An Integrated Programming Environment for Undergraduate Computing Courses

The Computing Division of the Business School at University College Worcester provides computing and information technology education to a range of undergraduate students. Topics include various approaches to programming, artificial intelligence, operating systems and digital technologies. Each of these has its own potentially conflicting requirements for a pedagogically sound programming environment. This paper describes an endeavor to develop a common programming paradigm across all topics. This involves the combined use of autonomous robots and Java simulations.

The Inverse Jacobian Control Method Applied to a Four Degree of Freedom Confined Space Robot

Thesis (Master's)--University of Washington, 2016-06

Développement et expérimentation d'algorithmes de réorientation pour un robot sériel en chute libre

Ce mémoire présente 2 types de méthodes pour effectuer la réorientation d’un robot sériel en chute libre en utilisant les mouvements internes de celui-ci. Ces mouvements sont prescrits à partir d’algorithmes de planification de trajectoire basés sur le modèle dynamique du robot. La première méthode tente de réorienter le robot en appliquant une technique d’optimisation locale fonctionnant avec une fonction potentielle décrivant l’orientation du système, et la deuxième méthode applique des fonctions sinusoïdales aux articulations pour réorienter le robot. Pour tester les performances des méthodes en simulation, on tente de réorienter le robot pour une configuration initiale et finale identiques où toutes les membrures sont alignées mais avec le robot ayant complété une rotation de 180 degrés sur lui-même. Afin de comparer les résultats obtenus avec la réalité, un prototype de robot sériel plan flottant possédant trois membrures et deux liaisons rotoïdes est construit. Les expérimentations effectuées montrent que le prototype est capable d’atteindre les réorientations prescrites si peu de perturbations extérieures sont présentes et ce, même si le contrôle de l’orientation est effectué en boucle ouverte.

Diseño, construcción y control de un robot balancín.

Se diseñó, construyó, simuló e implementó un dispositivo robot balancín para la aplicación y estudio de técnicas avanzadas de control. Para esto se realizó el diseño mecánico del dispositivo, de acuerdo a una elección entre dos modelos distintos y cuatro tipos diferentes de transmisión. Luego se instrumentó el dispositivo con encoders de posición , acelerómetro y giróscopo para obtener el estado del dispositivo y controlarlo. Se realizó una placa electrónica para la lectura y procesamiento de señales de sensores con un micro controlador, un regulador de tensión, y un driver para los motores, capaz de obtener las señales de los encoders y el módulo acelerómetro-giróscopo y enviarlas por comunicación hacia una mini-computadora, la cual ejecuta el control, y se comunica nuevamente a la placa diseñada para comandar los motores. Se desarrolló un modelo teórico simplificado en dos dimensiones para facilitar la posterior identificación de planta. Se realizaron experimentos para lograr una identificación de planta. A partir de lo obtenido, se diseñó y simuló el control necesario para mantener la estabilidad. Se implementó posteriormente el control diseñado. Se reajustaron los parámetros correspondientes de acuerdo a la práctica experimental para mejorar la respuesta dinámica del sistema.

A visual system for distributed mosaics using an auvs fleet

The use of teams of Autonomous Underwater Vehicles for visual inspection tasks is a promising robotic field. The images captured by different robots can be also to aid in the localization/navigation of the fleet. In a previous work, a distributed localization system was presented based on the use of Augmented States Kalman Filter through the visual maps obtained by the fleet. In this context, this paper details a system for on-line construction of visual maps and its use to aid the localization and navigation of the robots. Different aspects related to the capture, treatment and construction of mosaics by fleets of robots are presented. The developed system can be executed on-line on different robotic platforms. The paper is concluded with a series of tests and analyses aiming at to system validation.

Using augmented state Kalman filter to localize multi autonomous underwater vehicles

The present paper describes a system for the construction of visual maps ("mosaics") and motion estimation for a set of AUVs (Autonomous Underwater Vehicles). Robots are equipped with down-looking camera which is used to estimate their motion with respect to the seafloor and built an online mosaic. As the mosaic increases in size, a systematic bias is introduced in its alignment, resulting in an erroneous output. The theoretical concepts associated with the use of an Augmented State Kalman Filter (ASKF) were applied to optimally estimate both visual map and the fleet position.

Diseño y construcción de un prototipo recolector de material plástico flotante en el agua

Tesis (Ingeniero(a) en Automaziación).--Universidad de La Salle. Facultad de Ingeniería. Programa de Ingeniería en Automatización, 2014

Integración de un robot Mitsubishi Melfa RV-M1 para un FMS

Tesis (Ingeniero(a) en Automatización).--Universidad de La Salle. Facultad de Ingeniería. Programa de Ingeniería en Automatización, 2015

Interfaz natural para la programación de un robot manipulador a través de un Kinect

Tesis (Ingeniero(a) en Automaziación).--Universidad de La Salle. Facultad de Ingeniería. Programa de Ingeniería en Automatización, 2014

Gait Regulation for Bipedal Locomotion

This work explores regulation of forward speed, step length, and slope walking for the passive-dynamic class of bipedal robots. Previously, an energy-shaping control for regulating forward speed has appeared in the literature; here we show that control to be a special case of a more general time-scaling control that allows for speed transitions in arbitrary time. As prior work has focused on potential energy shaping for fully actuated bipeds, we study in detail the shaping of kinetic energy for bipedal robots, giving special treatment to issues of underactuation. Drawing inspiration from features of human walking, an underactuated kinetic-shaping control is presented that provides efficient regulation of walking speed while adjusting step length. Previous results on energetic symmetries of bipedal walking are also extended, resulting in a control that allows regulation of speed and step length while walking on any slope. Finally we formalize the optimal gait regulation problem and propose a dynamic programming solution seeded with passive-dynamic limit cycles. Observations of the optimal solutions generated by this method reveal further similarities between passive dynamic walking and human locomotion and give insight into the structure of minimum-effort controls for walking.

Implementación de un sistema para digitalización de objetos 3d por métodos ópticos

Tesis (Ingeniero(a) en Automatización).--Universidad de La Salle. Facultad de Ingeniería. Programa de Ingeniería en Automatización, 2015

A robótica no apoio a inclusão de alunos com NEE

O estudo apresenta as perceções dos docentes do ensino regular (DER) e de educação especial (DEE) face ao uso de robôs em salas de aula por crianças com limitações na manipulação e comunicação, no âmbito do projeto Using Assistive Robots to Promote Inclusive Education (UARPIE). Foram desenvolvidos dois sistemas robóticos: um físico e outro virtual, cujos comandos foram integrados no sistema de comunicação utilizados pelas crianças participantes no estudo. Os sistemas usados permitiram às crianças a manipulação de objetos de aprendizagem e a comunicação enquanto realizavam atividades de português, matemática e estudo do meio. Cada criança participou em três sessões orientadas pelos respetivos docentes. A recolha de dados implicou, entre outros, a realização de entrevistas iniciais e finais aos docentes. Os docentes consideraram positivo o uso deste recurso, mas não se sentiam totalmente preparados para o utilizarem sem apoio externo.

Contributo do sistema integrado de comunicação e manipulação no desenvolvimento e aprendizagem de crianças com paralisia cerebral em contexto educativo/escolar

Dissertação apresentada à Escola Superior de Educação de Lisboa para obtenção do grau de mestre em Educação Especial – ramo de Problemas de Cognição e Multideficiência

Navegação de um robô móvel baseado em um modelo de consciência artificial

This work presents a study about a the Baars-Franklin architecture, which defines a model of computational consciousness, and use it in a mobile robot navigation task. The insertion of mobile robots in dynamic environments carries a high complexity in navigation tasks, in order to deal with the constant environment changes, it is essential that the robot can adapt to this dynamism. The approach utilized in this work is to make the execution of these tasks closer to how human beings react to the same conditions by means of a model of computational consci-ousness. The LIDA architecture (Learning Intelligent Distribution Agent) is a cognitive system that seeks tomodel some of the human cognitive aspects, from low-level perceptions to decision making, as well as attention mechanism and episodic memory. In the present work, a computa-tional implementation of the LIDA architecture was evaluated by means of a case study, aiming to evaluate the capabilities of a cognitive approach to navigation of a mobile robot in dynamic and unknown environments, using experiments both with virtual environments (simulation) and a real robot in a realistic environment. This study concluded that it is possible to obtain benefits by using conscious cognitive models in mobile robot navigation tasks, presenting the positive and negative aspects of this approach.

Uma abordagem evolucionária para o planejamento online de rotas para múltiplos robôs móveis em ambiente multiagente

O problema de planejamento de rotas de robôs móveis consiste em determinar a melhor rota para um robô, em um ambiente estático e/ou dinâmico, que seja capaz de deslocá-lo de um ponto inicial até e um ponto final, também em conhecido como estado objetivo. O presente trabalho emprega o uso de uma abordagem baseada em Algoritmos Genéticos para o planejamento de rotas de múltiplos robôs em um ambiente complexo composto por obstáculos fixos e obstáculos moveis. Através da implementação do modelo no software do NetLogo, uma ferramenta utilizada em simulações de aplicações multiagentes, possibilitou-se a modelagem de robôs e obstáculos presentes no ambiente como agentes interativos, viabilizando assim o desenvolvimento de processos de detecção e desvio de obstáculos. A abordagem empregada busca pela melhor rota para robôs e apresenta um modelo composto pelos operadores básicos de reprodução e mutação, acrescido de um novo operador duplo de refinamento capaz de aperfeiçoar as melhores soluções encontradas através da eliminação de movimentos inúteis. Além disso, o calculo da rota de cada robô adota um método de geração de subtrechos, ou seja, não calcula apenas uma unica rota que conecta os pontos inicial e final do cenário, mas sim várias pequenas subrotas que conectadas formam um caminho único capaz de levar o robô ao estado objetivo. Neste trabalho foram desenvolvidos dois cenários, para avaliação da sua escalabilidade: o primeiro consiste em um cenário simples composto apenas por um robô, um obstáculo movel e alguns obstáculos fixos; já o segundo, apresenta um cenário mais robusto, mais amplo, composto por múltiplos robôs e diversos obstáculos fixos e moveis. Ao final, testes de desempenho comparativos foram efetuados entre a abordagem baseada em Algoritmos Genéticos e o Algoritmo A*. Como critério de comparação foi utilizado o tamanho das rotas obtidas nas vinte simulações executadas em cada abordagem. A analise dos resultados foi especificada através do Teste t de Student.