Lanaren beso robotiko mugikor baten diseinu: programazioa eta muntaia

Proiektu honen helburua, beso robotiko mugikorra diseinatu, programatu eta muntatzea da. Beso robotiko mugikorra oso gailu interesgarria da, beso robotiko eta robot mugikorren gaitasunak robot bakar batean batzen dituelako. Alde batetik, beso robotikoek egiten duten bezala objektuak hartu eta maneiatzeko aukera izango du. Eta bestetik, robot mugikorren moduan sentsore eta eragingailuak erabiliz inguru desberdinetara moldatzeko gaitasuna izango du. Beraz, bi ezaugarri horiek dispositibo bakar batean batzen badira, inguru desberdinetara moldatzeko gaitasuna duen beso robotikoa, zeinek, objektuak hartu, maneiatu edota toki batetik bestera mugitu ditzakeen robota sortu ahal da. Robot hau eraikitzeko MAKEBLOCK teknologia erabiliko da, zeinek, aluminiozko pieza eta osagai elelktronikoez osaturik dago. Horrez gain,osagai elektronikoak programatzeko Arduino software-a eta Arduinorentzako MAKEBLOCK liburutegia erabiliko dira.

Arduino plataforma mugikor baten erabilera RaspberryPi eta ROS bitartez

Txosten honetan azaltzen den proiektua, auto itxurako robot baten eraikuntzan oinarritzen da. Arduino plataforman oinarritutako robot mugikor baten sorkuntza burutuko da hutsetik, honen kontrola Raspberry Pi ordenagailu txikiaren bitartez eginez. Gainera, azken gailu honi ahalmen handiagoa emateko asmoz, ROS plataforma instalatuko da bertan. Duten kostu baxua dela eta, gaur egun izugarrizko arrakasta lortu dute plataforma guzti hauek, baina proiektu honetan beraien ahalmena neurtu nahi dugu ezaugarri zehatz batzuk dituen robota sortuz.

Estudio de la cinemática de un móvil de dos ruedas y su control para mantener el equilibrio controlado por Bluetooth

Este proyecto se centra en el control de un robot con estabilidad dinámica más concretamente en un robot que responde al conocido modelo del péndulo invertido. Una de las aplicaciones más famosas del péndulo invertido es el Segway. El péndulo invertido del Segway se define solo en un eje, al tener dos ruedas paralelas como soporte. El proyecto general consta de tres partes, poner el robot en equilibrio, el control remoto del robot vía Bluetooth y el uso de los encoders de los motores para manejar el robot. Poner el robot en equilibrio: Esta parte consiste en la lectura e interpretación de los datos que nos ofrece la Unidad de Medición Inercial (IMU) para conseguir que el robot se mantenga horizontalmente en todo momento utilizando un control PID y se ha desarrollado junto al compañero, Anartz Recalde. Las otras dos partes están pensadas con el objetivo de darle más personalidad al proyecto individual de cada uno. Control remoto vía Bluetooth: Con esta parte lo que se pretende es controlar el robot remotamente mediante el Bluetooth y ha sido desarrollada únicamente por mí. Uso de los encoders de los motores para manejar el robot: Esta parte ha sido totalmente desarrollada por Anartz Recalde, y consiste en hacer uso de los encoders de los motores e interpretar los datos que proporcionan para sacar distintos datos como la distancia recorrida o la velocidad. De esta manera, intentará conseguir que el robot en todo momento se mantenga en la misma posición, es decir si alguna fuerza externa al robot hace que el robot se mueva, éste se tiene que situar en la misma posición en la que estaba antes de que se le hubiera ejercido dicha fuerza externa. Por lo tanto, este proyecto consiste en construir un robot balancín, bastante similar a un Segway pero en una escala más pequeña, conseguir que se mantenga en equilibrio y manejarlo por control remoto mediante uso del Bluetooth.

Estudio de la cinemática de un móvil de dos ruedas y su control para mantener el equilibrio disponiendo de encoder

En este proyecto presentamos el diseño e implementación de un móvil de dos ruedas, en concreto un robot balancín. En él se estudiarán las teorías necesarias para que un móvil de dos ruedas se mantenga en equilibrio y poner dichas teorías en práctica.

Lego EV3 eta Linux-en arteko konektibitatea

Lego Mindstorms eta EV3ren arteko konektibitatea ahalbidetzeko driverraren garapena.

Marisorgin robotaren simulazioa eta nabigazioa Gazebo-ROS ingurunean

Proiektu honetan RSAIT ikerketa taldearen Marisorgin robotaren simulazioa eta nabigazioa landu dira Gazebo-ROS ingurunean. Robota UPV/EHUko Donostiako Informatika Fakultateko hirugarren solairuan zehar mugituko da, korridore, bulego eta gainontzeko geletatik igaroz. Bestalde, Marisorgin RWI etxeko B21 robota da, lau gurpil ditu eta mugimendu-sistema sinkronoa dauka. Nabigaziorako, robota bere kokapenetik (jatorriko puntua) guk adierazitako puntura (helburuko puntua) mugitu beharko da modu autonomoan.

Modeling habits as self-sustaining patterns of sensorimotor behavior

In the recent history of psychology and cognitive neuroscience, the notion of habit has been reduced to a stimulus-triggered response probability correlation. In this paper we use a computational model to present an alternative theoretical view (with some philosophical implications), where habits are seen as self-maintaining patterns of behavior that share properties in common with self-maintaining biological processes, and that inhabit a complex ecological context, including the presence and influence of other habits. Far from mechanical automatisms, this organismic and self-organizing concept of habit can overcome the dominating atomistic and statistical conceptions, and the high temporal resolution effects of situatedness, embodiment and sensorimotor loops emerge as playing a more central, subtle and complex role in the organization of behavior. The model is based on a novel "iterant deformable sensorimotor medium (IDSM)," designed such that trajectories taken through sensorimotor-space increase the likelihood that in the future, similar trajectories will be taken. We couple the IDSM to sensors and motors of a simulated robot, and show that under certain conditions, the IDSM conditions, the IDSM forms self-maintaining patterns of activity that operate across the IDSM, the robot's body, and the environment. We present various environments and the resulting habits that form in them. The model acts as an abstraction of habits at a much needed sensorimotor "meso-scale" between microscopic neuron-based models and macroscopic descriptions of behavior. Finally, we discuss how this model and extensions of it can help us understand aspects of behavioral self-organization, historicity and autonomy that remain out of the scope of contemporary representationalist frameworks.

Self-Organized Criticality, Plasticity and Sensorimotor Coupling. Explorations with a Neurorobotic Model in a Behavioural Preference Task

During the last two decades, analysis of 1/f noise in cognitive science has led to a considerable progress in the way we understand the organization of our mental life. However, there is still a lack of specific models providing explanations of how 1/f noise is generated in coupled brain-body-environment systems, since existing models and experiments typically target either externally observable behaviour or isolated neuronal systems but do not address the interplay between neuronal mechanisms and sensorimotor dynamics. We present a conceptual model of a minimal neurorobotic agent solving a behavioural task that makes it possible to relate mechanistic (neurodynamic) and behavioural levels of description. The model consists of a simulated robot controlled by a network of Kuramoto oscillators with homeostatic plasticity and the ability to develop behavioural preferences mediated by sensorimotor patterns. With only three oscillators, this simple model displays self-organized criticality in the form of robust 1/f noise and a wide multifractal spectrum. We show that the emergence of self-organized criticality and 1/f noise in our model is the result of three simultaneous conditions: a) non-linear interaction dynamics capable of generating stable collective patterns, b) internal plastic mechanisms modulating the sensorimotor flows, and c) strong sensorimotor coupling with the environment that induces transient metastable neurodynamic regimes. We carry out a number of experiments to show that both synaptic plasticity and strong sensorimotor coupling play a necessary role, as constituents of self-organized criticality, in the generation of 1/f noise. The experiments also shown to be useful to test the robustness of 1/f scaling comparing the results of different techniques. We finally discuss the role of conceptual models as mediators between nomothetic and mechanistic models and how they can inform future experimental research where self-organized critically includes sensorimotor coupling among the essential interaction-dominant process giving rise to 1/f noise.

Aplicación de ROS: Sistema Operativo Robótico sobre Lego Mindstorms NXT

[ES]El objetivo de este Trabajo de Fin de Grado es estudiar el programa llamado ROS, un entorno para la programación de robots. Proporciona una serie de herramientas, librerías, drivers… que facilitan en gran medida la programación de sistemas robóticos. Para realizar este estudio se utilizará ROS para crear una aplicación para un robot LEGO Mindstorms NXT. Estos robots son pequeños y versátiles, y son adecuados para la investigación. La aplicación que se llevará a cabo será un seguidor de línea, un robot capaz de seguir una pista dibujada sobre una superficie de otro color. Para programar la aplicación, se utilizarán en la medida de lo posible las herramientas proporcionadas por ROS. De esta manera, se espera alcanzar una mayor comprensión de ROS y de su funcionamiento, con sus fortalezas y sus debilidades.

Elaboración de una herramienta informática de análisis dinámico para el diseño mecánico de robots 5R

El objeto del proyecto es la creación de una herramienta informática que permita analizar un mecanismo paralelo de 2 g.d.l. Para ello se ha planteado primeramente el tipo de mecanismo a analizar, se han realizado los cálculos necesarios para un mecanismo genérico y por último se han implementado sobre una plataforma informática, con el fin de automatizar los cálculos para distintos datos de entrada. El mecanismo paralelo más sencillo de estudiar es el mecanismo 5R, llamado así por estar formado por 5 pares de rotación. Su construcción similar a un paralelogramo articulado pero con un segmento más, hace de este mecanismo un caso sencillo de estudio con 2 g.d.l. por lo que poseerá un movimiento plano.

Zehaztasun handiko artikulazioen malgutasun analisia.

[EU]Azken urteetan argi geratu da gizakiak aurrera egiteko ezinbestekoa duela zehaztasuna. Teknologia berriak geroz eta bideratuagoak daude produktuen tamaina ahalik eta gehien murrizten edota produktu handien perdoiak nanometroetara hurbiltzeko ahaleginetan. Hau lortzeko bidean ezinbestekoa da elementu guztietan zehaztasuna limitera eramatea eta funtsean, honetan zentratuko da lan hau. Proiektu hau artikulazioen zehaztasuna hobetzeko tekniketan zentratuko da, gehiago zehaztuz, optika arloan lan egingo duen errobot baten artikulazioak analizatuko ditu. Artikulazioen zehaztasun optimoa lortzeko artikulazio hauek generazio berriko artikulazioak izatea pentsatu da, artikulazio flexible edo “flexible joints” izenekoak. Artikulazio hauek, orain artekoak ez bezala, ez dituzte bi elementu elkartuko, elementu bakarrez osatuta egongo dira eta bere buruarekiko errotazioz eta flexioz egingo dute lan honela, ohiko artikulazioek funtzionamendu egokirako behar duten lasaiera baztertu egingo da zehaztasun hobeak lortuz. Lan honetan zehar artikulazio flexible mota bat aukeratuko da eta geometriaren hainbat parametroren eta material ezberdinen aurrean edukiko duen jokaera analizatuko da. Aipatu beharra dago, artikulazio flexibleak azken hamarkadetan garatutako ideiak direnez beraiei buruzko informazioa oso pribatizatua dagoela eta ez dela lan erraza hau interneten edota liburutegietan topatzea. Ala ere, hauen analisirako aurkitu den informazio guztia eranskinetan dauden artikuluetan dago. Bertatik atera den informazio garrantzitsuena elementu finituen bitartezko analisian geometriak eduki beharreko baldintza batzuk eta ulermen eta aldaratze egokia lortzeko komeni diren datuak zehaztea izan da. Interesgarria da aipatzea analisiaren ondorioak konstante elastiko eta biratu dezaketen angelu maximoaren bitartez egin direla.

Desarrollo de una herramienta virtual destinada al diseño de una plataforma robótica reconfigurable.

[ES]Este proyecto tiene como objeto aumentar el conocimiento concerniente a mecanismos robóticos reconfigurables, así como ponerlo en práctica. Estos mecanismos pueden lograr rápidas transiciones y son capaces de adaptarse a sí mismos a muchos entornos diferentes, conduciendo a una reducción de costes y requerimientos de espacio. Para ello, se estudia el estado del arte, de manera que se pueda reunir información sobre las principales aplicaciones y oportunidades que este campo ofrece en diferentes áreas. A continuación, se requiere llevar a cabo un análisis cinemático de un robot específico, y junto a métodos de planificación de trayectorias, su implementación en un software gráfico para simular su movimiento. La herramienta de software “Matlab” va a ser la que permitirá llevar a cabo toda la programación y representación a lo largo de todo el proyecto.

Ada programazio lengoaian aplikazioa: Lego Mindstorms NXT-en oinarritutako robota.

[EU]Gradu Amaierako Lan honetan Lego Mindstorms NXT-an Ada Programazio Lengoaian Oinarritutako Aplikazioaren ikasketa burutuko da. Robot hauek aplikazio desberdinetan erabiltzen dira eta irakaskuntza eta ikerketa mundurako oso baliagarriak dira. Konkretuki, Ada lengoaiak eta bere Ravenscar profil azpimultzoak dituen erreminta, pakete, driver... baliabide desberdinak erabilita, liburuz diseinatutako labirinto batetik ateratzeko gai den robotaren aplikazioa burutuko da. Programazioa egiteko, GPS programan Ada lengoaiak eskainitako bitartekoak egokituko dira posible den bitartean eta era honetan, lengoaiaren ulermen sakonagoa bereganatzea espero da, aurkezten dituen indar eta ahuleziekin batera.

Diseño de una junta esférica flexible para un manipulador de alta precisión.

ES]El Trabajo Fin de Grado que se presenta a continuación tiene como objetivo principal el diseño de una unión flexible que formará parte de las patas de un robot de cinemática paralela. Por la propia arquitectura de estos mecanismos, y para dotar a la plataforma de movimientos precisos, esta unión, ubicada en la parte superior de las patas, debe deformarse al ser sometida a esfuerzos de flexión y torsión. Se realiza un adecuado diseño que maximice las deformaciones de dicha unión a la par que se garantiza una adecuada duración de la misma para la aplicación requerida. A su vez, se comprueba que las tensiones a las que se verá sometida no superan el límite de fluencia del material elegido. Todo ello se realiza de forma computacional mediante el método de los elementos finitos.

Insights into mechanism kinematics for protein motion simulation

Background: The high demanding computational requirements necessary to carry out protein motion simulations make it difficult to obtain information related to protein motion. On the one hand, molecular dynamics simulation requires huge computational resources to achieve satisfactory motion simulations. On the other hand, less accurate procedures such as interpolation methods, do not generate realistic morphs from the kinematic point of view. Analyzing a protein's movement is very similar to serial robots; thus, it is possible to treat the protein chain as a serial mechanism composed of rotational degrees of freedom. Recently, based on this hypothesis, new methodologies have arisen, based on mechanism and robot kinematics, to simulate protein motion. Probabilistic roadmap method, which discretizes the protein configurational space against a scoring function, or the kinetostatic compliance method that minimizes the torques that appear in bonds, aim to simulate protein motion with a reduced computational cost. Results: In this paper a new viewpoint for protein motion simulation, based on mechanism kinematics is presented. The paper describes a set of methodologies, combining different techniques such as structure normalization normalization processes, simulation algorithms and secondary structure detection procedures. The combination of all these procedures allows to obtain kinematic morphs of proteins achieving a very good computational cost-error rate, while maintaining the biological meaning of the obtained structures and the kinematic viability of the obtained motion. Conclusions: The procedure presented in this paper, implements different modules to perform the simulation of the conformational change suffered by a protein when exerting its function. The combination of a main simulation procedure assisted by a secondary structure process, and a side chain orientation strategy, allows to obtain a fast and reliable simulations of protein motion.