores RGBD de propósito general. En este trabajo se ha realizado un estudio de las diferentes tecnologías empleadas para determinar la profundidad, siendo la luz estructurada y el tiempo de vuelo las más comunes. Además, se ha analizado y estudiado aquellos parámetros del sensor que influyen en la obtención de los datos con precisión adecuada dependiendo del problema a tratar. El calibrado determina, como primer elemento del proceso de visión, los parámetros característicos que definen un sistema de visión artificial, en este caso, aquellos que permiten mejorar la exactitud y precisión de los datos aportados. En este trabajo se han analizado tres algoritmos de calibración, tanto de propósito general como de propósito específico, para llevar a cabo el proceso de calibrado de tres sensores ampliamente utilizados: Microsoft Kinect, PrimeSense Carmine 1.09 y Microsoft Kinect v2. Los dos primeros utilizan la tecnología de luz estructurada para determinar la profundidad, mientras que el tercero utiliza tiempo de vuelo. La experimentación realizada permite determinar de manera cuantitativa la exactitud y la precisión de los sensores y su mejora durante el proceso de calibrado, aportando los mejores resultados para cada caso. Finalmente, y con el objetivo de mostrar el proceso de calibrado en un sistema de registro global, diferentes pruebas han sido realizadas con el método de registro µ-MAR. Se ha utilizado inspección visual para determinar el comportamiento de los datos de captura corregidos según los resultados de los diferentes algoritmos de calibrado. Este hecho permite observar la importancia de disponer de datos exactos para ciertas aplicaciones como el registro 3D de una escena.

Evolución de la visión sistémica en el pensamiento urbano del siglo XX. La integración de las disciplinas hacia la ciudad sustentable

La evolución del concepto de sistema promovió la consolidación de un enfoque que se comenzó a introducir en la revisión de diferentes objetos de estudio especialmente complejos, como los fenómenos sociales, gracias a sus características inter y trans disciplinarias. Este enfoque “sistémico” se promueve desde el campo de la biología y su metodología se incorporó al estudio de asuntos tan diversos como los temas ambientales, la ecología, la investigación en comunicaciones y muchos fenómenos sociales entre los que se encuentra el crecimiento de las ciudades. En el caso de los problemas urbanos, el enfoque sistémico surge como alternativa frente a la propuesta de la escuela funcionalista moderna. A partir de los años 60, las investigaciones urbanas comienzan a utilizar la visión sistémica como forma de aproximarse conceptualmente a lo físico urbano y avanzar en la comprensión de la complejidad de relaciones entre los componentes físicos de la estructura urbana, las racionalidades y acuerdos para el aprovechamiento del territorio natural de soporte, los bienes ambientales, los servicios públicos y los patrones de consumo, entre otros, una forma de metabolismo que permite asumir la ciudad como un ecosistema, soporte conceptual para la puesta en marcha de acciones que contribuyan a la sostenibilidad urbana. El seguimiento a esta visión sistémica y su incorporación como una herramienta de análisis e intervención urbana, sirve en primera instancia para llevar a cabo una reflexión crítica sobre la evolución del pensamiento urbano del siglo XX especialmente a partir de la segunda posguerra.

Una visión global de la familia monoparental en España.

En los albores del siglo XXI el perfil de cabeza de familia ha cambiado considerablemente con respecto a la familia tradicional y, ahora es el de una mujer separada con uno o dos hijos a su cargo .Las viudas y madres solteras han pasado a ocupar el segundo y tercer puesto respectivamente. La transición no ha sido pacífica y la evolución ha sido tan rápida que la familia que la familia no ha podido adecuarse a las nuevas realidades. El punto de mira de los sociólogos y los psiquiatras son los niños, la parte más débil de la familia ¿Cómo viven ellos estos cambios? Todo esto lleva a padecer ciertos trastornos típicos en los miembros de estas familias. El progenitor cabeza de familia ejerce los dos papeles, masculino y femenino, y no tiene el apoyo de una pareja cuando hay dificultades familiares. Esto puede desequilibrarle. Los niños suelen llevar mal el tener dos familias: una a diario y otra dos fines de semana al mes, cuando pasan a estar a cargo del cónyuge. Los psicólogos tratan de buscar una fórmula mágica, pero no han dado con ella. El marco de la familia es cada vez más complejo y las relaciones y obligaciones de la cabeza de familia más complicadas, con el agravante de que cada vez más mujeres deciden por inseminación artificial tener un hijo. Lo que demuestra un futuro incierto al producirse una revolución silenciosa por parte de las féminas ¿Desaparecerá el papel del varón en la procreación? Parece que no se llegará a tanto.

Seguimiento visual artificial

[ES] Entre las capacidades visuales que posee el ser humano se encuentra la de poder seguir objetos que tenemos delante. Aunque lo hagamos de forma inconsciente, mediante esta capacidad podemos realizar múltiples actividades cotidianas, como leer, caminar, conducir, etc. El seguimiento visual está estrechamente imbricado con muchas de las tareas que realizamos. La introducción de estas capacidades en los sistemas visuales artificiales es una de las áreas de investigación en la visión por computador y la robótica de hoy en día. El propósito de este trabajo ha consistido en la introducción de una clase de mejoras que permiten la adaptación automática de los sistemas de visión a entornos variables.

Visión por computador para UAS

La visión por computador es una parte de la inteligencia artificial que tiene una aplicación industrial muy amplia, desde la detección de piezas defectuosas al control de movimientos de los robots para la fabricación de piezas. En el ámbito aeronáutico, la visión por computador es una herramienta de ayuda a la navegación, pudiendo usarse como complemento al sistema de navegación inercial, como complemento a un sistema de posicionamiento como el GPS, o como sistema de navegación visual autónomo.Este proyecto establece una primera aproximación a los sistemas de visión articial y sus aplicaciones en aeronaves no tripuladas. La aplicación que se desarrollará será la de apoyo al sistema de navegación, mediante una herramienta que a través de las imágenes capturadas por una cámara embarcada, dé la orden al autopiloto para posicionar el aparato frente la pista en la maniobra de aterrizaje.Para poder realizar ese cometido, hay que estudiar las posibilidades y los desarrollos que el mercado ofrece en este campo, así como los esfuerzos investigadores de los diferentes centros de investigación, donde se publican multitud soluciones de visión por computador para la navegación de diferentes vehículos no tripulados, en diferentes entornos. Ese estudio llevará a cabo el proceso de la aplicación de un sistema de visión articial desde su inicio. Para ello, lo primero que se realizará será definir una solución viable dentro de las posibilidades que la literatura permita conocer. Además, se necesitará realizar un estudio de las necesidades del sistema, tanto de hardware como de software, y acudir al mercado para adquirir la opción más adecuada que satisfaga esas necesidades. El siguiente paso es el planteamiento y desarrollo de la aplicación, mediante la defnición de un algoritmo y un programa informático que aplique el algoritmo y analizar los resultados de los ensayos y las simulaciones de la solución. Además, se estudiará una propuesta de integración en una aeronave y la interfaz de la estación de tierra que debe controlar el proceso. Para finalizar, se exponen las conclusiones y los trabajos futuros para continuar la labor de desarrollo de este proyecto.

EPIC (Entorno de Páncreas Artificial con Interfaz Clínica)

La Diabetes Mellitus se define como el trastorno del metabolismo de los carbohidratos, resultante de una producción insuficiente o nula de insulina en las células beta del páncreas, o la manifestación de una sensibilidad reducida a la insulina por parte del sistema metabólico. La diabetes tipo 1 se caracteriza por la nula producción de insulina por la destrucción de las células beta del páncreas. Si no hay insulina en el torrente sanguíneo, la glucosa no puede ser absorbida por las células, produciéndose un estado de hiperglucemia en el paciente, que a medio y largo plazo si no es tratado puede ocasionar severas enfermedades, conocidos como síndromes de la diabetes. La diabetes tipo 1 es una enfermedad incurable pero controlable. La terapia para esta enfermedad consiste en la aplicación exógena de insulina con el objetivo de mantener el nivel de glucosa en sangre dentro de los límites normales. Dentro de las múltiples formas de aplicación de la insulina, en este proyecto se usará una bomba de infusión, que unida a un sensor subcutáneo de glucosa permitirá crear un lazo de control autónomo que regule la cantidad optima de insulina aplicada en cada momento. Cuando el algoritmo de control se utiliza en un sistema digital, junto con el sensor subcutáneo y bomba de infusión subcutánea, se conoce como páncreas artificial endocrino (PAE) de uso ambulatorio, hoy día todavía en fase de investigación. Estos algoritmos de control metabólico deben de ser evaluados en simulación para asegurar la integridad física de los pacientes, por lo que es necesario diseñar un sistema de simulación mediante el cual asegure la fiabilidad del PAE. Este sistema de simulación conecta los algoritmos con modelos metabólicos matemáticos para obtener una visión previa de su funcionamiento. En este escenario se diseñó DIABSIM, una herramienta desarrollada en LabViewTM, que posteriormente se trasladó a MATLABTM, y basada en el modelo matemático compartimental propuesto por Hovorka, con la que poder simular y evaluar distintos tipos de terapias y reguladores en lazo cerrado. Para comprobar que estas terapias y reguladores funcionan, una vez simulados y evaluados, se tiene que pasar a la experimentación real a través de un protocolo de ensayo clínico real, como paso previo al PEA ambulatorio. Para poder gestionar este protocolo de ensayo clínico real para la verificación de los algoritmos de control, se creó una interfaz de usuario a través de una serie de funciones de simulación y evaluación de terapias con insulina realizadas con MATLABTM (GUI: Graphics User Interface), conocido como Entorno de Páncreas artificial con Interfaz Clínica (EPIC). EPIC ha sido ya utilizada en 10 ensayos clínicos de los que se han ido proponiendo posibles mejoras, ampliaciones y/o cambios. Este proyecto propone una versión mejorada de la interfaz de usuario EPIC propuesta en un proyecto anterior para gestionar un protocolo de ensayo clínico real para la verificación de algoritmos de control en un ambiente hospitalario muy controlado, además de estudiar la viabilidad de conectar el GUI con SimulinkTM (entorno gráfico de Matlab de simulación de sistemas) para su conexión con un nuevo simulador de pacientes aprobado por la JDRF (Juvenil Diabetes Research Foundation). SUMMARY The diabetes mellitus is a metabolic disorder of carbohydrates, as result of an insufficient or null production of insulin in the beta cellules of pancreas, or the manifestation of a reduced sensibility to the insulin from the metabolic system. The type 1 diabetes is characterized for a null production of insulin due to destruction of the beta cellules. Without insulin in the bloodstream, glucose can’t be absorbed by the cellules, producing a hyperglycemia state in the patient and if pass a medium or long time and is not treated can cause severe disease like diabetes syndrome. The type 1 diabetes is an incurable disease but controllable one. The therapy for this disease consists on the exogenous insulin administration with the objective to maintain the glucose level in blood within the normal limits. For the insulin administration, in this project is used an infusion pump, that permit with a subcutaneous glucose sensor, create an autonomous control loop that regulate the optimal insulin amount apply in each moment. When the control algorithm is used in a digital system, with the subcutaneous senor and infusion subcutaneous pump, is named as “Artificial Endocrine Pancreas” for ambulatory use, currently under investigate. These metabolic control algorithms should be evaluates in simulation for assure patients’ physical integrity, for this reason is necessary to design a simulation system that assure the reliability of PAE. This simulation system connects algorithms with metabolic mathematics models for get a previous vision of its performance. In this scenario was created DIABSIMTM, a tool developed in LabView, that later was converted to MATLABTM, and based in the compartmental mathematic model proposed by Hovorka that could simulate and evaluate several different types of therapy and regulators in closed loop. To check the performance of these therapies and regulators, when have been simulated and evaluated, will be necessary to pass to real experimentation through a protocol of real clinical test like previous step to ambulatory PEA. To manage this protocol was created an user interface through the simulation and evaluation functions od therapies with insulin realized with MATLABTM (GUI: Graphics User Interface), known as “Entorno de Páncreas artificial con Interfaz Clínica” (EPIC).EPIC have been used in 10 clinical tests which have been proposed improvements, adds and changes. This project proposes a best version of user interface EPIC proposed in another project for manage a real test clinical protocol for checking control algorithms in a controlled hospital environment and besides studying viability to connect the GUI with SimulinkTM (Matlab graphical environment in systems simulation) for its connection with a new patients simulator approved for the JDRF (Juvenil Diabetes Research Foundation).