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El propósito de este trabajo es el de realizar un planificador de trayectorias para un vehículo autónomo. En concreto, el estudio se focaliza en el desarrollo de un supervisor, subsistema que forma parte del planificador. El supervisor es un sistema dentro del módulo de planificación del coche encargado de generar los puntos de paso dada una trayectoria y de supervisar que tales puntos han sido alcanzados para así proveer al controlador del vehículo de la información necesaria para mover el automóvil a través de la ruta. La meta es programar el subsistema e implementarlo en el programa de un robot móvil autónomo de cuatro ruedas. Se ha realizado un análisis del estado actual del vehículo, que cuenta ya con un programa base implementado del cuál partir, para estudiar y entender el comportamiento. Esto posibilita conocer qué parte del código se debe modificar, eliminar, reestructurar o añadir. Se ha llevado a cabo una fase de programación y de experimentación en paralelo. Un aula con el suficiente espacio libre ha permitido la realización de los experimentos. Los ensayos han sido fundamentales para la demostración veraz de los objetivos alcanzados. En el final de la memoria, unas conclusiones en las que constan los objetivos alcanzados, el nivel de satisfacción respecto a lo logrado y características que también pudieron haberse llevado a cabo

El proyecto tiene por objetivo la implementación de un módulo de detección y seguimiento de personas que permite el guiado de un robot móvil dotado de un sensor LIDAR. El proyecto está implementado en ROS y consta de dos partes principales, el primero es el módulo de detección de personas y el segundo es el módulo de navegación que permite al robot seguir a la persona que ha detectado. El primer módulo toma la nube de puntos que proporciona el sensor LIDAR y lo procesa en tres etapas. La primera consiste en delimitar la nube de puntos, retirando aquellos puntos cercanos al suelo y techo. En la segunda etapa se agrupan aquellos puntos que representan a objetos candidatos y se extraen sus características. En la última etapa se clasifican los objetos candidatos, según sus características, en humanos y no humanos haciendo uso de un clasificador basado en máquina de soporte vectorial (SVM). El segundo módulo calcula la orientación de la persona detectada, y planifica la trayectoria que seguirá el robot en función de la posición y orientación de la persona detectada.

The project is about using an AGV (Automatic Guided Vehicle) to capture the robot's data and process them in MATLAB with the aim of creating an application that shows a 2D map of the space with the route taken and at the same time the image, captured by the camera, corresponding to the position of the robot's kinematic model. To achieve this, the different MATLAB tools were studied and the data were processed in different ways, but they were captured in the same file in order to relate them later. In conclusion, during the project the main objective of programming in MATLAB has been achieved, as well as the creation of an application that will allow people with limited knowledge of MATLAB to visualise the data captured by the AGV and analyse it for their own projects. El proyecto trata sobre utilizar un AGV (Vehículo de guiado automático) para capturar los datos del robot y procesarlos en MATLAB con el objetivo de crear una aplicación que muestre un mapa 2D del espacio con la ruta realizada y a su vez la imagen, captada por la cámara, correspondiente a posición del modelo cinemático del robot. Para lograrlo se estudiaron las diferentes herramientas de MATLAB y se procesaron los datos de diferentes maneras, pero se capturaron en el mismo archivo para relacionarlos a posteriori. En conclusión, durante el proyecto se ha cumplido el principal objetivo de programar en MATLAB, como también la creación de una aplicación que permitirá a aquellas personas con conocimientos limitados de MATLAB visualizar los datos captados por el AGV y analizar estos para sus propios proyectos. El projecte tracta sobre utilitzar un AGV (Vehicle de guiatge automàtic) per capturar les dades del robot i processar-les a MATLAB amb l'objectiu de crear una aplicació que mostri un mapa 2D de l'espai amb la ruta realitzada i alhora la imatge, captada per la càmera, corresponent a posició del model cinemàtic del robot. Per aconseguir-ho es van estudiar les diferents eines de MATLAB i es van processar les dades de diferents maneres, però es van capturar al mateix arxiu per relacionar-les a posteriori. En conclusió, durant el projecte s'ha complert el principal objectiu de programar a MATLAB, com també la creació d'una aplicació que permetrà a aquelles persones amb coneixements limitats de MATLAB visualitzar les dades captades per l'AGV i analitzar-les per als seus propis projectes.

[EN] Traditional Visual Odometry (VO) systems, direct or feature-based, are susceptible to matching errors between images. Furthermore, monocular configurations are only capable of estimating localization up to a scale factor, making impossible to use them out-of-the-box in robotics or virtual reality application. Recently, several Computer Vision problems have been successfully tackled by Deep Learning algorithms. In this paper we introduce a Deep Learning-based monocular Visual Odometry system called WGANVO. Specifically, we train a GAN-based neural network to regress a motion estimate. The resulting model receives a pair of images and estimates the relative motion between them. We train the neural network using a semi-supervised approach. In contrast to traditional geometry-based monocular systems, our Deep Learning-based method is able to estimate the absolute scale of thescene without extra information and prior knowledge. We evaluate WGANVO on the well-known KITTI dataset. We show that our system works in real time and the accuracy obtained encourages further development of Deep Learning-based localization systems., [ES] Los sistemas tradicionales de odometría visual (VO), directos o basados en características visuales, son susceptibles de cometer errores de correspondencia entre imágenes. Además, las configuraciones monoculares sólo son capaces de estimar la localización sujeto a un factor de escala, lo que hace imposible su uso inmediato en aplicaciones de robótica o realidad virtual. Recientemente, varios problemas de Visión por Computadora han sido abordados con éxito por algoritmos de Aprendizaje Profundo. En este trabajo presentamos un sistema de odometría visual monocular basado en Aprendizaje Profundo llamado WGANVO. Específicamente, entrenamos una red neuronal basada en GAN para regresionar una estimación de movimiento. El modelo resultante recibe un par de imágenes y estima el movimiento relativo entre ellas. Entrenamos la red neuronal utilizando un enfoque semi-supervisado. A diferencia de los sistemas monoculares tradicionales basados en geometría, nuestro método basado en Deep Learning es capaz de estimar la escala absoluta de la escena sin información extra ni conocimiento previo. Evaluamos WGANVO en el conocido conjunto de datos KITTI. Demostramos que nuestro sistema funciona en tiempo real y la precisión obtenida alienta a seguir desarrollando sistemas de localización basados en Aprendizaje Profundo., Este trabajo fue financiado por el CIFASIS, Centro Franco Argentino de Ciencias de la Información y de Sistemas (CONICET-UNR), con el proyecto de Unidad Ejecutora PUE 0015-2016.

[EN] This paper presents a bio-inspired hybrid algorithm for shape detection applicable to solar estimation in solar power plants. The objective is to locate and characterise the shape of a cloud over a solar power plant based on low level irradiance measurement with a small fleet of Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) equipped with direct normal irradiance sensors. Toe hybrid algorithm takes inspiration and adapts ideas of the ant colony optimisation algorithm (ACO) and also uses a standard cover area algorithm, separating the field into two grids, one for each layer of the algorithm, to find the area affected by the cloud. Once the low irradiance zone is located by one of the UAVs, the others go to help it. This team delimits the cloud border using concepts of an image processing technique. Finally, the algorithm is tested by simulations., [ES] En este artículo se presenta un algoritmo híbrido bio-inspirado para la detección de formas aplicado a la estimación solar en plantas solares. Se tiene como objetivo localizar y caracterizar la forma de una nube sobre una planta solar basándose en medidas de niveles bajos de la irradiancia con una pequeña flota de vehículos aéreos no tripulados (UAVs en inglés) equipados con sensores capaces de medir la irradiancia directa normal. El algoritmo híbrido propuesto se inspira y adapta las ideas del algoritmo de optimización de colonia de hormigas (ant colony optimization, ACO) y también usa un algoritmo estándar de cobertura de área, separándose el campo de la planta solar en dos mallados, uno para cada capa del algoritmo, para encontrar el área afectada por la nube. Cuando un UAV localiza la zona de baja irradiancia, los otros van a ayudarle. Dicho equipo delimita el borde de la nube usando conceptos de técnicas de procesamiento de imágenes. Finalmente, se prueba el algoritmo propuesto mediante simulaciones., Este proyecto ha recibido fondos del European Research Council (ERC) en el marco del programa 'European Union's Horizon 2020 and innovation programme' (grant agreement No 789051).

Esta memoria contiene la información necesaria para realizar un robot móvil autónomo, que sea capaz de realizar un mapa del lugar donde esté trabajando, sin necesidad de ser controlado ni guiado por acciones externar, en un primer modo. Por otro lado, en un segundo modo, éste realizará la vigilancia del entorno mapeado, mediante unos micrófonos adheridos al mismo, simulando las acciones que realizaría un perro guardián, pero en este caso, la vigilancia estará a cargo de un perro guardián robótico. En este documento aparece toda la información en referencia al microcontrolador utilizado, como el motivo por el cual se ha apostado por él, como a los componentes incorporados ya sean sensores o actuadores, y su ubicación en el robot, para un correcto montaje. También constan en el documento breves explicaciones del funcionamiento de todos los componentes utilizados, y el conexionado de estos al microcontrolador, para un correcto funcionamiento. En resumen, mediante la lectura de esta memoria vas a ser capaz de realizar todo el montaje de un robot móvil desde cero, hasta la programación utilizada anexada al final del trabajo, el cual es funcional y a un coste muy bajo reflejado en el presupuesto, también expuesto en este documento. En conclusión, sólo se debería de haber incorporado una cámara capaz de transmitir vídeo o imagen en directo, para que cuando el robot se desplaza hasta la fuente de sonido detectada en el modo de vigilancia, el usuario sea capaz de saber la causa de éste. Esto acabaría de realizar correctamente la función de perro guardián robótico, ya que si la fuente de sonido se mueve, el robot se sigue desplazando hacia ella.

Este proyecto consiste en el diseño y creación de un robot de tipología diferencial, de dimensiones reducidas capaz de, mediante visión artificial 3D, identificar un marcador y realizar el seguimiento del mismo. El marcador a identificar y posteriormente a seguir, debe ser de un color a definir y tener una forma circular, ambas condiciones son necesarias para que el robot siga el objeto. Todo el sistema está montado en una Raspberry PI 3+ en la cual corre el sistema ROS, que utilizando el dispositivo Kinect de XBOX, obtiene las imágenes 3D que el sistema de control tiene que procesar

[ES] El Instituto de Automática e Informática Industrial (ai2) de la Universitat Politècnica de València (UPV) se encuentra desarrollando el proyecto europeo Safe, Efficient and Integrated Indoor Robotic Fleet for Logistic Applications in Healthcare and Commercial Spaces, denominado ENDORSE. El proyecto ENDORSE aspira a la introducción de robots móviles colaborativos en entornos de interior sanitarios a fin de ayudar los profesionales del sector en la elaboración de las tareas más repetitivas como, por ejemplo, en la medición básica de constantes vitales o el transporte de alimentos, medicinas u otros objetos de unas zonas a otras. Por otro lado, dicho proyecto se ocupa de varias áreas de investigación diferenciadas en las que participan diversas universidades y empresas europeas, entre ellas la UPV y la empresa valenciana Robotnik. El instituto ai2 se encarga, entre otras actividades, de resolver la tarea de Human-aware path planning algorithms, en la que se plantea la necesidad de implementar algoritmos que mejoren el sistema de navegación controlado por la aplicación central para el control de la flota robótica móvil a fin de evitar colisiones de los robots móviles con obstáculos y personas, así como que detecten y resuelvan bloqueos eventuales. Este Trabajo Final de Máster (TFM) trata de abordar la tarea gestionada por el instituto ai2 a partir del desarrollo de un algoritmo para la resolución de los problemas en la navegación entre múltiples robots mediante un control descentralizado que permita a los robots comunicarse entre sí. Los robots móviles colaborativos con los que se trabaja en el proyecto son los RB-1 Base de la empresa Robotnik y, para el desarrollo del control descentralizado, se utilizará ROS (Robot Operating System); el lenguaje de programación Python se emplea para obtener las lecturas de los diversos sensores que contienen los RB-1 Base, interpretar dichos datos y establecer las comunicaciones necesarias con la finalidad de conocer la localización de los robots y resolver los conflictos ocasionados durante la navegación., [EN] The Institute of Automática e Informática Industrial (ai2) of the Universitat Politècnica de València (UPV), is developing the European project Safe, Efficient and Integrated Indoor Robotic Fleet for Logistic Applications in Healthcare and Commercial Spaces, called ENDORSE Project. The ENDORSE project aims to introduce collaborative mobile robots in indoor healthcare environments. The purpose of the robots is to assist healthcare professionals in performing the most repetitive tasks, such as the basic measurement of vital signs or the transport of food, medicines or other objects from one area to another. On the other hand, this project deals with several differentiated research areas in which several European universities and companies are involved, including the UPV and the Valencian company Robotnik. The ai2 Institute is in charge, among other activities, of solving the task of Human-aware path planning algorithms. To solve this task, it is necessary to implement algorithms that improve the navigation system controlled by the central application for the control of the mobile robotic fleet. The goal is to avoid collisions of the mobile robots with obstacles and people, as well as to detect and resolve eventual deadlocks. This Masters dissertation tries to address the task managed by the ai2 Institute by developing an algorithm in order to solve problems in navigation system among multiple mobile robots through a decentralized control that allows the robots to communicate with each other. The collaborative mobile robots working on the project are RB-1 Base of the Robotnik company. Furthermore, for the development of decentralized control will be used ROS (Robot Operating System). The Python programming language is used to obtain the readings of the different sensors that contain RB-1 Base as well as to interpret these data and to establish the necessary communications for knowing the location of the robots and to solve the conflicts caused during the navigation., [CA] El Instituto de Automática e Informática Industrial (ai2) de la Universitat Politècnica de València (UPV) es troba desenvolupant el projecte europeu Safe, Efficient and Integrated Indoor Robotic Fleet for Logistic Applications in Healthcare and Commercial Spaces, denominat ENDORSE. El projecte ENDORSE aspira a la introducció de robots mòbils col·laboratius en entorns d’interior sanitaris per tal d’ajudar als professionals del sector en l’elaboració de les tasques més repetitives com, per exemple, en el mesurament bàsic de constants vitals o el transport d’aliments, medicines o altres objectes d’unes zones a unes altres. D’altra banda, aquest projecte s’ocupa de diverses àrees d’investigació diferenciades en les quals participen vàries universitats i empreses europees, entre elles la UPV i l’empresa valenciana Robotnik. L’institut ai2 s’encarrega, entre altres activitats, de resoldre la tasca de Human-aware path planning algorithms, en la qual es planteja la necessitat d’implementar algoritmes que milloren el sistema de navegació controlat per l’aplicació central per al control de la flota robòtica mòbil a fi d’evitar col·lisions dels robots mòbils amb obstacles i persones, així com que detecten i resolen bloquejos eventuals. Aquest Treball Final de Màster (TFM) tracta d’abordar la tasca gestionada per l’institut ai2 a partir del desenvolupament d’un algoritme per a la resolució dels problemes en la navegació entre múltiples robots mitjançant un control descentralitzat que permeta als robots comunicar-se entre ells. Els robots mòbils col·laboratius amb els quals es treballa en el projecte són els RB-1 Base de l’empresa Robotnik i, per al desenvolupament del control descentralitzat, s’utilitzarà ROS (Robot Operating System); el llenguatge de programació Python s’empra per obtenir les lectures dels diversos sensors que contenen els RB-1 Base, interpretar aquestes dades i establir les comunicacions necessàries amb la finalitat de conèixer la localització dels robots i resoldre els conflictes ocasionats durant la navegació.

En el trabajo actual se desarrolla el estudio, diseño e implementación de un sistema de movimientos programados para un brazo robótico tipo antropomórfico de 6 grados de libertad, con efector final tipo agarre (gripper), el cual permite manipular objetos hasta de 200g, el brazo robótico es controlado por medio de un controlador lógico programable (CLP) a través de una interfaz gráfica HMI (Human-Machine interface), la cual, permite al usuario establecer los movimientos deseados. El control de movimientos del brazo se realiza mediante cinemática inversa, ingresando la posición y orientación deseada del efector final, y su estado (abierto o cerrado). El sistema tiene como principio almacenar 2 trayectorias diferentes posibles en posiciones de memoria llamadas tareas; además, el sistema puede ejecutar 3 tareas diferentes en secuencia con un tiempo de 10 segundos entre cada una de ellas. Se implementan los protocolos de comunicación UDP y RFCOMM para la interacción del PLC con el microcontrolador transmisor de tareas y para este último con el microcontrolador receptor de tareas, que a su vez es encargado de ejecutar la resolución de la cinemática inversa del brazo manipulador y efectuar los movimientos con la secuencia de tareas dadas. El proyecto tiene una Metodología con las siguientes etapas: 0- Identificación de características y comportamientos mínimos. I- Realización de revisión bibliográfica y referencial. II- Selección, decisión y desarrollo. III- integración de los componentes del sistema. IV- Evaluación, análisis y seguimiento Pasantía institucional (Ingeniero en Electrónica y Telecomunicaciones)-- Universidad Autónoma de Occidente, 2019 Pregrado Ingeniero(a) en Electrónica y Telecomunicaciones

[Resumen] En este artículo se presenta un robot modular y de bajo coste, MARPABIOBOT (Modular Arduino ROS Printable Android Robot), que ya ha sido puesto a prueba con éxito como herramienta educativa en varios niveles educativos (colegio, instituto y universidad). Al ser hardware y software libre, basado en componentes de bajo coste y fácil accesibilidad, las posibilidades de aprendizaje que ofrece destacan sobre las de otros sistemas robóticos que están más orientados al aprendizaje de uno de los aspectos de la robótica (generalmente la programación) o limitan mucho la profundidad a la que se puede llegar al emplearlos. [Abstract] In this paper MARPABIOBOT, a modular low cost robot which has already been tested as a teaching tool at several educational levels (school, high school and university) is presented. As it is free hardware and software, based in low cost and easy to find and use components, the possibilities it offers stand out among other robotic systems that are usually oriented towards only one aspect of robotics (generally programming) or they are limited in the depth they allow the students to arrive. Ministerio de Economía, Industria y Competitividad; DPI2017-86372-C3-1-R Comunitat Valenciana; GVAPROMETEO/2016/066 Comunitat Valenciana; IDIFEDER/2018/013 Universitat Jaume I; UJI B2018-34

[Resumen] Las redes de sensores inalámbricas constituyen un complemento en diversas aplicaciones robóticas, como es el caso de las misiones de búsqueda y rescate. En este caso, la capacidad de las redes de sensores inalámbricas para obtener información en la cercanía de la zona de interés, su persistencia, y su capacidad para añadir sensores a vehículos constituyéndolos en nodos móviles, puede aportar a los equipos robóticos información que puede facilitar su misión. No obstante, la integración entre robots y redes de sensores inalámbricas es compleja, y debe prestar especial atención a aspectos como la cobertura, particularmente en el caso de nodos móviles. Este trabajo describe una red de sensores inalámbrica con comunicaciones en malla como alternativa a este problema. La red se basa además en elementos de hardware y software abierto, dando lugar a un sistema de tamaño, peso y coste reducido que facilita contar con un elevado número de nodos. El código y la documentación del sistema presentado en este artículo está disponible en https://github.com/jjflozano/WSNs. [Abstract] Wireless sensor networks are a complement to various robotic applications, such as search and rescue missions. In this case, the ability of wireless sensor networks to obtain information close to the area of interest, their persistence, and their ability to add sensors to vehicles by constituting them into mobile nodes, can provide the robotic teams with information that can facilitate their missions. However, the integration between robots and wireless sensor networks is complex. It must pay special attention to aspects such as coverage, particularly in the case of mobile nodes. This paper describes a wireless sensor network with mesh communications as an alternative to this problem. The network is based on elements of open hardware and open software, resulting in a system of reduced size, weight and cost that facilitates increasing the number of available nodes

[ES] En los últimos años el control de robots en general y la navegación de robots móviles en particular es un área de interés para investigadores y desarrolladores industriales. De esta forma, si se aborda el control cinemático de robots móviles se pueden encontrar diversas estrategias de control que resuelven el control de trayectorias y el control de caminos. En la primera clase de controladores la posición y la orientación del robot está en función del tiempo, mientras que en la segunda clase de controladores el robot debe seguir una descripción geométrica del camino que debe seguir el robot, de manera que el tiempo no se considera como variable. En el presente Trabajo Fin de Grado se propone desarrollar controladores cinemáticos de trayectorias para robots móviles. Los controladores que se proponen utilizar están basados en métodos numéricos de álgebra lineal. Se trata de un conjunto de técnica novedosas que son muy prometedoras puesto que permiten abordar problemas complejos con un coste computacional reducido. Además, para confirmar la viabilidad de los mismos, han sido implementados en robots móviles diferenciales. Para introducir al lector en el proyecto, se describen los objetivos del mismo así como la motivación que supone llevarlo a cabo. Se hace mención al pasado, presente, y futuro de la robótica, junto con el mercado que hoy en día ya ha conseguido y el potencial del mismo. También se hace un breve repaso de la historia de la robótica y se hace una clasificación morfológica de los robots. Una vez introducido el lector, se expone la estrategia de control a seguir y se describen minuciosamente los nuevos controladores a utilizar, así como todas las herramientas matemáticas requeridas en el proyecto. Tras el desarrollo teórico, es momento de pasar al desarrollo práctico del proyecto. En primer lugar, se hace una presentación del material y del software utilizado. Posteriormente, se explica el procedimiento seguido para llevar a cabo la simulación del robot, así como las mejoras introducidas con los integradores. Tras esto, se exponen los códigos programados en las dos plataformas utilizadas y la generación de distintas trayectorias. Al finalizar el trabajo práctico, se entra en la exposición de resultados y el análisis de los mismos. Se muestran varias figuras ilustrativas y se proponen una serie de trabajos futuros que surgen tras la finalización con éxito de este proyecto. Por último se adjunta, como en cualquier proyecto de ingeniería, el presupuesto del proyecto., [EN] In recent years, robot control in general and mobile robot navigation in particular has become an area of interest for researchers and industrial developers. In this way, if you approach the kinematic control of mobile robots you can find different control strategies that solve the control of trajectories and the control of paths. In the first controller class the position and orientation of the robot is time-dependent, while in the second controller class the robot must follow a geometrical description of the path the robot must follow, so that time is not considered a variable. In this Final Degree Project, the proposal is to develop kinematic trajectory controllers for mobile robots. The controllers that are proposed are based on numerical methods of linear algebra. This is a new set of techniques that are very promising because they allow us to tackle complex problems at a reduced computational cost. In addition, to confirm their feasibility, they have been implemented in mobile differential robots. To introduce the reader to the project, the objectives and the motivation in carrying it out are described. Mention is made of the past, present and future of robotics, along with the market it has already achieved today and its potential. The history of robotics is also briefly reviewed and a morphological classification of robots is made. Once the reader is introduced, the control strategy and the controllers themselves are explained thoroughly, as well as all the mathematical tools required in the project. After having exposed the theoretical development, it is time to move on the practical development of the project. First, a presentation of the material and software used is made. Afterwards, the procedure followed to carry out the simulation of the robot is explained, as well as the improvements that integrators confer. After this, the codes programmed in both robots and the generation of several trajectories are exposed. At the end of the practical work, the results are presented and analyzed. Several illustrative figures are shown and a series of future works that emerge after the successful completion of this project are proposed. Finally, as in any engineering project, the budget of the project is attached.

Este trabajo de grado abarca la selección, realización, simulación e implementación de un algoritmo de planificación de trayectorias para robots reales, uno de arquitectura diferencial y uno de arquitectura Cuadrúpedo, analizando sus ventajas, es decir, comparando varios algoritmos respecto al tiempo de ejecución, camino más óptimo, recursos necesarios para su ejecución sobre diferentes ambientes virtuales creados para su simulación. This degree work includes the achievement, simulation and implementation of a path planning algorithm for real robots of different architectures, analyzing their advantages, i.e., comparing several algorithms regarding runtime, optimal path resources needed for execution on different virtual environments created for simulation. Pregrado

En el presente trabajo de investigación se diseñó, implemento y desarrollo un algoritmo como estrategia, para el trabajo de dos robots móviles homogéneos, en el desarrollo de una tarea de manera colaborativa. El trabajo comenzó por el diseño de un robot omnidireccional en su parte estructural, mecánica, electrónica y programación, al tener el CAD del robot se simulo en el programa Webots® para crear el algoritmo de comportamiento y ejecución en el desarrollo de la tarea determinada. Se diseño un sistema multi-agente compuesto de 3 agentes que son dos robots omnidireccionales y un software supervisor, se comandó el sistema utilizando técnicas de Inteligencia Artificial clásica, utilizando capas híbridas que están compuesta de capas reactiva y deliberativa. TABLA DE CONTENIDO 2 ÍNDICE DE ILUSTRACIONES 5 ÍNDICE DE TABLAS 9 AGRADECIMIENTOS 10 RESUMEN 11 CAPÍTULO I 12 INTRODUCCIÓN 12 1.1 DEFINICIÓN DEL PROBLEMA 13 1.2 OBJETIVO GENERAL 13 1.3 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 13 1.4 JUSTIFICACIÓN 14 1.5 ALCANCE O DELIMITACIÓN DE LA PROPUESTA 14 1.6 METODOLOGÍA 15 CAPÍTULO II 17 MARCO REFERENCIAL 17 2.1 ANTECEDENTES 17 2.2 MARCO TEÓRICO 21 2.2.1 Robótica móvil 21 2.2.2 Robótica colaborativa 23 2.2.2.1 Ambientes colaborativos 24 2.2.3 Agentes 24 2.2.3.1 Clasificación de los Agentes 24 2.2.3.2 Sistemas multi-agentes. 25 2.2.3.3 Arquitectura de los RMAS 27 2.2.3.4 Características de un sistema multi-agente 27 2.2.3.5 Tipos de un sistema multi-agente 27 2.2.3.6 Agentes robóticos colaborativos 28 2.2.3.7 Diseño de grupos o enjambres de robots 28 2.2.4 Sistemas Colaborativos 29 2.2.5 Inteligencia artificial 31 CAPÍTULO III 35 DISEÑO MECATRÓNICO 35 3.1 METODOLOGÍA PARA EL DISEÑO MECATRÓNICO 35 3.1.1 Concepto de Operación 36 3.1.2 Requisitos del sistema mecánico y estructural. 36 3.2 DISEÑO DETALLADO DE LA PARTE MECÁNICA Y ESTRUCTURAL 37 3.2.1 Software de Diseño Mecánico (SolidWorks®) 37 3.2.2 Selección de componentes estructurales de diseño del robot homogéneo 38 3.2.3 Diseño del prototipo No 1 Robot Diferencial 41 3.2.4 Diseño del prototipo No 2 Robot omnidireccional 41 3.3 DISEÑO DETALLADO PARTE ELECTRÓNICA DEL ROBOT MÓVIL 004. 49 3.3.1 Tarjeta de desarrollo 49 3.3.2 Sensores de contacto 51 3.3.3 Módulo de comunicación 52 3.3.4 Actuadores 53 3.4 DISEÑO DEL ALGORITMO COLABORATIVO 56 3.4.1 Percepción visual (visión de maquina) 56 3.4.2 Orientación de los robots y objeto 58 3.4.3 Corrección del ángulo 59 3.4.4 Posición de acoplamiento 61 3.4.5 Subprograma de acoplamiento 63 3.4.6 Subprograma de la trayectoria de los robots al objetivo 65 3.4.7 Subprograma de Orientación de la plataforma 67 3.4.8 Subprograma de la trayectoria de la plataforma al punto de entrega 69 CAPITULO IV 71 SIMULACIÓN 71 4.1 SOFTWARE DE SIMULACIÓN DE ROBÓTICA WEBOTS® 71 4.2 TUTORIALES DESARROLLADOS WEBOTS® 72 4.3 DESARROLLO DE LA SIMULACIÓN DE TRABAJO COLABORATIVO 80 4.3.1 Simplificación del modelo en SolidWorks 80 4.3.2 Nuevo sistema de coordenadas del CAD 81 4.3.3 Importación del CAD a software de simulación 82 4.3.4 Ensamble de los robots en la simulación 86 4.3.5 Capas de desarrollo del software 89 4.3.5.1 Fase 1 90 4.3.5.1.1 Capa reactiva de los robots 91 4.3.5.1.2 Capa deliberativa del supervisor 91 4.3.5.2 Fase 2 91 4.3.5.2.1 Capa reactiva de los robots 92 4.3.5.2.2 Capa deliberativa del supervisor 93 4.3.5.3 Fase 3 93 4.3.5.3.1 Capa reactiva de los robots 94 4.3.5.3.2 Capa deliberativa del supervisor 94 CAPITULO V 96 IMPLEMENTACIÓN 96 5.1 CONSTRUCCIÓN DEL MODELO ESTRUCTURAL, MECÁNICO Y ELECTRÓNICO. 96 5.2 DESARROLLO DEL SISTEMA MULTI-AGENTE 99 5.2.1 Programa del Agente Supervisor 100 5.2.1.1 Forma de captura de la posición de los robots en la visión de maquina 100 5.2.1.2 Capa deliberativa del Agente Supervisor 100 5.2.2 Programa de los Agentes Robot Azul y Robot Rojo 101 5.2.2.1 Capa reactiva de los robots 101 5.3 COSTOS DE LA IMPLEMENTACIÓN DE LOS ROBOTS 103 CAPITULO VI 104 PRUEBAS Y RESULTADOS 104 6.1 PROGRAMA DE IDENTIFICACIÓN DE COLORES 104 6.2 PROGRAMA DEL AGENTE SUPERVISOR 105 6.3 RESULTADOS DE LAS TRAYECTORIAS DE LOS ROBOTS VS TIEMPO 112 6.3.1 Trayectorias directas 112 6.3.2 Cruce de trayectorias 114 CONCLUSIONES 117 BIBLIOGRAFÍA 121 ANEXOS 124 ANEXO 1: PLANO DE ROBOTS Y PIEZAS. 124 ANEXO 2: PROGRAMA EN C DE LOS ROBOTS AZUL Y ROJO 125 In this research work an algorithm was designed, implemented and developed as a strategy, for the work of two homogenous mobile robots, in the development of a task in a collaborative way. The work began with the design of an omnidirectional robot in its structural, mechanical, electronic and programming part, since the CAD of the robot was simulated in the Webots® program to create the algorithm of behavior and execution in the development of the determined task. A multi-agent system composed of 3 agents that are two omnidirectional robots and a supervisory software was designed, the system was commanded using classical Artificial Intelligence techniques, using hybrid layers that are composed of reactive and deliberative layers. Pregrado

Este artículo presenta el análisis y la metodología de implementación de la técnica de localización de raíces de sistemas dinámicos para la planeación de rutas libres de obstáculos para robots móviles. En primera instancia, se realiza un análisis e identificación del comportamiento morfológico de las trayectorias en dependencia de la ubicación de las raíces en el plano complejo, identificándose el tipo de trayectorias curvas y la característica de atracción y repulsión de estas en presencia de otras raíces, de forma similar al obtenido con la técnica de cargas de potencial artificial. Se plantea una metodología para implementación de esta técnica para la planeación de rutas de robots móviles, partiendo de tres métodos diferentes de ubicación de las raíces para los obstáculos presentes en el escenario. Dichas técnicas varían dependiendo de los puntos clave del obstáculo que son seleccionados para las raíces, tales como los bordes, los cruces con las trayectoria original, el centro y los vértices. Finalmente, se realiza un análisis de funcionamiento de la técnica en general y de la efectividad cada uno de los métodos evaluados, bajo 20 pruebas para cada uno, obteniendo un valor del 65% para el método seleccionado. También se proponen modificaciones o posibles mejoras a la metodología propuesta. This paper shows the analysis and the implementation methodology of the technique of dynamic systems roots location used in free-obstacle path planning for mobile robots. First of all, the analysis and morphologic behavior identification of the paths depending on roots location in complex plane are performed, where paths type and their attraction and repulsion features in the presence of other roots similarly to the obtained with artificial potential fields are identified. An implementation methodology for this technique of mobile robots path planning is proposed, starting from three different methods of roots location for obstacles in the scene. Those techniques change depending on the obstacle key points selected for roots, such as borders, crossing points with original path, center and vertices. Finally, a behavior analysis of general technique and the effectiveness of each tried method is performed, doing 20 tests for each one, obtaining a value of 65% for the selected method. Modifications and possible improvements to this methodology are also proposed.

[Resumen] Este trabajo presenta un prototipo de sistema de monitorización remoto que aúna una plataforma móvil con cámara remota y unas gafas de realidad virtual. El sistema implementa un bucle de percepción-acción gracias a los sensores de posición de las gafas VR, por un lado para ofrecer una imagen correctamente posicionada al usuario, y por el otro para controlar el dispositivo remoto (en este caso un pan-tilt) hacia el punto de visión del usuario. El sistema se ha desarrollado mediante las librerías de software libre para realidad virtual (OSVR) y robótica (ROS), lo cual hace que esta prueba de concepto sea fácil de utilizar o replicar e integrar en otros proyectos [Abstract] This work presents a prototype for remote surveillance or monitoring. It joins a mobile platform equipped with a camera and a virtual reality headset to display and control the monitoring. The system consists of a action-perception loop, which thanks to the sensors on the headset achieves two main goals: 1) displays a immersive view of the remote camera view to the user, 2) allows the user to control the remote camera (in the case of our prototype through a pan-tilt) to point to the direction that the user head-motion indicates. The system has been developed integrated with open-source libraries for VR headsets (OSVR) and Robotics (ROS), which makes this proof of concept easy to replicate and integrate in other works. Ministerio de Economía y Competitividad; DPI2015-69376-R Universidad de Zaragoza; UZCUD2017-TEC-06 Gobierno de Aragón; Grupo DGA T45 17R

Treball subvencionat pel Programa Nacional de Becas y Crédito Educativo (PRONABEC) i el Ministerio de Educación del Gobierno de la Republica de Perú El presente documento pretende explicar a detalle el desarrollo del Proyecto Final de Master para la titulación de “Master Universitario en Ingeniería de Sistemas Automáticos y Electrónica Industrial”. Se diseñó, desarrolló e implementó un robot omnidireccional escáner 2D de tres ruedas suecas, controlado por radiofrecuencia a través del ordenador con el cual se controla el movimiento del robot y se obtiene el mapa del entorno a través del sensor escáner. El presente proyecto se divide en tres secciones, la primera sección hace referencia al robot omnidireccional, incluyendo etapa de potencia, control y comunicación, para ello se realiza una descripción general de los materiales por cada etapa, entrando en detalle en el lenguaje de programación, código fuente y cálculos matemáticos en base a la cinemática del robot. La segunda parte gira en torno al sistema de recolección de datos y desarrollo de mapas del escáner 2D, el uso de software, entornos de desarrollo SDK y framework propios del fabricante y desarrollado por particulares o desarrolladores (valga la redundancia) para realizar la correcta integración entre las etapas. La tercera y última parte consiste en una interfaz gráfica de usuario realizando funciones de lectura y control desarrollado en el ordenador con el propósito de implementar un centro de monitorio a través de la comunicación por radiofrecuencia y Wifi por red LAN. A través de la integración de las tres etapas anteriormente mencionadas se logra obtener un correcto mapeo de puntos por el sensor escáner para así lograr el mapa del entorno del robot omnidireccional para propósitos de navegación.

[EN] This paper aims to describe Lázaro, which is a small mobile robot that has an arm designed especially to provide an additional contact point with the ground that can be used to improve the tipover stability and to overcome obstacles. Specifically, the description of the mechanical structure and electronic components for perception, communication and control is discussed. Subsequently, the operating characteristics of the robot are reviewed in terms of kinematics, control architecture, operating modes and interface. Finally, a description of some performance tests is presented., [ES] Este artículo tiene por objetivo describir a Lázaro, el cual es un pequeño robot móvil que posee un brazo diseñado especialmente para propiciar un punto adicional de contacto con el suelo que puede utilizarse para mejorar la estabilidad al vuelco y superar obstáculos. Específicamente, se aborda la descripción de la estructura mecánica así como los componentes electrónicos destinados a percepción, comunicación y control. Posteriormente, se revisan las características de funcionamiento de este robot, en cuanto a su cinemática, arquitectura de control, modos de operación e interface. Finalmente, se hace una descripción de algunas pruebas de funcionamiento., Este trabajo ha sido financiado parcialmente por el Decanato de Investigación de la Universidad Nacional Experimental del Táchira con el proyecto 01-020-2010. Además, por el proyecto español DPI 2015-65186-R de la CICYT, el proyecto andaluz PE2010 TEP-6101 y la Asociación Universitaria Iberoamericana de Postgrado (AUIP). .

Development of real-time object detection algorithms based on machine learning techniques in the context of personal robotic assistants This project come up from the idea of giving to the current and future domestic robots a tool that allows them to place properly inside a home and adapt their behaviour, adjusting it to the activities and requirements of each different room of a home. Nowadays the Smartphones availability ?that have a powerful multicore processors and multiple sensors, one or two cameras included? can allow to integrate this kind of devices as an integrated part of a domestic robotic assistant. Given the above, it has been decided to use, among others, these integrated cameras as an essential part of the robot perception system. In agreement with these aims, it has been developed a program able to identify the room type where the user stays through the detection of different key objects. After that, an extensive database with images of objects and multiple scenarios to be identified has been created, from the images collected for the training and testing of the detectors and room identification program as well. In addition, to reduce the complexity of the process to generate detectors using Open CV tools, a program that automatizes this process has been made, providing assistance and reducing the steps to take, as well as avoiding the most common mistakes, supervising the format compatibility and creating the necessary files for training detectors. For proper room identification, a method of decision from the previous key objects detection has been created, as well as a method that would allow the robot to calibrate and adjust automatically, autonomously and in real time, the parameters of the detectors according to the results. At last, both the testing program for the detectors and the final identification rooms program made for PC have been also applied to an Android application, thus taking up the initial idea of giving this tool to the personal assistant that nowadays everyone has: the Smartphone. Este proyecto surge de la idea de dar, a los actuales y futuros robots domésticos, una herramienta con la que puedan ubicarse correctamente dentro del hogar y poder así adaptar su comportamiento, adecuándolo a las actividades y requerimientos de cada una de las distintas habitaciones de una casa. Hoy en día la disponibilidad de los Smartphones ?que disponen de un potente procesador multi-núcleo, además de múltiples sensores, incluyendo una o dos cámaras? puede permitir integrar este tipo de dispositivos como parte integral de un asistente robótico doméstico. Es por esto que se ha decidido utilizar, entre otros, su cámara integrada como parte esencial del sistema de percepción del robot. De acuerdo con estos objetivos, se ha realizado en primer lugar un programa capaz de identificar el tipo de estancia en la que se encuentra el usuario, a partir de la previa detección de ciertos objetos clave. Posteriormente, se ha creado una amplia base de datos con imágenes de los objetos y de los múltiples escenarios a identificar, a partir de las imágenes recopiladas para el entrenamiento y el testeo, tanto de los detectores como del programa de identificación de estancias. Además, para reducir la complejidad del proceso de generación de detectores, mediante las herramientas de OpenCV, se ha realizado un programa que automatiza el proceso, dando asistencia y reduciendo los pasos a realizar, evitando los errores más comunes y supervisando la compatibilidad de formatos y la creación de los archivos necesarios para realizar el entrenamiento de los detectores. Para la correcta identificación de estancias, se ha diseñado un método de decisión, a partir de la detección previa de los objetos clave, además de un método que permitiría al mismo robot calibrar y reajustar, de forma automática, autónoma y a tiempo real, los parámetros de los detectores según los resultados obtenidos. Por último, tanto el programa de testeo de los detectores como el programa final de identificación de estancias, realizados para PC, se han trasladado a una aplicación Android, retomando así la idea inicial de dar esta herramienta al asistente personal que ya todo el mundo tiene, el Smartphone. Aquest projecte sorgeix de la idea de donar, als actuals i futurs robots domèstics, una eina a partir de la qual es puguin ubicar correctament en una llar i poder, així, adaptar el seu comportament, adequant-lo a les activitats i requeriments de cada una de les habitacions d'una casa. Avui en dia la disponibilitat dels Smartphones ?que disposen d'un potent processador multi-nucli, a més de múltiples sensors, incloent una o dues càmeres- pot permetre integrar aquests tipus de dispositius com a part integral d?un assistent robòtic domèstic. És per això que s'ha decidit emprar, entre d?altres, la seva càmera integrada com a part essencial del sistema de percepció del robot. D?acord amb aquests objectius, s'ha realitzat en primer lloc un programa capaç d'identificar el tipus d'estança en la que es troba l'usuari, a partir de la prèvia detecció de certs objectes clau. Posteriorment, s'ha creat una amplia base de dades amb imatges dels objectes i dels múltiples escenaris a identificar, a partir de las imatges recopilades per l'entrenament i el test, tant dels detectors com del programa d'identificació d'estances. A més, per reduir la complexitat del procés de generació de detectors, mitjançant les eines de OpenCV, s'ha realitzat un programa que automatitza el procés, donant assistència i reduint els passos a realitzar, evitant els errors més comuns i supervisant la compatibilitat de formats i la creació dels arxius necessaris per a realitzar el entrenament dels detectors. Per a la correcta identificació d'estances, s'ha dissenyat un mètode de decisió, a partir de la detecció prèvia dels objectes claus, a més d'un mètode que permetrà al propi robot calibrar i reajustar, de forma automàtica, autònoma i en temps real, els paràmetres dels detectors segons els resultats obtinguts. Per últim, tant el programa de test dels detectors com el programa final d'identificació d'estances, realitzats per a PC, s'han traslladat a una aplicació Android, reprenent així la idea inicial de donar aquesta eina a l?assistent personal que tothom ja té, l'Smartphone.

[EN] This paper intends to work with the configuration and programming of a differential GPS for navigation of mobile robots and light vehicles. The system consists of a base station and a receiver system embarks on the vehicle. The vehicle control system can access sensor information to locate and make navigating autonomously, [ES] En este trabajo se propone trabajar con la configuración y la programación de un GPS diferencial para la navegación de robots móviles y vehículos ligeros. El sistema está compuesto por una estación base y un sistema receptor que se embarca en el vehículo. El sistema de control del vehículo podrá acceder a la información del sensor para poder ubicarse y realizar la navegación de forma autónoma

[EN] This work will propose first to study and analyze different models of friction. Further, the identification of the models of friction parameters will be done. Finally, different nonlinear controllers that are able to compensate for this phenomenon will be designed. To do this work, different mobile robots available in the Department will be used., [ES] En este trabajo se propone primero estudiar y analizar diferentes modelos de fricción. Posteriormente se trabajará con la identificación de los parámetros de los modelos de fricción. Por último, se diseñarán diferentes controladores no lineales que sean capaces de compensar dicho fenómeno. Para ello se trabajará con diferentes robots móviles disponibles en el Dpto.

[EN] To Develop a wireless sensor network between vehicles. The network will allow report problems or hazards that may appear on the road to efficient and robust manner, developing protocols for ad-hoc communications for this purpose, to try to prevent accidents. First, an evaluation of proposals will be done through simulation and later on real nodes that are appropriate in light of the results of the obtained simulations. Finally, a study will be done for the information transmission between vehicles, [ES] Desarrollar una red inalámbrica sensores entre vehículos que permita la informar sobre problemas o peligros que puedan aparecer en la carretera de manera eficiente y robusta, desarrollándose protocolos de comunicaciones ad-hoc para tal efecto, para tratar de evitar los accidentes. En primer lugar se realizará una evaluación de las propuestas mediante simulación y posteriormente sobre nodos reales que sean adecuados en función de los resultados de las campañas de simulación, estudiándose finalmente su aplicación en la transferencia de información entre los vehículos móviles

Este proyecto dota a un caminador inteligente desarrollado por el departamento de ESAII, el i-Walker, de la capacidad de localizarse y crear un mapa del entorno.

Este proyecto abarca todo el proceso de configuración de un robot comercial (Neato XV-Essential) para poder controlarlo de forma remota mediante conexión inalámbrica y la implementación de diversos entornos de control para su uso en docencia (Matlab y Simulink).

This Project is about the fault detection and isolation with a tolerant control for autonomous mobile robot systems. The omnidirectional robot model is developed to obtain a benchmark that can be implemented as a simulator. The model obtained is non-linear, multivariable and unstable, thus the design of a controller is required. In order to make the system robust in front of faults we add an observer system to estimate the behavior of the plant and detect, if is possible, the system fault. Once detected the error system proceeds to isolate and perform a tolerant control to achieve the goals with virtual sensors and virtual actuators

[ANGLÈS] In this master thesis, has been done a detailed study of the mechanical architecture, electrical, electronic and software to build a mobile robot that possesses the ability to reconstruct the path followed by taking data from an inertial sensor and applying tools is software for processing that data. Throughout this report, has been analyzed some theoretical aspects for the design and construction of a mobile robot as well as theoretical aspects of inertial navigation, base for the reconstruction of the paths followed by the robot using for that inertial measurement data taken by the system. Later, has been detailed the process of creating prototypes and informatic application that may be used in the future development of a mobile autonomous system capable of reconstructing trajectories and the subsequent testing and validation of these tools. Finally, on this paper, has been done a reflect on the validity or not of all the developments that are detailed along it, and how all thing here presented can be implemented for future creation of mobile robots with capacity for reconstruction of trajectories and even develop inertial navigation applications. [CASTELLÀ] En esta tesis de máster se hace un estudio detallado de la arquitectura mecánica, eléctrica, electrónica y de software de la construcción de un robot móvil que posea la capacidad de reconstruir la trayectoria que ha seguido tomando datos de un sistema de sensorización inercial y aplicando herramientas de software para el tratamiento de esos datos. A lo largo de esta memoria se analizarán en primer lugar algunos aspectos teóricos para el diseño y construcción de un robot móvil así como aspectos teóricos de la navegación inercial, base en la que se fundamenta la reconstrucción de las trayectorias seguidas por el robot a partir de datos de medidas inerciales. Posteriormente, se detallarán los procesos de creación de prototipos y de aplicaciones informáticas que se podrán utilizar en un futuro desarrollo de un sistema autónomo móvil con capacidad de reconstrucción de trayectorias, así como su posterior puesta a prueba y validación de dichas herramientas. Para terminar, en este documento se hace una reflexión de la validez o no de todos los desarrollos que se detallan a lo largo del mismo, y de cómo lo aquí expuesto puede ser implementado para la creación de robots móviles con capacidad para la reconstrucción de trayectorias e incluso de desarrollar aplicaciones de navegación inercial. [CATALÀ] En aquesta tesi de màster es fa un estudi detallat de l’arquitectura mecànica, elèctrica, electrònica i de programari de la construcció d’un robot mòbil que tingui la capacitat de reconstruir la trajectòria que ha seguit prenent dades d’un sistema de sensorització inercial i aplicant eines de programari per al tractament d’aquestes dades. Al llarg d’aquesta memòria s’analitzaran en primer lloc alguns aspectes teòrics per al disseny i construcció d’un robot mòbil així com aspectes teòrics de la navegació inercial, base en què es fonamenta la reconstrucció de les trajectòries seguides pel robot a partir de dades de mesures inercials. Posteriorment, es detallaran els processos de creació de prototips i d’aplicacions informàtiques que es podran utilitzar en un futur desenvolupament d’un sistema autònom mòbil amb capacitat de construcció de trajectòries, així com la seva posterior posada a prova i validació d’aquestes eines. Per acabar, en aquest document es fa una reflexió de la validesa o no de tots els desenvolupaments que es detallen al llarg del mateix, i de com el d’aquí exposat pot ser implementat per a la creació de robots mòbils com capacitat per a la reconstrucció de trajectòries i fins i tot de desenvolupar aplicacions de navegació inercial.

Este artículo presenta el diseño de un algoritmo basado en redes neuronales en tiempo discreto para su aplicación en robótica móvil. También se muestran las condiciones de estabilidad y una evaluación de los resultados. El robot móvil en el cual se aplicó el algoritmo neural posee 2 controladores en cascada, uno para la cinemática y otro para la dinámica; ambos controladores están basados en la linealización por realimentación. El controlador de la dinámica solo posee la información de la dinámica nominal (parámetros). La red neuronal de compensación se adapta para reducir las perturbaciones ocasionadas por las variaciones en la dinámica y las incertidumbres existentes en el modelo, y esas diferencias en la dinámica entre el modelo nominal y el real son aprendidas por una red neuronal RBF (funciones de base radial) usando el filtro de Kalman extendido para el ajuste de los pesos de salida de las funciones de base radial. El algoritmo de compensación neuronal es eficiente, ya que el costo computacional es menor que el necesario para aprender la totalidad de la dinámica y al mismo tiempo posee la robustez que podría aprender la totalidad de la dinámica en caso de fallo del controlador dinámico. En este trabajo se muestra un análisis de estabilidad del algoritmo neuronal adaptable, y además se comprueba que los errores de control están acotados en función del error de aproximación de la red neuronal RBF. Se muestran resultados de experimentación sobre un robot móvil que prueban la viabilidad práctica y el rendimiento para el control de los mismos. This paper presents the design of an algorithm based on neural networks in discrete time for its application in mobile robots. In addition, the system stability is analyzed and an evaluation of the experimental results is shown. The mobile robot has two controllers, one addressed for the kinematics and the other one designed for the dynamics. Both controllers are based on the feedback linearization. The controller of the dynamics only has information of the nominal dynamics (parameters). The neural algorithm of compensation adapts its behaviour to reduce the perturbations caused by the variations in the dynamics and the model uncertainties. Thus, the differences in the dynamics between the nominal model and the real one are learned by a neural network RBF (radial basis functions) where the output weights are set using the extended Kalman filter. The neural compensation algorithm is efficient, since the consumed processing time is lower than the one required to learning the totality of the dynamics. In addition, the proposed algorithm is robust with respect to failures of the dynamic controller. In this work, a stability analysis of the adaptable neural algorithm is shown and it is demonstrated that the control errors are bounded depending on the error of approximation of the neural network RBF. Finally, the results of experiments performed by using a mobile robot are shown to test the viability in practice and the performance for the control of robots. Fil: Rossomando, Francisco Guido. Universidad Nacional de San Juan. Facultad de Ingeniería. Instituto de Automática; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina Fil: Soria, Carlos Miguel. Universidad Nacional de San Juan. Facultad de Ingeniería. Instituto de Automática; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina Fil: Carelli Albarracin, Ricardo Oscar. Universidad Nacional de San Juan. Facultad de Ingeniería. Instituto de Automática; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina

Proyecto final de carrera presentado por Ely Repiso Polo en la Escola Tècnica Superior d'Engyneria de Telecomunicació de Barcelona de la UPC., In this project is presented an approach to laser-based people tracking using a multi-hypothesis tracker that detects and tracks legs separately with Kalman filters, constant velocity motion models, a multi-hypothesis data association strategy, beside an extension of this multi-hypotesis tracker adding data fusion from different detectors. For the multi-hypothesis tracker people are defined as high-level tracks consisting of two legs that are found with little model knowledge, and for fusion people are defined by laser detections, vision detections and others. We extend the data association so that it explicitly handles track confirmation, deletions and fusion of information from different sensors in addition to detections. Additionally, we adapt the corresponding probabilities in a situation-dependent fashion so as to reflect the fact that in those systems appears many false alarms that are bad for the good association of real persons, and furthermore adapt the probabilities to taking in account that our laser detection system has not always have people detections. Also adapt the probabilities to add fusion of data from different detectors to better differentiate a specific person that would be the person that interact with the robot. In this project also presents an obstacle detector using a vertical laser for filtering laser detections of the floor obtained by a horizontal laser detector in punctual moments of robot inclinations due to the Segway that the robots used. These detections of the floor is suitable filter them because they can introduce false detections of people who can introduce errors in the detection of the real people who follow the tracker. The experimental results in matlab demonstrated how the obstacle detector performs a good detection of floor, walls and ramps. And the experimental results in matlab for the tracker demonstrated how the tracker implemented performs a more accurate tracking behavior in terms of people association errors in crosses between persons and number of track losses in similar situations. Furthermore, this experimental results in matlab shows that is possible incorporate the fusion of detections form different people detectors in the tracking algorithms. Finally, the results carried out in front of different obstacles using a mobile robot Dabo showed how the obstacle detector detect the floor and walls and perform a filter of the horizontal laser eliminating bad detections of the floor by this laser, because this detections are bad for the punctual appearance of false alarms in this situations. Furthermore, the experimental results carried out in different indoor and outdoor environments using a mobile robot Dabo illustrate that our tracking approach can robustly and efficiently track multiple people even in situations of high levels of false alarm detection and high levels of losses of detections by our laser detector system.

In this project is presented an approach to laser-based people tracking using a multi-hypothesis tracker that detects and tracks legs separately with Kalman filters, constant velocity motion models, a multi-hypothesis data association strategy, beside an extension of this multi-hypotesis tracker adding data fusion from different detectors. For the multi-hypothesis tracker people are defined as high-level tracks consisting of two legs that are found with little model knowledge, and for fusion people are defined by laser detections, vision detections and others. We extend the data association so that it explicitly handles track confirmation, deletions and fusion of information from different sensors in addition to detections. Additionally, we adapt the corresponding probabilities in a situation-dependent fashion so as to reflect the fact that in those systems appears many false alarms that are bad for the good association of real persons, and furthermore adapt the probabilities to taking in account that our laser detection system has not always have people detections. Also adapt the probabilities to add fusion of data from different detectors to better differentiate a specific person that would be the person that interact with the robot. In this project also presents an obstacle detector using a vertical laser for filtering laser detections of the floor obtained by a horizontal laser detector in punctual moments of robot inclinations due to the Segway that the robots used. These detections of the floor is suitable filter them because they can introduce false detections of people who can introduce errors in the detection of the real people who follow the tracker. The experimental results in matlab demonstrated how the obstacle detector performs a good detection of floor, walls and ramps. And the experimental results in matlab for the tracker demonstrated how the tracker implemented performs a more accurate tracking behavior in terms of people association errors in crosses between persons and number of track losses in similar situations. Furthermore, this experimental results in matlab shows that is possible incorporate the fusion of detections form different people detectors in the tracking algorithms. Finally, the results carried out in front of different obstacles using a mobile robot Dabo showed how the obstacle detector detect the floor and walls and perform a filter of the horizontal laser eliminating bad detections of the floor by this laser, because this detections are bad for the punctual appearance of false alarms in this situations. Furthermore, the experimental results carried out in different indoor and outdoor environments using a mobile robot Dabo illustrate that our tracking approach can robustly and efficiently track multiple people even in situations of high levels of false alarm detection and high levels of losses of detections by our laser detector system.

[ES] El objetivo de este artículo es la presentación de un sistema de transporte automático de materiales (comidas, suministros, ropa y medicamentos) en recintos hospitalarios mediante robots móviles. En el artículo se discuten algunos aspectos del desarrollo de la plataforma física, en particular los relacionados con el sistema de control, la arquitectura software, la generación y seguimiento de trayectorias, la planificación de tareas y el sistema de gestión de tráfico, así como los resultados de la integración del sistema global y su aplicación a un sistema de transporte hospitalario. El sistema global está formado por un conjunto de robots móviles con capacidad de navegación independiente y un servidor central encargado de gestionar las actividades que deben realizar los robots y de organizar el tráfico en los puntos críticos. Aunque los robots realizan las tareas de forma autónoma, la interacción con algunos elementos del entorno tales como ascensores, sensores de presencia en zonas de carga y descarga, y puertas, se realiza también a través de dicho servidor central. Los operadores humanos pueden conectarse al servidor central para cambiar las actividades de los robots o supervisar su estado., [EN] The aim of this paper is the presentation of an automatic transport system of materials (food, supplies, clothing and medicine) in hospital environments using mobile robots. This article discusses some aspects of the physical platform development, in particular those related to the control system, software architecture, the generation and path tracking, job scheduling and traffic management system, as well as results of the integration of the global system and its application to a hospital transport system. The global system consists of a set of mobile robots capable of independent navigation and a central server which manages the activities to be performed by robots and organize traffic at critical points. Although robots perform tasks independently, interacting with environmental elements such as elevators, occupancy sensors in areas of pick and drop, and doors, is also done through the central server. Human operators can connect to the central server to change the activities to be performed by robots or monitor its status.., Este trabajo ha sido realizado parcialmente gracias al apoyo de la Agencia Nacional de Comisión Interministerial de Ciencia y Tecnología, bajo el Proyecto DPI2008-06738 así como el Centro para Desarrollo Tecnológico Industrial (CDTI) y Agencia de Desarrollo Económico (ADE) de la Junta de Castilla y León.

[ES] En este trabajo se presenta un sistema multi-robot para localización e identificación de vehículos que están estacionados en un recinto abierto o cerrado. El sistema realiza una planificación a priori y una asignación de tareas a los miembros del equipo optimizando el tiempo de la misión. El equipo de robots está dotado de sensores de visión que permiten la localización de los vehículos y la identificación de su matrícula. El controlador de movimiento de cada robot utiliza un sensor láser para el posicionamiento frente al vehículo a identificar y un sistema de control basado en visión realiza el posicionamiento preciso para la adquisición de la imagen de la matrícula que permita su posterior identificación. El sistema multi-robot dispone de capacidad de comunicaciones entre ellos y con una estación central de mando, con la que se intercambian comandos e incidencias y eventualmente datos, con restricciones de tiempo real. Los sensores utilizados están comercialmente disponibles y los algoritmos han sido desarrollados por el grupo Robótica, Percepción y Tiempo Real de la Universidad de Zaragoza en el marco de proyectos financiados por el Ministerio de Ciencia e Innovación. Integra diversas tecnologías de planificación, navegación, percepción y comunicaciones, adaptadas en el proyecto a la aplicación concreta., [EN] In this work we present a multi-robot system for the localization and identification of vehicles parked indoors or outdoors. In the initial stage, a priori planning is achieved and tasks are assigned to optimize the time of the mission. The robot team has different onboard sensors to achieve the localization and identification of a vehicle as well as its plate. A motion controller uses the laser sensor in each robot for an initial and precise localization in front of the car plate and the vision sensors are used to find the car and recognize the plate. The group of robots is endowed with communications to be used with each other and with a central station. Commands, alarms and data can be shared in real time maintaining the quality of service. The sensors used are commercially available and the algorithms have been designed and implemented by the Robotics, Perception and Real Time group of the University of Zaragoza with financial support from the Spanish Ministry of Innovation and Research. We integrate different technologies related to planning, navigation, perception and communications in the project to carry out the aimed application., Este trabajo ha sido financiado por Ministerio de Ciencia e Innovación a través de los proyectos DPI2003-07986, DPI2006-07928 y DPI2009-08126.

Diseño de un sistema con movimiento autónomo a partir de la información obtenida vía comunicación con el entorno [ANGLÈS] This project is based on the introduction and development of a modular platform to experiment with autonomous movement applications. Thus, the platform has a great adaptability for different applications in a simple way. Firstly, the functional specifications which the platform must fulfil and the external sensorial information which the mobile device must measure are defined. Once the platform is introduced, a functional prototype is developed using different technologies and devices to fulfil the established specifications. In the functional prototype is implemented a specific autonomous movement application, in which the mobile device must reach the position introduced by the user in a control interface using the most optimum way. During the movement, the mobile device is able to stop when there is an obstacle in the way, and in case of persisting for a considerable time, the mobile device must reach the destination by means of a new way. Moreover, it must also respond properly to external events which involve a temporal stop. It is worth nothing that the functional prototype is easily adaptable to new variations in the implementation of the functional units or in the functional characteristics of the defined application. The platform is mainly thought for logistic sector applications. However, it would be possible to implement the platform in other sectors. In the logistic sector, there are a large number of automated processes which involve a high maintenance and installation cost, and other processes in which the human interaction is excessively necessary increasing the error probability and the execution time. Thus, the platform expects to be a new solution for these processes providing a higher reliability with more reduced costs. [CASTELLÀ] Este proyecto se basa en la presentación y desarrollo de una plataforma modular para experimentar con aplicaciones de movimiento autónomo. De esta manera, la plataforma permite una gran adaptabilidad para diferentes aplicaciones de una manera sencilla. En primer lugar, se definen las especificaciones funcionales que la plataforma debe cumplir, así como la información sensorial externa necesaria que el elemento móvil debe captar para ser una solución óptima en diferentes aplicaciones de movimiento autónomo. Una vez definida la plataforma, se procede a realizar un prototipo funcional a pequeña escala, en el cual se utilizan diferentes dispositivos y tecnologías para llevar a cabo las especificaciones establecidas. En el prototipo funcional se implementa una aplicación de movimiento autónomo concreta, en la cual el elemento móvil se desplaza hasta alcanzar la posición que el usuario ha indicado en una interfaz de control utilizando el camino más óptimo. Durante el desplazamiento, el elemento móvil es capaz de detenerse cuando detecta algún obstáculo en el trayecto, y en caso de que estos persistan, el elemento móvil debe alcanzar la posición introducida por el usuario empleando un nuevo itinerario. Además, debe responder correctamente ante eventos externos que comporten una detención temporal del elemento móvil. Destacar que el prototipo funcional es fácilmente adaptable tanto a variaciones en la implementación de las unidades funcionales del sistema, como a variaciones de las características funcionales de la aplicación definida. La plataforma principalmente está pensada para aplicaciones del sector logístico, aunque no se descarta que pueda ser una solución óptima para aplicaciones de otros sectores. En el sector logístico, hay una gran cantidad de procesos automatizados que generan un coste de instalación y de mantenimiento muy elevado, así como procesos donde la interacción humana es excesivamente necesaria ralentizando el tiempo de ejecución y aumentando la probabilidad potencial de cometer errores. De este modo, la plataforma pretende ser una solución alternativa a estos procesos proporcionando una mayor fiabilidad con unos costes más reducidos. [CATALÀ] Aquest projecte es basa en la presentació i desenvolupament d'una plataforma modular per experimentar amb aplicacions de moviment autònom. D'aquesta manera, la plataforma permet una gran adaptabilitat per a diferents aplicacions d'una manera senzilla. En primer lloc, es defineixen les especificacions funcionals que la plataforma ha de complir, així com la informació sensorial externa necessària que l'element mòbil ha de captar per ser una solució òptima en diferents aplicacions de moviment autònom. Un cop s'ha definit la plataforma, es procedeix a realitzar un prototip funcional a petita escala, en el qual s'utilitzen diferents dispositius i tecnologies per portar a terme les especificacions establertes. En el prototip funcional s'implementa una aplicació de moviment autònom concreta, en la qual l'element mòbil es desplaça fins assolir la posició que l'usuari ha indicat en una interfície de control utilitzant el camí més òptim. Durant el desplaçament, l'element mòbil és capaç d'aturar-se quan detecta algun obstacle en el trajecte, i en cas de que aquests persisteixin, l'element mòbil ha d'assolir la posició introduïda per l'usuari mitjançant un nou itinerari. A més, ha de respondre correctament a esdeveniments externs que comporten una detenció temporal de l'element mòbil. Destacar que el prototip funcional és fàcilment adaptable tant a variacions en la implementació de les unitats funcionals del sistema, com a variacions de les característiques funcionals de l'aplicació definida. La plataforma principalment està pensada per aplicacions del sector logístic, encara que no es descarta que pugui ser una solució òptima per aplicacions d'altres sectors. En el sector logístic, hi ha una gran quantitat de processos automatitzats que generen un cost d'instal·lació i de manteniment molt elevat, així com processos on la interacció humana és excessivament necessària ralentint el temps d'execució i augmentant la probabilitat potencial de cometre errors. D'aquesta manera, la plataforma pretén ser una solució alternativa a aquests processos proporcionant una major fiabilitat amb uns costos més reduïts.

[EN] Rapidly-Exploring Random Trees (RRT) have been the focus of a significant amount of interest during the last years. This article describes the basis of this method. Even more, the most outstanding versions of this technique are illustrated. Likewise, the extension of the algorithm to path planning for nonholonomic vehicles is also presented. Finally, a new approach for nonholonomic motion planning using the concept of restricted manoeuvre and the RRT algorithm is proposed. The efficiency of the method is illustrated by applying the approach to a differential steering vehicle and a car-like robot. [ES] Dentro de los métodos de planificación de trayectorias, las técnicas basadas en el algoritmo RRT (Rapidly Exploring Random Trees) están deparando especial interés. En este artículo se describen los fundamentos de este novedoso algoritmo. Asimismo, se detallan las versiones más significativas aportadas por la bibliografía más reciente. Se ilustra también su aplicación en sistemas robóticos no holónomos. Finalmente se presenta una técnica basada en el concepto de maniobra restringida y su aplicación tanto a vehículos con guiado diferencial como con configuración Ackerman. Este trabajo ha sido parcialmente financiado po rel proyecto DPI2005-02293.

[EN] Rapidly-Exploring Random Trees (RRT) have been the focus of a significant amount of interest during the last years. This article describes the basis of this method. Even more, the most outstanding versions of this technique are illustrated. Likewise, the extension of the algorithm to path planning for nonholonomic vehicles is also presented. Finally, a new approach for nonholonomic motion planning using the concept of restricted manoeuvre and the RRT algorithm is proposed. The efficiency of the method is illustrated by applying the approach to a differential steering vehicle and a car-like robot., [ES] Dentro de los métodos de planificación de trayectorias, las técnicas basadas en el algoritmo RRT (Rapidly Exploring Random Trees) están deparando especial interés. En este artículo se describen los fundamentos de este novedoso algoritmo. Asimismo, se detallan las versiones más significativas aportadas por la bibliografía más reciente. Se ilustra también su aplicación en sistemas robóticos no holónomos. Finalmente se presenta una técnica basada en el concepto de maniobra restringida y su aplicación tanto a vehículos con guiado diferencial como con configuración Ackerman., Este trabajo ha sido parcialmente financiado po rel proyecto DPI2005-02293.

This paper reviews the theory of robot motion planning and elaborates on an application in which neural networks are used to make decisions regarding to the orientation of a robot in its search for a destination target with obstacle avoidance. The results of these concepts are implemented in an application developed with C++. This work can be used to develop games which mobile objects, that avoid obstacles, are involved or to implement obstacle detection systems for robots. En el presente artículo se realiza una revisión acerca de la planeación de trayectorias en robots móviles y específicamente la aplicación de una red neuronal que toma las decisiones con respecto a la trayectoria de un robot móvil en la evasión de obstáculos hasta llegar a un objetivo. El resultado de estos conceptos se muestra en una aplicación desarrollada en C++. Este trabajo puede ser tomado como base para realizar juegos en los que intervienen objetos móviles que evitan colisiones o para implementar sistemas de detección de obstáculos para robots.