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[ES] Uno de los elementos más importantes en el sistema de control de un robot es su Modelo Cinemático Inverso (IKM, por sus siglas en inglés), el cual calcula las referencias de posición y velocidad requeridas para que dicho robot pueda seguir una trayectoria. Los métodos más comúnmente empleados para la síntesis del IKM de sistemas robotizados de cadena cinemática abierta dependen fuertemente de la geometría del robot, por lo que no son procedimientos sistemáticos que puedan ser aplicados uniformemente en todas las situaciones. Este proyecto presenta el desarrollo de un procedimiento sistemático para la síntesis del IKM completo de sistemas robotizados no redundantes de cadena cinemática abierta usando la teoría de Bases de Groebner, el cual no depende de la geometría del robot. Las entradas del procedimiento desarrollado son los parámetros de Denavit-Hartenberg del robot y el rango de movimiento de sus actuadores, mientras que la salida es el IKM sintetizado, listo para ser usado en el sistema de control del robot o en una simulación de su funcionamiento. El desempeño del procedimiento desarrollado fue demostrado sintetizando los IKMs de un manipulador PUMA y un hexápodo caminante. Los tiempos de ejecución de ambos IKMs son comparables con los requeridos por los modelos cinemáticos calculados por procedimientos tradicionales, y los errores de las referencias que ofrecen como salida son totalmente despreciables. Los IKMs sintetizados son completos, porque no sólo ofrecen las referencias de posición para todos los actuadores del robot, sino que también calculan las correspondientes referencias de velocidades y aceleraciones de dichos actuadores, por lo que el procedimiento desarrollado puede ser empleado en una amplia variedad de sistemas robotizados., [CA] Un dels elements més importants en el sistema de control d'un robot és el seu Model Cinemàtic Invers (IKM, per les seues sigles en anglés), el qual calcula les referències de posició i velocitat requerides perquè aquest robot puga seguir una trajectòria. Els mètodes més comunament emprats per a la síntesi del IKM de sistemes robotitzats de cadena cinemàtica oberta depenen fortament de la geometria del robot analitzat, per la qual cosa no són procediments sistemàtics que puguen ser aplicats uniformement en totes les situacions. Aquest projecte presenta el desenvolupament d'un procediment sistemàtic per a la síntesi del IKM complet de sistemes robotitzats no redundants de cadena cinemàtica oberta usant la teoria de Bases de Groebner, el qual no depén de la geometria del robot. Les entrades del procediment desenvolupat són els paràmetres de Denavit-Hartenberg del robot i el rang de moviment dels seus actuadors, mentre que l'eixida és el IKM sintetitzat, llest per a ser usat en el sistema de control del robot o en una simulació del seu funcionament. L'acompliment del procediment desenvolupat va ser demostrat sintetitzant els IKMs d'un manipulador PUMA i un robot caminante. Els temps d'execució de tots dos IKMs són comparables amb els requerits pels models cinemàtics calculats per procediments tradicionals, i els errors de les referències que ofereixen com a eixida són totalment menyspreables. Els IKMs sintetitzats són complets, perquè no sols ofereixen les referències de posició per a tots els actuadors del robot, sinó que també calculen les corresponents referències de velocitats i acceleracions d'aquests actuadors, per la qual cosa el procediment desenvolupat pot ser emprat en una àmplia varietat de sistemes robotitzats., [EN] One of the most important elements of a robot's control system is its Inverse Kinematic Model (IKM), which calculates the position and velocity references required by the robot's actuators to follow a trajectory. The methods that are commonly used to synthesize the IKM of open-chain robotic systems strongly depend on the geometry of the analyzed robot, so they are not systematic procedures that can be applied equally in all situations. This project presents the development of a systematic procedure to synthesize the complete IKM of non-redundant open-chain robotic systems using Groebner Basis theory, which does not depend on the robot's geometry. The inputs to the developed procedure are the robot's Denavit-Hartenberg parameters and the movement range of its actuators, while the output is the IKM, ready to be used in the robot's control system or in a simulation of its behavior. This procedure's performance was proved synthesizing the IKMs of a PUMA manipulator and a walking hexapod robot. The computation times of both IKMs are comparable to those required by the kinematic models calculated by traditional methods, while the errors of their computed references were absolutely negligible. The synthesized IKMs are complete in the sense that they not only supply the position reference for all the robot's actuators, but also the corresponding references for their velocities and accelerations, so the developed procedure can be used in a wide range of robotic systems.

[ES] El presente trabajo de fin de grado consiste en el desarrollo del material didáctico necesario para la iniciación y el aprendizaje de conceptos básicos de programación por medio de la robótica. Está dirigido al alumnado y los docentes de Tecnología de Educación Secundaria Obligatoria

[ES] El objeto principal del proyecto es el establecimiento del control de motores de corriente continua mediante tarjetas embebidas, con vista a su utilización en la robótica móvil. Dicho control se realizará sobre los motores del “Set básico educativo LEGO Mindstorms NXT 2.1”

[ES] El objetivo de este proyecto es diseñar un controlador de movimiento bio-inspirado capaz de adaptarse a los cambios en la dinámica de formaciones de robots submarinos modulares que pueden alterar su distribución física. Los robots usados pertenecen al laboratorio REMORA de la Universidad Técnica de Dinamarca (DTU). Estos han sido diseñados para llevar a cabo tareas de inspección, reparación y mantenimiento de forma autónoma en entornos submarinos y pueden unirse físicamente entre sí en formaciones de dos o mas unidades para compartir recursos y funciones, o como medida de mitigación de fallos. Estas formaciones dan lugar a sistemas con dinámicas distintas no modeladas que el controlador debe conocer para poder proporcionar un control de movimiento con mayores prestaciones. Para lograr esto, la estructura de control diseñada introducirá técnicas basadas en neurociencia (específicamente en modelos computacionales del cerebelo) y aprendizaje automático, implementándolas en un módulo de aprendizaje que actualiza en tiempo real un modelo de la dinámica del sistema. De esta manera, los robots modulares pueden continuar funcionando de manera fiable y con un mayor nivel de desempeño sin la necesidad de rediseñar manualmente el modelo físico y la estructura de control necesarios para cada formación posible. Este controlador se comparará con otras alternativas tradicionales para evaluar su rendimiento y validez. En el desarrollo del proyecto se realizará inicialmente una revisión de la literatura en el campo de controladores de aprendizaje y de modelos computacionales del cerebelo para escoger aquella alternativa que mejor se adapte al problema formulado. En la implementación se recurrirá en primer lugar a simulaciones físicas del sistema para iterar rápidamente en el diseño del controlador y a continuación la solución adoptada se trasladará a los sistemas robóticos para validar su funcionamiento en distintos escenarios. Se estudiará la aplicación a tareas típicas de gui, [EN] New challenges in inspection, maintenance and repair tasks in offshore installations have given rise to an increasing demand of small autonomous and cooperative underwater vehicles that provide the required versatility to face a wide array of complex missions. An envisioned solution is to use multiple modular vehicles that can attach to each other rigidly into formations to share resources and extend their carrying or tool usage capabilities. These vehicle formations may be required to execute complex maneuvers with high accuracy to interact with the underwater installations in a precise manner. These demanding motion capabilities can be framed as a trajectory tracking problem, which requires knowledge of the inverse dynamics of the vehicles in order to anticipate the forces to be executed by their motors to set the vehicles into a desired kinematic state. Since the dynamics model of the vehicle formations is not known, the proposed solution considers a biologically-inspired learning controller that can fit a relevant inverse dynamics model in a short period of time. This controller is based on the ideas presented in [30], and it is shown that it outperforms a classical PI controller with high gains in a set of designed test scenarios, both in simulation and with a real underwater vehicle. For the simulation, the model of a single vehicle and the model of two vehicles based on [23] were implemented to rapidly iterate in the design process and tuning of the control algorithm, as well as to provide part of the validation of the controller capabilities. For the real vehicle validation, the control algorithm was implemented in ROS for both a single vehicle and two vehicles, although only the single-vehicle controller could be tested due to limitations out of the scope of this project.

[ES] La fabricación requiere reducir costes para obtener el máximo rendimiento y para ser competitivo. A su vez, el consumidor es más crítico y exigente, por lo que se requiere de procesos productivos que permitan fabricar según la demanda, en masa y en tiempo real. Además, se debe optimizar el espacio de trabajo en fabrica, así como los tiempos de proceso y, consecuentemente, reducir los tiempos de espera y de transporte del producto entre estaciones. Todos estos factores son característicos de la fabricación flexible. Si se añade como método de transporte los vehículos autoguiados, se logra flexibilizar al máximo la producción pudiendo elegir la ruta que seguirá y, adecuando los robots a las acciones requeridas. Con este proyecto se logra una fábrica automatizada la cual es gestionada por una sala de control encargada de coordinar las rutas y los programas de los robots. Empleando la fabricación flexible con vehículos autoguiados, se logra fabricar un producto conforme el cliente lo pide, pudiendo tener toda la personalización que se reclame y, aun así, siendo competitivos. Por tanto, se puede satisfacer a muchos más clientes al proporcionarles productos hechos a la medida de las peticiones del consumidor. Mirando por el lado de la empresa, se puede compactar considerablemente la zona de fabricación puesto que se puede ir cambiando los programas de los robots para adecuarlos a las necesidades de la producción. Además, se verá reducido o incluso eliminado el espacio requerido para el almacenamiento de stock de producto terminado. Todo ello repercute en una notable reducción de costes, incremento de clientela y, por tanto, aumento de beneficios. Para llevar a cabo este sistema de producción, se plantea diseñar una línea de fabricación de drones, a modo de ejemplificación del potencial de optimización de la producción que se puede obtener empleando los AGVs con la fabricación flexible. Estará compuesta por diversos robot los cuales realicen tareas como el posicionami, [EN] Manufacturing requires reducing costs to obtain maximum performance and to be competitive. In turn, the consumer is more critical and demanding, which is why production processes are required that allow manufacturing according to demand, in mass and in real time. In addition, the workspace in the factory must be optimized, as well as the process times and, consequently, the waiting and transport times of the product between stations must be reduced. All these factors are characteristic of flexible manufacturing. If self-guided vehicles are added as a transport method, production can be made as flexible as possible by choosing the route to follow, adapting the robots to the required actions. With this project an automated factory is achieved which is managed by a control room in charge of coordinating the routes and programs of the robots. Using flexible manufacturing with self-guided vehicles, it is possible to manufacture a product according to the customer's request, being able to have all the customization that is claimed and, even so, being competitive. Therefore, many more customers can be satisfied by providing products tailored to consumer requests. Looking from the company side, the manufacturing area can be considerably compacted since the robot programs can be changed to adapt them to the production needs. In addition, the space required for storing finished product stock will be reduced or even eliminated. All this results in a notable reduction in costs, an increase in customers and, therefore, an increase in profits. To carry out this production system, it is proposed to design a drone manufacturing line, as an example of the potential for optimizing production that can be obtained using AGVs with flexible manufacturing. It will be made up of various robots that carry out tasks such as positioning the parts, welding, applying adhesives or painting. A self-guided vehicle will be designed together with a worktable where the different parts will be tr

[ES] De vez en cuando, y cada vez más, se necesita flexibilidad en entornos industriales. Los humanos se pueden adaptar a ciertos cambios en este entorno y pueden responder rápida y eficazmente, pero nos cansamos y no tenemos la misma precisión que un robot. Por ello, conseguir que los robots puedan responder a algunos de estos escenarios resultaría en un aumento de la productividad y una gran mejora en la industria. El objetivo es conseguir que el robot sea capaz de clasificar cualquier tipo de objeto en función de su color. Para ello, se realizará una aplicación de pick&place con toma de decisiones que utilizará información del exterior para dotar de inteligencia al robot y que pueda realizar la mencionada clasificación. Para este proyecto, los objetos utilizados serán prismas de diferentes colores y materiales. El robot deberá cogerlos de una mesa o cinta transportadora cuando se le ordene y los deberá colocar en los recipientes correspondientes basándose en la toma de decisiones implementada. Además, estos objetos no necesitan estar en una base de datos previamente programada. El robot Fetch de la empresa Fetch Robotics será el que se utilice para simular y verificar la aplicación, lo cual es ideal pues es un robot de índole industrial. Este robot tiene una base móvil y un brazo manipulador con 7 grados de libertad. Además, cuenta con sensores láser para la detección de obstáculos y una cámara situada en la cabeza con la que se pueden obtener imágenes de lo que ve el robot. Las imágenes obtenidas de esta manera serán las que, mediante un algoritmo, se utilizarán para conseguir el objetivo del proyecto. El entorno de simulación será Gazebo y la programación se hará siguiendo la arquitectura ROS utilizando MATLAB como entorno para dicha programación y para la comunicación., [EN] Sometimes, and every day more, we need flexibility in industrial environments. Humans can adapt to certain changes in these environments and can answer quickly and effectively. But we can get tired and we haven t got the same accuracy as a robot could have. Because of that, making the robots capable of answer some of these changing environments would result in an increase to productivity and a great improvement in industry. The goal is to make the robot be capable of classify any object by its colour. For that, we will create a pick&place application with programmed decision making that will use information from the outside to give intelligence to the robot so it will succeed in the aforementioned classification. For this project, the objects will be prisms of different colours and materials. The robot must pick them from a table or a conveyor when stated and must place them in the corresponding bin based on the implemented decision making. Moreover, these objects don t need to be in any pre-programmed database. A Fetch robot from Fetch Robotics is used for simulation and verification of the application, which is useful because it was built as an industrial robot. It has a base that can move and a manipulator arm with 7 degrees of freedom that can perform various task. It has many sensors like a laser scan at the base which can be useful for obstacle detection and a camera at the head which can get images of what is seeing the robot. These images will be processed and with the right coding the robot will achieve the goal of the project. The simulation environment will be Gazebo and the programming will be done in ROS using MATLAB as the coding and communication environment.

[ES] A pesar del número cada vez mayor de aplicaciones de robots y la disminución de las barreras de entrada a la robótica en general, la programación de robots a menudo sigue siendo engorrosa y requiere mucho tiempo. La programación de robots colaborativos industriales es una tarea desafiante ya que requiere el conocimiento de un trabajador con habilidades en robótica. Esto se traduce en un aumento de los gastos para las empresas, ya que los robots se reprogramarán cuando se instalen en una línea de producción diferente. Por este motivo, normalmente solo se utilizan en la producción a gran escala. Los investigadores están evaluando varios enfoques para reducir el tiempo de capacitación y aumentar la facilidad de uso, de modo que trabajadores con habilidades comunes puedan realizar la tarea de programación fácilmente. Debido a la naturaleza de la tarea, los medios emergentes de Realidad Virtual (VR) y Realidad Aumentada (AR) parecen ser las herramientas más adecuadas e intuitivas en estas labores. Se basan en la realidad aumentada espacial, la cognición y la entrada y salida multimodal. A medida que "hand tracking" se está volviendo más omnipresente en los sistemas de RV y RM ya disponibles, permite explorar nuevos paradigmas de interacción para la interacción hombre-máquina. En el campo de esta tesis, el "hand tracking" facilita a obtener una definición de posición más rápida e intuitiva para crear las trayectorias que deben enseñarse al robot manipulador. Los escenarios en los que los objetos a manipular no son estacionarios constituyen un desafío particular para las tareas de programación. La tarea de esta tesis incluye la implementación de uno o más paradigmas de interacción y su comparación con los métodos de enseñanza clásicos. El proceso de enseñanza se realiza para un manipulador UR10 en un escenario de celda de trabajo robótica con una tarea de pick-and-place. Para ello, el presente trabajo hace uso de la celda de trabajo con el robot, una pantalla de reali, [EN] Robot programming often remains cumbersome and time-consuming. For this reason, researchers are evaluating various approaches to reduce training time and increase userfriendliness, so that ordinary-skilled workers are able to perform the programming task easily. Due to the nature of the task, the emerging media of Virtual Reality (VR) and Augmented Reality (AR) appear to be the best-suited and most intuitive tools in these endeavors. This thesis’ task includes the implementation of a new interaction paradigm and its comparison to classical teaching methods. The teaching process is carried out for a UR10 manipulator in a robotic work cell scenario with a pick-and-place task. For this, the present work makes use of the work cell with the robot, a Mixed Reality (MR) Head-Mounted Display (HMD) — HoloLens 2 — and a 3D simulation system, for which a Digital Twin (DT) of the UR10 already exists.

[ES] El objetivo consiste en desarrollar un mecanismo de control, que transfiera los datos desde el ordenador a un microcontrolador, capaz de emitir señales que nos permitan interactuar con los servomotores del freno y el acelerador. Esto se desarrolla primero de una manera teórica, estudiando las distintas posibilidades que se pueden implementar y luego de una manera práctica, implementando la posibilidad más óptima.

[ES] El manejo de Big Data aparece como un nuevo problema para nuestra sociedad que tiene como objetivo extraer información útil de ellos. Para este propósito, se han concebido plataformas complejas que soportan el desarrollo de las llamadas Aplicaciones Intensivas en Datos (AID). Sin embargo, crear un AID todavía requiere un proceso de diseño complejo que, además de los problemas relacionados con garantizar un alto rendimiento y disponibilidad, también incluye la necesidad de proporcionar garantías en términos de privacidad de datos y permitir a los usuarios definir y actualizar políticas de privacidad basadas en sus propias preferencias. En este sentido, StreamGen es un enfoque basado en modelos para soportar el diseño de AID y la generación automática de código para dos plataformas de destino, Flink y Spark. Además, StreamGen está diseñado con el objetivo de que sea fácil de manejar por usuarios con pocos conocimientos sobre AID. El propósito general de la presente propuesta de Trabajo de Final de Máster (TFM) es extender StreamGen para que tenga en cuenta las políticas de privacidad. Para alcanzar tal propósito: a) se va a requirir la definición de un idioma, como parte de un perfil UML, para permitir a los usuarios definir para un AID dos tipos de políticas de privacidad: políticas de visión del creador (View Creation Policies, VCP) y políticas de eviccón del sujeto del dato (Data Subject Eviction Policies, DSEP). Las VCPs modifican los datos teniendo en cuenta quien es el propietario del dato y algunas condiciones predefinidas que se deben satisfacer sobre el mismo. Las DSEPs extraen los datos de un flujo dado cuando el dato es propiedad de un cierto sujeto y, además, satisface unas condiciones predefinidas. Dicho lenguaje se define teniendo en cuenta el modelo de flujo de datos de las AID y su enfoque en fuentes, transformaciones y sumideros, lo que hace que la definición sea lo suficientemente simple como para ser manejada por usuarios que no están familiari, [EN] Handling Big Data appears as a new problem for our society that aims at extracting useful information from them. To this purpose, complex platforms have been conceived that support the development of so-called Data Intensive Applications (DIAs). Creating a DIA, though, still requires a complex design process that, besides the problems related to ensuring high performance and availability, includes also the need to provide guarantees in terms of data privacy and to allow the users to define and update privacy policies based on their own preferences. Thus, StreamGen is a model-driven approach to support the design of DIAs and the automated code generation for two target platforms, Flink and Spark. Moreover, StreamGen is designed with the goal to be easy to handle by users with few knowledge about DIA. The purpose of this thesis is to extend StreamGen to make it privacy policies-aware. In order to reach such purpose: a) the definition of a language, as part of a UML profile, will be required in order to allow users to define for a DIA two types of privacy policies: View Creation Policies (VCP) and Data Subject Eviction Policies (DSEP). VCPs modify the incoming data taking into account the data subject and some predefined conditions which have to be specified. DSEPs remove the data from the stream when the data comes from a data subject and it satisfies some predefined conditions. Such language is defined taking into account the dataflow model of DIAs and its sources, transformations and sinks approach, making the definition sufficiently simple to be handled by users who are not familiar with DIAs. b) from the defined language and by means of Acceleo, an implementation of a model-to-code transformation will be developed allowing users to automate the generation of the privacy-enhanced DIA code, targeting Flink as final platform. c) the evaluation of the approach will be done by exploiting two case studies. In the first case, a DIA will be developed in order to pres, [IT] La gestione dei Big Data appare come un nuovo problema per la nostra società che mira a estrarre informazioni utili da essi. A tal fine, sono state concepite piattaforme complesse che supportano lo sviluppo delle cosiddette applicazioni ad alta intensità di dati (DIA). La creazione di una DIA, tuttavia, richiede ancora un processo di progettazione complesso che, oltre ai problemi relativi a garantire prestazioni e disponibilità elevate, include anche la necessità di fornire garanzie in termini di privacy dei dati e di consentire agli utenti di definire e aggiornare le politiche sulla privacy in base a le proprie preferenze. Pertanto, StreamGen è un approccio basato su modelli per supportare la progettazione di DIA e la generazione di codice automatizzata per due piattaforme target, Flink e Spark. Inoltre, StreamGen è progettato con l’obiettivo di essere facile da gestire da parte di utenti con poche conoscenze su DIA. Lo scopo di questa tesi è estendere StreamGen per renderlo consapevole delle politiche sulla privacy. Per raggiungere tale scopo: a) la definizione di una lingua, come parte di un profilo UML, sarà richiesta per consentire agli utenti di definire per una DIA due tipi di politiche sulla privacy: Visualizza politiche di creazione (VCP) e politiche di sfratto degli interessati (DSEP). I VCP modificano i dati in entrata tenendo conto dell’interessato e di alcune condizioni predefinite che devono essere specificate. I DSEP rimuovono i dati dal flusso quando provengono da una persona interessata e soddisfano alcune condizioni predefinite. Tale linguaggio viene definito tenendo conto del modello di flusso di dati delle DIA e delle sue fonti, trasformazioni e approccio dei pozzi, rendendo la definizione sufficientemente semplice per essere gestita da utenti che non hanno familiarità con le DIA. b) dal linguaggio definito e tramite Acceleo, verrà sviluppata un’implementazione di una trasformazione da modello a codice che consente agli utenti di automatizza

[ES] La colaboración entre humanos y robots como nuevo paradigma en la fabricación ya ha sido un tema candente tanto en la ciencia de la fabricación como en la investigación de la producción, la robótica inteligente y la informática. Debido al impulso de las tecnologías de aprendizaje profundo en los casi diez años, las tecnologías avanzadas de procesamiento de la información traen la nueva posibilidad de colaboración entre humanos y robots. Mientras tanto, el procesamiento de imágenes basado en el aprendizaje automático, como la red neuronal convolucional, se ha convertido en una herramienta poderosa para tratar problemas como el reconocimiento y la localización de objetivos. Este tipo de tecnologías muestra el potencial de la fabricación robótica y la colaboración entre humanos y robots. Un desafío es implementar redes neuronales profundas bien diseñadas y vinculadas a un sistema robótico que pueda realizar trabajos de colaboración con el humano. La precisión y la robustez también tienen que estar presentes en el desarrollo. Este trabajo de tesis abordará este desafío., [EN] Human-robot collaboration as a new paradigm in manufacturing has already been a hot topic in both manufacturing science, production research, intelligent robotics and computer science. Due to the boost of deep learning technologies in the nearly ten years, advanced information processing technologies bring the new possibility to human-robot collaboration. Meanwhile, machine learning-based image processing such as convolutional neural network has become a powerful tool in dealing with problems like target recognizing and locating. This kind of technologies shows potentials on robotic manufacturing and human-robot collaboration. A challenge is to implement well-designed deep neural networks linked to a robotic system that can conduct collaborative works with the human. Accuracy and robustness need also be concerned in the development. This thesis work will address this challenge.

[ES] La motivación del presente TFM surge a raíz del trabajo realizado por el alumnos durante su periodo de prácticas en la compañía Visualfy. Ésta trabaja en un dispositivo inteligente capaz de procesar el audio del entorno y detectar determinados eventos sonoros, como puede ser el llanto de un bebe, una alarma de incendios o humos, un timbre, etc. y notificarlo al usuario/s. Actualmente estos dispositivos se emplean tanto en espacios públicos como privados, haciéndolos totalmente accesibles, en especial para personas con pérdida auditiva. El problema radica en que la amplia casuística del entorno en el que puede trabajar el dispositivo dificulta, en ciertas ocasiones, la correcta clasificación de los eventos sonoros. Por este motivo, surge la necesidad de investigar y desarrollar una nueva funcionalidad que complemente y mejore a la ya existente. De este modo, el trabajo que se propone tiene como objetivo el desarrollo de un sistema que permita captar y tratar varias señales de audio en tiempo real, con el fin de estimar la dirección de llegada de las distintas fuentes sonoras. Para ello, se implementarán distintos enfoques de algoritmos que permiten obtener dicha estimación, a modo de escoger el que arroje estimaciones más robustas. Así, el dispositivo podría conocer además del tipo de sonido, la posición de la que proviene, de modo similar a como lo hace nuestro oído. Siendo capaz de discriminar sonidos a priori iguales, pero que provienen de distintos puntos del espacio. Cabe destacar que, dada la limitación del hardware existente, no es posible la ampliación de la funcionalidad del producto. Por ello será necesario también analizar distintas opciones de tarjetas embebidas como Beeaglebone, Raspberry, Arduino, etc. También se estudiarán las distintas opciones del periférico encargado de capturar el audio, ya que se requiere de un array o matriz de micrófonos físicamente espaciados. Con todo esto, se pretende obtener una versión mejorada del producto Visualfy, c, [EN] The motivation for this work arises from my time at the Visualfy company, during my internship. This company works on an intelligent device capable of processing the surrounding audio and detecting certain sound events, such as the cry of a baby, a fire or smoke alarm, a bell, etc. and notify the user / s. Currently these devices are used in both public and private spaces, making them fully accessible, especially for people with hearing loss. However, the wide casuistry of the environment in which the device can work makes it difficult, on certain occasions, to correctly classify sound events. For this reason, the need arises to research and develop a new functionality that complements and improves the existing one. The proposed document aims to develop a system that allows capturing and treating the different audio signals in real time, in order to estimate the direction of arrival of the different sound sources. To do this, different algorithmic approaches will be implemented that allow obtaining said estimate, to choose the one that shows the most robust estimates. In this way, the device will be able to know, in addition to the type of sound, the position from which it comes, in a similar way to how our ear does. Being able to discriminate a priori equal sounds, but that come from different points in space. It should be noted that, given the limitation of the existing hardware, it is not possible to extend the functionality of the product. For this reason, different options of embedded cards such as Beeaglebone, Raspberry, Arduino will be analyzed. The different options of the peripheral in charge of capturing the audio will also be studied, since it requires an array of physically spaced microphones. With all this, it is intended to obtain an improved version of the starting product, with hardware with greater computing capacity and a more robust operation.

[ES] La evolución actual de nuevas tecnologías y la reducción de los costes de fabricación va a hacer posible que, en un futuro próximo, se puedan desarrollar productos para cualquier tipo de necesidad y además con un alto grado de personalización. Esto será posible gracias a la automatización de las fábricas y procesos industriales. Además, la inclusión de la robótica en estos procesos va a permitir aumentar la productividad, reducir los costes de producción y reducir el riesgo para los operarios. En este Trabajo Fin de Máster se va a llevar a cabo el diseño y la simulación de una célula automatizada basada en el uso de robots. Para ello, se va a hacer uso de RoboDK, que es un software muy potente que permite, a diferencia de otros softwares de simulación conocidos como RobotStudio o KUKASIM, simular cualquier tipo de robot gracias a su librería con más de 500 robots diferentes de las principales marcas que lideran el sector. Con RoboDK y su programación fuera de línea, es posible programar los robots fuera del entorno de producción y programarlos directamente desde cualquier ordenador, eliminando los tiempos de actividad de la producción debidos a las paradas de programación de los robots. La propuesta de célula robotizada de este Trabajo Fin de Máster es una célula compuesta por tres robots (ABB IRB140, UR3 y UR3e) y diferente equipamiento como sistemas de visión, cintas transportadoras, elementos finales para los robots, etc. Con todo ello se va a simular una aplicación de mecanizado, control de calidad y empaquetado automático. Cuando se haya validado la simulación en RoboDK, se procederá al desarrollo de la aplicación en la célula robótica real situada en el Laboratorio de Robótica del Dpto. de Ingeniería de Sistemas y Automática. Para el desarrollo de la célula real cabe destacar que RoboDK cuenta con la capacidad de exportar los programas desarrollados a cualquier tipo de robot sin necesidad de conocer el lenguaje de programación de dicho robot, gracias a lo, [EN] The current evolution of new technologies and the reduction of manufacturing costs will make it possible soon, to develop products for any type of need and with a high degree of customization. This will be possible thanks to the automation of factories and industrial processes. Moreover, the inclusion of robotics in these processes will increase productivity, reduce production costs, and reduce the risk for operators. In this master¿s Thesis, the design and simulation of an automated cell based on the use of robots will be carried out. For this purpose, RoboDK will be used, which is a very powerful software that allows, unlike other well-known simulation software such as RobotStudio or KUKASIM, to simulate any type of robot thanks to its library with more than 500 different robots of the main brands that lead the sector. With RoboDK and its offline programming, it is possible to program robots outside the production environment and program them directly from any computer, removing production downtime due to robot programming stoppages. The robotic cell proposal of this master¿s Thesis is a cell composed of three robots (ABB IRB140, UR3 and UR3e) and different equipment such as vision systems, conveyor belts, final elements for the robots, etc. All this will be used to simulate a machining, quality control and automatic packaging application. Once the simulation has been validated in RoboDK, the application will be developed in the real robotic cell located in the Robotics Laboratory of the Dept. of Systems Engineering and Automatics. For the development of the real cell, it should be noted that RoboDK can export the programs developed to any type of robot without the need to know the programming language of the robot, thanks to the more than 70 post-processors included. Therefore, in order to carry out this master¿s Thesis, knowledge related to robot programming of a robotic cell with three synchronized robots using RoboDK software, knowledge of artificial visi, [CA] L'evolució actual de noves tecnologies i la reducció dels costos de fabricació farà possible que, en un futur pròxim, es puguen desenvolupar productes per a qualsevol mena de necessitat i a més amb un alt grau de personalització. Això serà possible gràcies a l'automatització de les fàbriques i processos industrials. A més, la inclusió de la robòtica en aquests processos permetrà augmentar la productivitat, reduir els costos de producció i reduir el risc per als operaris. En aquest Treball Fi de Màster es durà a terme el disseny i la simulació d'una cèl·lula automatitzada basada en l'ús de robots. Per a això, es farà ús de RoboDK, que és un programa molt potent que permet, a diferència d'altres programes de simulació coneguts com RobotStudio o KUKASIM, simular qualsevol tipus de robot gràcies a la seua llibreria amb més de 500 robots diferents de les principals marques que lideren el sector. Amb RoboDK i la seua programació fora de línia, és possible programar els robots fora de l'entorn de producció i programar-los directament des de qualsevol ordinador, eliminant els temps d'activitat de la producció deguts a les parades de programació dels robots. La proposta de cèl·lula robotitzada d'aquest Treball Fi de Màster és una cèl·lula composta per tres robots (ABB IRB140, UR3 i UR3e) i diferent equipament com a sistemes de visió, cintes transportadores, elements finals per als robots, etc. Amb tot això se simularà una aplicació de mecanitzat, control de qualitat i empaquetat automàtic. Quan s'haja validat la simulació en RoboDK, es procedirà al desenvolupament de l'aplicació en la cèl·lula robòtica real situada en el Laboratori de Robòtica del Dpto. d'Enginyeria de Sistemes i Automàtica. Per al desenvolupament de la cèl·lula real cal destacar que RoboDK compta amb la capacitat d'exportar els programes desenvolupats a qualsevol mena de robot sense necessitat de conéixer el llenguatge de programació d'aquest robot, gràcies als més de 70 post-processadors que inclou. P

[ES] El objetivo principal es la realización de un estudio para conseguir la navegación automática para poder utilizar posteriormente en diferente tipos de vehículo ya sean robots o vehículos ligeros. Para ello realizaremos una búsqueda de diferentes soluciones para después quedarnos con la mejor solución y despreciar la información que pueda ser superflua para la realización de este proyecto. Así también es recomendable la indagación en proyectos similares para observar como han resulto ellos el problema, para poder disponer de un camino a seguir, aunque también de esta manera podremos analizar lo que creemos que podemos mejorar y obtener realmente una aplicación mejorada.

[ES] Con el presente trabajo se pretende llevar a cabo el desarrollo de controladores usando una arquitectura modular basada en software libre de código abierto. Para ello en la controladora se ejecutará el sistema operativo Linux. Además, se utilizará el middleware de robótica ROS2, el cual corresponde a la nueva generación del middleware ROS, en creciente expansión entre los fabricantes de robots. En esta nueva generación se han mejorado aspectos del ROS originales relacionados con la implementación en tiempo real, el asegurar calidad de servicio cuando se trabaja con redes no ideales y que se use ROS para aplicaciones comerciales. En la arquitectura hardware de control dispondrá de las tarjetas de adquisición de datos industriales para medir las variables de estado del robot (posición de las articulaciones activas, fuerzas y pares ejercidos por el elemento terminal del robot), y de los convertidores digital/analógico para proporcionar las acciones de control a los motores eléctricos de la unidad mecánica del robot. Además, de los sensores de posición y fuerza, en el entorno del robot de rehabilitación se dispone de un sistema de cámaras mediante el sistema Optitrack que permite determinar la posición y orientación de la plataforma. La información proporcionada por este sistema se usará para la detección de puntos singulares durante el movimiento de la plataforma y se integrará con el sistema de control para poder evitarlos., [EN] The objective of this project is the development of position and force controllers for rehabilitation parallel robots, which have 3 and 4 degrees of freedom. Firstly, the software ROS2 has been selected due to the modular programming it provides and because it has been designed to meet real time requirements. The modularity has made that once the position controllers have been validated, external control loops have been easily incorporated. These external control loops include a controller to escape from singularities thanks to feedback from OptiTrack and force controllers. After that, a web based graphical interface has been developed and finally, position controllers based on deep reinforcement learning algorithms have been implemented.

[ES] En las últimas décadas el avance de la ciencia y la tecnología está permitiendo el desarrollo de procedimientos y métodos más eficientes para realizar tareas de todo tipo. A nivel industrial, la robótica y la automatización sería un ejemplo paradigmático puesto que permite una reducción de costes de producción, un aumento de la productividad y una reducción de riesgos para los operarios. Además, la flexibilidad de los robots permite que su instalación sea rentable no solo para la fabricación de un gran número de productos idénticos, sino también para series cortas de productos. La presente propuesta de Trabajo Fin de Máster aborda el diseño, la simulación y la programación de células automatizadas basadas en robots mediante herramientas software de alto nivel. En concreto se propone utilizar el PC Software Development Kit (PC SDK), que es una herramienta software de ABB de alto nivel que permite el desarrollo de interfaces de operador para las unidades de control de los robots ABB. Gracias a esta herramienta se puede acceder en tiempo real a las señales o variables, estructuras de datos, etc. del controlador del robot, por lo que se pueden desarrollar aplicaciones robóticas complejas que permitan integrar las comunicaciones entre robots, lectura de sensores exteroceptivos, incorporación de autómatas programables, etc. De esta forma, en el presente TFM se va a abordar el diseño, la simulación y la programación de una célula robótica de mecanizado que estará compuesta por 2 robots (un robot industrial IRB140 y un robot colaborativo UR3), una cinta transportadora, y diferentes sensores, como un sensor de fuerza, cámaras de visión artificial, sensores de posición de la cinta etc. La célula constará además de un control de calidad de las piezas fabricadas, de forma que la aplicación proporcione información en forma gráfica del estado de la eficiencia de la célula robótica en función de los valores de disponibilidad, rendimiento, número de piezas correctas, etc. En e, [EN] In recent decades, the advancement of science and technology is allowing the development of more efficient procedures and methods to perform tasks of all kinds. At an industrial level, robotics and automation would be a paradigmatic example since it allows a reduction in production costs, an increase in productivity and a reduction of risks for operators. In addition, the flexibility of the robots allows their installation to be profitable not only for the manufacture of a large number of identical products, but also for short series of products. This Master's Final Project proposal addresses the design, simulation and programming of automated cells based on robots using high-level software tools. In particular, it is proposed to use the PC Software Development Kit (PC SDK), which is a highlevel ABB software tool that enables the development of operator interfaces for ABB robot control units. Thanks to this tool, signals or variables, data structures, etc of the robot controller can be accessed in real time, so complex robotic applications can be developed that allow integrating communications between robots, reading exteroceptive sensors, incorporation of programmable robots, etc. In this way, this TFM will address the design, simulation and programming of a robotic machining cell that will be composed of 3 robots (ABB IRB 120, ABB IRB 140 y ABB IRB 1600), two conveyor belt, and different sensors, such as a force sensor, machine vision cameras, belt position sensors etc. The cell will also consist of a quality control of the manufactured parts, so that the application provides information in graphic form of the state of the robotic cell's efficiency based on the availability values, performance, number of correct parts, etc. In the TFM a virtual cell will be designed and programmed, simulating with ABB RobotStudio software. Once validated, it will proceed to the implementation in the existing robotic cell in the Robotics Laboratory of the Department of Systems

[ES] En la actualidad las técnicas de aprendizaje autónomo suponen una de las grandes vanguardias de la estadística y los nuevos métodos de control y predicción. Su integración en los controladores de robots permite una mejora en el desempeño de todo tipo de tareas. A lo largo de este trabajo se presentarán las técnicas de aprendizaje basadas en regresiones locales, y porqué son las más idóneas para las aplicaciones robotizadas. Posteriormente, se abordará la implementación de estas técnicas sobre un robot paralelo de cuatro grados de libertad, diseñado para realizar tareas de rehabilitación de miembros inferiores. Estos algoritmos lograrán aprender del comportamiento dinámico del robot, para realizar un control de posición capaz no solo de igualar el desempeño de los controladores tradicionales, sino de mejorarlos. Esta tipología de regresiones será también utilizada para obtener un modelo del robot, que permita predecir su comportamiento, atajando el problema dinámico y cinemático directo de la robótica, sin la necesidad de resolver el complejo planteamiento matemático que involucra. Adicionalmente, se implementarán técnicas de aprendizaje iterativo junto a las descritas anteriormente, que podrían mejorar el comporta-miento para movimientos cíclicos típicos de tareas de rehabilitación, al aprovechar la información de los ciclos previos para reducir los errores en los siguientes., [EN] Nowadays, machine learning techniques represent one of the great avant-garde of statistics and new methods of control and prediction. Their integration in robot controllers allows an improvement in the per-formance of all kinds of tasks. Throughout this paper we will present the learning techniques based on local regressions, and why they are the most suitable for robotic applications. Subsequently, the implementation of these techniques on a parallel ro-bot with four degrees of freedom, designed to perform lower limb rehabili-tation tasks, will be addressed. These algorithms will be able to learn from the dynamic behaviour of the robot, to perform a position control capable not only of matching the performance of traditional controllers, but also of improving them. This type of regression will also be used to obtain a model of the robot, which will allow predicting its behaviour, avoiding the direct dynamic and kinematic problem of robotics, without the need to solve the complex mathematical approach involved. Additionally, iterative learning techniques will be implemented together with those described above, which could improve the behaviour for cyclic movements typical of rehabilitation tasks, by taking advantage of the information of the previous cycles to reduce the errors in the following ones.

[ES] Los sistemas RTL (Real Time Location) han permitido hasta el momento el desarrollo de aplicaciones de localización basadas en señales de radiofrecuencia con precisión suficientemente aceptable para la localización, aunque siempre por encima de las decenas de centímetros. Con la aparición del los sistemas de UWB (Ultra Wide Band), se están alcanzando precisiones teóricas por debajo de los 10 centímetros teóricos. Este trabajado aborda la evaluación de un sistema UWB y su aplicación a la determinación de la posición de humanos en entornos industriales, para su integración en sistemas de seguridad de los entornos de trabajo. Estos sistemas permiten una mayor interacción humano robot, al tiempo que proporcionan información relevante sobre eficiencia de los sistemas productivos. Actualmente tanto los robots, como los dispositivos IoT, son parte de la evolución de los sistemas de producción hacia la denominada Industria 4.0. La integración de datos desde todos los puntos de un proceso productivo (maquinas, humanos, productos), permite el control, la supervisión y el análisis, que son necesarios para lograr sistemas eficientes. En el caso de los sistemas IoT, el uso de brokers de comunicaciones con protocolo MQTT es una de las soluciones ampliamente y estandarizada. Por otro lado el uso de la plataforma ROS (Robor Operating System), como middleware de interacción con robots, es también una solución ampliamente aceptada dentro de las aplicaciones de robótica. Bajo esta paradigma de Industria 4.0 tan demandado actualmente, se propone el presente Trabajo Fin de Máster, en tanto se persigue una aplicación realista y practica de la propuesta. En esa línea el trabajo abordará las siguientes fases: -Análisis de las tecnologías de localización mediante radiofrecuencia en interiores -Evaluación de un sistema de localización basado en UWB: precisión, alcance, comportamiento temporal y en entornos de producción. -Diseño de un sistema software de localización de tags -Desarrollo, [EN] RTL (Real Time Location) systems have so far allowed the development of location applications based on radio frequency signals with sufficiently acceptable accuracy for location, but always above tens of centimetres. With the emergence of UWB (Ultra Wide Band) systems, theoretical accuracies below 10 centimeters are being achieved. This work deals with the evaluation of a UWB system and its application to the determination of the position of humans in industrial environments, for its integration into safety systems of working environments. These systems allow greater human-robot interaction, while providing relevant information on the efficiency of production systems. Both robots and IoT devices are now part of the evolution of production systems towards Industry 4.0. The integration of data from all points of a production process (machines, humans, products), allows the control, monitoring and analysis that are necessary to achieve efficient systems. In the case of IoT systems, the use of communication brokers with MQTT protocol is one of the widely standardized solutions. On the other hand, the use of the ROS (Robot Operating System) platform as middleware for interaction with robots is also a widely accepted solution within robotics applications. Under this Industry 4. 0 paradigm, which is so much in demand at the moment, this Master¿s Thread is proposed, while pursuing a realistic and practical application of the proposal. In this context, the work will address the following phases: -Analysis of indoor radiofrequency location technologies. -Evaluation of a localization system based on UWB: accuracy, range, temporal and production environment behaviour. -Design of a tag localization software system. -Development of a software module for integration into the ROS architecture of a mobile robot: this aims to integrate data on the location of robots and humans at the information level. -Development of controllers based on location information: application to gen

[ES] En el siguiente proyecto se desarrolla el control de láser para la detección de obstáculos más lejanos, aunque además de la detección de los obstáculos se le incluye la detección de los espacios, que generan esos obstáculos, el objetivo principal de este proyecto es la realización de un proyecto así como la librería con la que poder dibujar los datos de las medidas obtenidas por el láser en tiempo real, en este proyecto también se incluye la necesidad de realizar la detección dentro de las medidas obtenidas de posibles espacios o huecos, así como para poder determinar en qué dirección se encuentran.

[ES] En los últimos años, los campos de aplicación de la robótica han crecido enormemente. Así, además de las aplicaciones industriales típicas (pick&place, soldadura por arco o por puntos, atención de máquinas), hoy en día los robots se están empleando en la medicina, en servicios de asistencia, operaciones de rescate, etc. Con el presente Trabajo Fin de Máster se propone trabajar con el modelado y la simulación de robots paralelos. Para ello se partirá del diseño CAD de un robot paralelo de 4 grados de libertad orientado a la rehabilitación de miembros inferiores del cuerpo humano. Se trata de un robot que se está desarrollado en ámbito de un proyecto de investigación del Plan Nacional. Dicho diseño se importará al simulador de robots CoppeliaSim. Se trata de un simulador que incorpora un entorno de desarrollo integrado y que se basa en una arquitectura de control distribuido. De esta forma, cada objeto/modelo puede ser controlado individualmente a través de un script embebido, un plugin, un nodo ROS o BlueZero, un cliente API remoto o una solución personalizada. Con este simulador se tendrá que resolver primero el problema cinemático directo e inverso, para poder determinar la relación entre las variables de articulación activas y las variables del espacio cartesiano. Posteriormente se tendrá que resolver también el problema dinámico del robot, obteniéndose la relación entre los términos dinámicos, centrífugos, de Coriolis y gravitacionales, y las fuerzas aplicadas sobre los actuadores del robot (acciones de control). Gracias a este robot virtual se podrán analizar diferentes controladores no lineales de posición, como son los controladores por dinámica inversa, los controladores pasivos o los controladores adaptativos. También será posible realizar la co-simulación del robot (pudiendo ejecutarse el controlador y el robot virtual en la misma máquina o en máquinas distintas) para validar las diferentes estrategias de control que se quieran utilizar. Además, este t, [EN] Over the last years, the robotic application fields have experienced a big growth. Thanks to this, appart from the common industrial applications (pick&place, arc or spot welding, machine tending), nowadays robots are being used in medicine, assistance services, rescue operations, etc. The goal of this Master's Thesis is the modeling and simulation of parallel robots. The work will be based on a CAD design of a 4 degree-of-freedom parallel robot aimed at the rehabilitation of the lower limbs of the human body. The robot is being developed within the scope of a research project of the Spanish National Plan. This design will be imported into the CoppeliaSim robot simulator. This simulator includes an integrated development environment and is based on a distributed control architecture. This way, each object/model can be controlled individually via an embedded script, a plugin, a ROS or BlueZero node, a remote API client or a custom solution. With this simulator, the direct and inverse kinematic problem will have to be solved first, in order to determine the relationship between the active articulation variables and the variables of the cartesian space. Subsequently, the dynamic problem of the robot will also have to be solved, obtaining the relationship between the dynamic, centrifugal and Coriolis and gravitational terms and the forces applied on the robot's actuators (control actions). Thanks to this virtual robot, different non-linear position controllers can be analyzed, such as inverse dynamics controllers, passive controllers or adaptive controllers. Furthermore, this will allow the co-simulation of the robot (running the controller and the virtual robot in the same machine or different ones) to validate the different control strategies. In addition, this Master's Thesis will also allow to carry out a set of very interesting applications, for example, the values of the joints of the real parallel laboratory robot can be provided as inputs to the virtual rob

[ES] El alcance de este proyecto es construir un modelo digital de un flujo de producción utilizando elSoftware de Siemens "Plant Simulation". Cada módulo, p. Ej. línea de prensa o estación de montaje, se construirá con tiempos de ciclo reales, cifras OEE y tiempos de cambio correspondientes al intercambiador de calor que se procesa. La entrada para el modelo serán simulaciones de pedidos reales que ingresan al flujo de producción a partir de datos provenientes de un servidor SQL. Basado en la secuencia de los pedidos en la base de datos SQL, el modelo digital del flujo de producción calculará diferentes parámetros de producción como capacidad, tiempos de producción y tamaños de búfer (entre otros). El modelo digital también debería poder optimizar diferentes parámetros cambiando la secuencia del orden., [EN] The scope of this project is to build a digital model of a production flow by using Siemens software Plant Simulation. Each module, e.g. press line or assembly station, will be built up with real cycle times, OEE figures and changeover times corresponding to the heat exchanger that are processed.The input for the model will be simulations of real orders entering the production flow from an SQL data base. Based on the sequence of the orders in the SQL database the digital model of the production flow will calculate different production parameters like capacity, throughput times and buffer sizes (among others). The digital model should also be able to optimize different parameters by changing order sequence.

[EN] Autonomous navigation is a complex problem that involves different tasks, such as location of the mobile robot in the scenario, robotic mapping, generating the trajectory, navigating from the initial point to the target point, detecting objects it may encounter in its path, etc. This paper presents a new optimal trajectory planning algorithm that allows the assessment of the energy efficiency of autonomous light vehicles. To the best of our knowledge, this is the first time in the literature that this is carried out by minimizing the travel time while considering the vehicle's dynamic behavior, its limitations, and with the capability of avoiding obstacles and constraining energy consumption. This enables the automotive industry to design environmentally sustainable strategies towards compliance with governmental greenhouse gas (GHG) emission regulations and for climate change mitigation and adaptation policies. The reduction in energy consumption also allows companies to stay competitive in the marketplace. The vehicle navigation control is efficiently implemented through a middleware of component-based software development (CBSD) based on a Robot Operating System (ROS) package. It boosts the reuse of software components and the development of systems from other existing systems. Therefore, it allows the avoidance of complex control software architectures to integrate the different hardware and software components. The global maps are created by scanning the environment with FARO 3D and 2D SICK laser sensors. The proposed algorithm presents a low computational cost and has been implemented as a new module of distributed architecture. It has been integrated into the ROS package to achieve real time autonomous navigation of the vehicle. The methodology has been successfully validated in real indoor experiments using a light vehicle under different scenarios entailing several obstacle locations and dynamic parameters.

[ES] Motivado por lo que se conoce como Industria 4.0, recientemente el control de robots manipuladores y móviles es un área de interés para investigadores y desarrolladores industriales. La robótica va a detonar un importante avance científico y tecnológico en diversas áreas de la mecánica, control, electrónica, computación, salud y seguridad, entre otros (1). Por todo ello, no es de extrañar que sea una de las asignaturas más importantes y comunes en Ingeniería. En el presente Trabajo Fin de Grado (TFG) se proponía trabajar en esta área, en concreto con el desarrollo de aplicaciones relacionadas con la navegación de robots móviles y el desarrollo de misiones con dichos sistemas. En este TFG se pretendía utilizar el Lego Mindstorms EV3, el robot móvil real disponible en el Laboratorio de Robótica del Dpto. de Ingeniería de Sistemas y Automática de la Universitat Politècnica de València. De hecho, se empezó a trabajar y se pudieron obtener ejecuciones reales con los robots físicos. Sin embargo, por los problemas provocados por la pandemia relacionada con el COVID-19, se tuvo que cambiar el enfoque el trabajo, por lo que se estuvieron estudiando diversas soluciones para poder trabajar con robots simulados. Así, se propone analizar y utilizar dos herramientas para trabajar con robots virtuales: la herramienta Robot Virtual Worlds, simulador original de RobotC, la plataforma usada en las prácticas de la asignatura de Laboratorio de Automatización y Control en el grado; y CoppeliaSim como segunda opción. De esta forma, se trabajará con estas dos herramientas, explicando su funcionamiento y modo de empleo, estudiándose las características básicas y las ventajas e inconvenientes de ellas, comparándolas y desarrollándose diversas tareas de programación de robot móviles en ambos entornos como ejemplo, una de control cinemático de los robots móviles diferenciales y otra aplicación utilizando sensores. Además, se estudia LeoCAD como posible solución fácil al modelado del robo, [EN] Motivated by the Industry 4.0, the control of robot manipulators and mobile robots has recently become an area of interest for industrial researchers and developers. According to several magazines, we can define robotics as a science that bring together various technological branches or disciplines, with the aim of designing robotic machines capable of performing automated tasks or simulating human or animal behaviours (1). For these reasons, it is not surprising that robotics is one of the most important and common subjects in engineering. This subject area is the purpose of this TFG, specifically the development of applications related to the navigation of mobile robots and the development of missions with these systems. This project intended to use the Lego Mindstorms EV3, the real mobile robots available in the Robotics Laboratory of the Department of Systems and Automatic Engineering of the Polytechnic University of Valencia. In fact, work began and real executions with physical robots were successfully achieved. However, due to the problems caused by the pandemic COVID-19, the focus of the work changed. Therefore, many solutions have been studied in order to work with simulated robots. Consequently, analysing and using two tools to work with virtual robots has been proposed: Robot Virtual Worlds, environment developed by RobotC, which is the current platform used in the subject of Laboratory of Automatic and Control; and CoppeliaSim as second option. Therefore, the TFG will work with these two tools, explaining their functions and method of use, studying the basic characteristics and the advantages of them, and developing various mobile robot control task in both environments, one of them is related to the kinematic control of mobile robots with differential configuration, and other application where sensors are used. In addition, LeoCAD is studied as possible solution to model the robot. This, an opportunity to continue robotic works at home is given to

[ES] En el presente Trabajo de Final de Máster se propone el desarrollo y la implementación de una solución para el control dimensional de un modo automático, fiable, preciso, cómodo y aplicable a cualquier pieza producida en serie. El desarrollo se centrará más concretamente en el tapizado interior superior, o simplemente techo interior, de un vehículo, para mostrar una aplicación realista de la solución. El planteamiento general es que el operario introduzca el techo en una estación automatizada donde, seleccionando previamente el modelo y versión a medir, el conjunto sistema robotizado y visión artificial se encargue de hacer las mediciones necesarias. Internamente el programa de control se encarga de establecer la comparación entre el modelo de referencia, proporcionado por el archivo CAD del propio techo, y la imagen 3D generada a partir del escaneo tridimensional obtenido por el sistema de visión. A partir de dicho análisis se podrá determinar finalmente si la pieza es buena o no según el patrón. Para abordar la solución final, no solamente se dan a conocer los principios teóricos que hacen posible la obtención automática de modelos 3D a partir de un escáner tridimensional, sino que se deciden, de entre varias posibilidades, todos los puntos necesarios para que se pueda materializar la estación de medición 3D y cubra las necesidades planteadas: qué robot hay que emplear, qué escáner, cómo se deben referenciar y fijar las piezas, aspectos de seguridad y ergonomía, elementos estructurales, software, ajuste y mantenimiento de la estación,¿ Debido a la envergadura y la inversión total que este Trabajo supondría, no se puede materializar en la actualidad la solución planteada y, por tanto, no se pueden establecer los ensayos y obtener los datos de la aplicación real. Por ello, se plantean dos vías: una donde se expone qué solución teórica cubriría las necesidades y otra que recoge una aplicación real con datos reales sobre una pieza real, desarrollando así una demo, [EN] In this Master’s Thesis is proposed the development and implementation of a solution for dimensional control using an automatic, reliable, accurate, comfortable way applicable to any part produced in serial production. The development is centered in the sunroof, or headliner, of a vehicle to show a realistic application of the solution. The general approach is that an operator introduces the headliner into an automated station, where by selecting previously the model and version to be measured, the combination of robotic system and artificial vision make all the necessary measurements. Internally, the control program is in charge of establishing the comparison between the reference model, provided by the CAD of the headliner, and the 3D image generated from the three-dimensional scan obtained by the artificial vision system. From this analysis it will finally determinate if a piece is good or not according to the pattern. To address the final solution, not only are the basic principles which make possible the automatic obtaining of 3D models from a three-dimensional scanner, but also decide, among several possibilities, all the necessary points so the 3D measurement station can be materialized and meet the needs raised: which robot has to be used, which scanner, how the parts must be referenced and fixed, safety and ergonomic facets, structural components, software… Due to the significance and the total investment that this Thesis would entail, it is not possible to materialize the proposed solution and, therefore, the tests can not be done and obtain data from the real application. For this reason, two ways are proposed: one where it is exposed which theoretical solution would cover the necessities and another way that collects a real application with real data on a real part, thus developing a partial demonstration with smaller parts using an existing and commercial application. With the obtained data and making the appropriate relations between theorical sol, [CA] En el present Treball de Fi de Màster es proposa el desenvolupament i implementación d’una solució per al control tedimensional d’un mode automàtic, fiable, precís, còmode i aplicable a qualsevol peça produïda en serie. El desenvolupament es centrarà més concretamente en l’entapissat interior superior, o simplement sostre interior, d’un vehicle, per a mostrar una aplicación realista de la solució. El plantejament general és que l’operari introdueixca el sostre en una estació automatitzada on, seleccionan previamente el model i versió a mesurar, el conjunt sistema robotitzat i visió artificial s’encarregue de fer les mesures necessàries. Internament el programa de control s’encarregarà d’establir la comparació entre el model de referencia, proporcionat per l’artxiu CAD del propi sostre, i la imatge 3D generada a partir de l’escaneig tridimensional obtés pel sistema de visió. A partir del nomenat análisis, es podrà determinar finalmente si la peça és bona o no segons el patró. Per a elaborar la solució final, no solamente es donen a coneixer els principis teòrics que fan posible l’obtenció automàtica de models 3D a partir d’un escàner tridimensional, sino que es decideixen, d’entre diverses possibilitats, tots els punts necessaris per a que es puga materialitzar l’estació de medició 3D i cubra les necessitats plantejades: quin robot hi ha que emprar, quin escàner, com s’han de referenciar i fixar les peces, aspectes de seguritat i ergonomia, elements estructurals, software, ajust i manteniment de l’estació, etc. A causa de l’envergadura i la inversión total que aquest Treball suposaria, no es pot materialitzar en l’actualitat la solución plantejada i, per tant, no es poden establir els assatjos i obtindre dades de la aplicación real. Per tant, es plantejen dues vies: una on s’exposa quina solució teòrica cobriria les necessitats i altra que recull una aplicación real amb dadest real sobre un peça irreal, desenvolupant així una demostració parcial amb peces de men

[EN] One of the most important elements of a robot's control system is its Inverse Kinematic Model (IKM), which calculates the position and velocity references required by the robot's actuators to follow a trajectory. The methods that are commonly used to synthesize the IKM of open-chain robotic systems strongly depend on the geometry of the analyzed robot. Those methods are not systematic procedures that could be applied equally in all possible cases. This project presents the development of a systematic procedure to synthesize the IKM of non-redundant open-chain robotic systems using Groebner Basis theory, which does not depend on the geometry of the robot's structure. The inputs to the developed procedure are the robot's Denavit-Hartenberg parameters, while the output is the IKM, ready to be used in the robot's control system or in a simulation of its behavior. The Groebner Basis calculation is done in a two-step process, first computing a basis with Faugere's F4 algorithm and a grevlex monomial order, and later changing the basis with the FGLM algorithm to the desired lexicographic order. This procedure's performance was proved calculating the IKM of a PUMA manipulator and a walking hexapod robot. The errors in the computed references of both IKMs were absolutely negligible in their corresponding workspaces, and their computation times were comparable to those required by the kinematic models calculated by traditional methods. The developed procedure can be applied to all Cartesian robotic systems, SCARA robots, all the non-redundant robotic manipulators that satisfy the in-line wrist condition, and any non-redundant open-chain robot whose IKM should only solve the positioning problem, such as multi-legged walking robots.

[ES]Este trabajo ha consistido en diseñar el control de los motores de una impresora 3D. Para ello, se ha utilizado un controlador encastrado, una myRIO. El control de estos motores ha sido programado en LabView, implantándose posteriormente en la myRIO. También se ha simulado el funcionamiento del robot cartesiano mediante Simulink y imitando este simulador en LabView, se ha estudiado como realizar la comunicación entre LabView y Simulink, implantándose después. Por último, se han realizado pruebas para comprobar el correcto funcionamiento de los motores., [CA] Aquest treball ha consistit en dissenyar el control dels motors d’una impressora 3D. Per a tal fi, s’ha utilitzat un controlador encastrat, una myRIO. El control d’aquests motors en LabView ha estat programat, implantant-se posterioment en la myRIO. També s’ha simulat el funcionament del robot cartesià mitjançant Simulink i imitant aquest simulador en LabView, s’ha estudiat com realitzar la comunicació entre LabView i Simulink, havent-se implantat després. Per últim, s’han realitzat proves per comprovar el correcte funcionament dels motors, [EN] This assignment has consisted in designing the control of the motors of a 3D printer. For this reason, it has been used an embedded controller, a myRIO. The control of this motors has been programmed on LabView and subsequently installed to the myRIO. Moreover, the running of the cartesian robot has been simulated with Simulink and being imitated on LabView, the communication between LabView and Simulink has been studied and afterwards implemented. Finally, the motors have been tested in order to check the proper functioning of the motor.

[ES] El presente Trabajo Final de Grado (TFG) de la titulación de Grado en Ingeniería en tecnologías Industriales, se extrae de un proyecto en el que se ha participado durante un convenio de prácticas con la empresa Autis Ingenieros. El proyecto consiste en el diseño y programación de una celda robotizada para automatizar la programación de placas electrónicas utilizadas para elaborar placas de inducción y es contratado por la empresa B/S/H en Zaragoza. Se trata de un proyecto que compone un total de 6 estaciones robotizadas(de las cuales trataremos una), por lo que uno de los retos será realizar una celda escalable y estandarizada, es decir, que cada una sea capaz de realizar el trabajo de las otras 5 sabiendo que cada una debe programar placas distintas. Para el desarrollo de este TFG se expondrá la programación de un PLC de seguridad de la marca Siemens, serie S7-1500 utilizando el estándar de programación de Autis Ingenieros. Se explicará tanto el programa utilizado para dicha programación (TIA Portal) como la estructura que ofrece el estándar de la empresa. Además, se llevará a cabo de la programación del robot, de tipo Scara, de la marca Fanuc. Dicho robot se comunica con el PLC mediante el estándar PROFINET para que el trabajo sea lo más coordinado posible y evitar desincronizaciones entre ambos sistemas. En los anexos de este trabajo podemos encontrar la programación de ambos sistemas descritos anteriormente, así como los GRAFCET que componen el estándar de Autis Ingenieros., [VL] El present Treball Fi de Grau (TFG) de la titulació Grau en Enginyeria en Tecnologies Industrials, es sostrau d’un projecte en el que s’ha participat durant un conveni de practiques amb l’empresa Autis Ingenieros, S.L.U. El projecte consisteix en el disseny i programació d’una cel·la robotitzada per a automatitzar el procés de programació de plaques electròniques utilitzades per a elaborar plaques d’inducció i és contractat per l’empresa B/S/H de Saragossa. Es tracta d’un projecte que compren un total de 6 estacions robotitzades (de les quals tractarem una), pel que un dels reptes serà realitzar una cel·la estandarditzada i escalable que, és a dir, que cada una de les cel·les pugui fer el treball de les altres 5 encara que saben que cada una deurà programar plaques distintes. Per al desenvolupament d’aquest TFG s’exposarà la programació d’un PLC de seguretat de la marca Siemens de la sèrie S7-1500 fent emprar l’estàndard de programació d’Autis Ingenieros. S’explicarà tant el programa utilitzat per a dita programació (TIA Portal) com l’estructura que ofereix l’estàndard de l’empresa. A més, es portarà a terme la programació del robot, de tipus Scara, de la marca Fanuc. Aquest robot es comunica amb el PLC mitjançant l’estàndard PROFINET per a que el treball sigui el més coordinat possible i evitar la possible desincronització dels dos sistemes. En els annexes d’aquest treball trobarem la programació dels dos sistemes descrits anteriorment, així com els GRAFCET que componen l’estàndard d’Autis Ingenieros., [EN] The present dissertation of the bachelor’s degree in Engineering in Industrial Technologies, is extracted from a project in which participation was took during an internship agreement with the company Autis Ingenieros. The project consists in the design and programming of a robotic cell to automate the programming of electronic plates used to produce induction plates and it is contracted by the company B/S/H in Zaragoza. The project is composed by 6 stations altogether (one of which we are discussing in this dissertation). The standardization and scalability of the stations is one of the major challenges, that is every single station should be able to do the same work as the other 5 even though each of them will be programming different types of plates. For the development of this dissertation, we will explain the programming of a safety PLC from the S7- series from Siemens using Autis Ingenieros’ programming standard. We will explain the program used for the programming (TIA Portal) as well as company’s standard structure. In addition, we will be carrying out the programming of a Fanuc’s Scara type robot. This robot communicates with the PLC through PROFINET standard so both systems’ work is as coordinated as possible and to avoid miscommunications. At the Memory’s annex we will find the programming of both systems we just described as well as the GRAFCET used to design company’s programming standard.

[EN] The design of rehabilitation exercises applied to sprained ankles requires extreme caution, regarding the trajectories and the speed of the movements that will affect the patient. This paper presents a technique that allows a 3-PRS parallel robot to control such exercises, consisting of dorsi/plantar flexion and inversion/eversion ankle movements. The work includes a position control scheme for the parallel robot in order to follow a reference trajectory for each limb with the possibility of stopping the exercise in mid-execution without control loss. This stop may be motivated by the forces that the robot applies to the patient, acting like an alarm mechanism. The procedure introduced here is based on Dynamic Movement Primitives (DMPs).

[EN] This paper aims to develop an approach for the reconfiguration of a parallel kinematic manipulator (PKM) with four degrees of freedom (DoF) designed to tackle tasks of diagnosis and rehabilitation in an injured knee. The original layout of the 4-DoF manipulator presents Type-II singular configurations within its workspace. Thus, we proposed to reconfigure the manipulator for avoiding such singularities (owing to the Forward Jacobian of the PKM) during typical rehabilitation trajectories. We achieve the reconfiguration of the PKM through a minimization problem where the design variables correspond to the anchoring points of the robot limbs on fixed and mobile platforms. The objective function relies on the minimization of the forces exert by the actuators for a specific trajectory. The minimization problem considers constraints equations to avoid Type-II singularities, which guarantee the feasibility of the active generalized coordinates for a particular path. To evaluate the proposed conceptual strategy, we build a prototype where reconfiguration occurs by moving the position of the anchoring points to holes bored in the fixed and mobile platforms. Simulations and experiments of several study cases enable testing the strategy performance. The results show that the reconfiguration strategy allows obtaining trajectories having minimum actuation forces without Type-II singularities.

[EN] Ankle injuries are among the most common injuries in sport and daily life. However, for their recovery, it is important for patients to perform rehabilitation exercises. These exercises are usually done with a therapist's guidance to help strengthen the patient's ankle joint and restore its range of motion. However, in order to share the load with therapists so that they can offer assistance to more patients, and to provide an efficient and safe way for patients to perform ankle rehabilitation exercises, we propose a framework that integrates learning techniques with a 3-PRS parallel robot, acting together as an ankle rehabilitation device. In this paper, we propose to use passive rehabilitation exercises for dorsiflexion/plantar flexion and inversion/eversion ankle movements. The therapist is needed in the first stage to design the exercise with the patient by teaching the robot intuitively through learning from demonstration. We then propose a learning control scheme based on dynamic movement primitives and iterative learning control, which takes the designed exercise trajectory as a demonstration (an input) together with the recorded forces in order to reproduce the exercise with the patient for a number of repetitions defined by the therapist. During the execution, our approach monitors the sensed forces and adapts the trajectory by adding the necessary offsets to the original trajectory to reduce its range without modifying the original trajectory and subsequently reducing the measured forces. After a predefined number of repetitions, the algorithm restores the range gradually, until the patient is able to perform the originally designed exercise. We validate the proposed framework with both real experiments and simulation using a Simulink model of the rehabilitation parallel robot that has been developed in our lab.

[ES] En este proyecto de fin de grado se va a diseñar en 3D, imprimir y montar un brazo robótico de 6 grados de libertad que tiene una longitud de 50 cm estirado. El brazo utiliza servomotores controlados con un módulo PCA9685. La configuración del robot es angular. A su vez se diseña una cinta transportadora que dispone de una cámara y un sensor infrarrojo el cual detecta la pieza. A través de la cinta circula una pequeña pieza. El sensor detecta la posición de la pieza y cuando está centrada en el plano de la cámara, para la cinta y realiza una fotografía. Se hace un preprocesado de la imagen y se obtienen las características de la pieza (orientación y centro de masas). Finalmente, la cinta avanza para que el brazo robótico la coja y la deposite en el lugar que corresponda según el tipo de pieza (rectangular o cuadrada). Se usa para la cámara un ESP32cam y para el microcontrolador un ESP32. Se utiliza Arduino para el entorno de desarrollo, MATLAB para realizar cálculos y pruebas de funcionamiento y SolidWorks para diseñar las piezas en 3D. En cuanto al lenguaje de programación es C++ para Arduino y lenguaje M para MATLAB., [CA] Aquest projecte de fi de grau tracta de dissenyar en 3D, imprimir i muntar un braç robòtic de 6 graus de llibertat que té una longitud de50cm estirat. El braç utilitza servomotors controlats amb un mòdul PCA9685. La configuració del robot és angular. També es dissenya una cinta transportadora que disposa d'una camera i un sensor infraroig el qual detecta la peça. A través de la cinta circula una xicoteta peça. El sensor detecta la posició de la peça i quan està centrada en el pla de la camera, para la cinta per a realitzar una fotografia. Es fa un preprocessat de la imatge i s'obtenen les característiques de la peça (orientació i centre de masses). Posteriorment la cinta avança perquè, finalment, el braç robòtic la coixa i la deposite en el llocque corresponga segons el tipus de peça (rectangular o quadrada). S'usa per a la camera un ESP32cam i per al microcontrolador un ESP32. S’utilitza Arduino pera l'entorn de desenrotllament, MATLAB per a realitzar cálculs i proves de funcionament i SolidWorks per a dissenyar les peces en 3D. Quant al llenguatge de programació és C++ per a Arduino i llenguatge M per a MATLAB., [EN] This end-of-degree project is about 3D designing, printing, and mounting a 6-degree-of-freedom robotic arm that has a length of about 50 cm stretched. The arm uses servo motors controlled with a PCA9685 module. The robot configuration is angular. Also, a conveyor belt is designed that has a camera and an infrared sensor which detects the piece. A small piece runs through the tape. The sensor detects the position of the part and when it is centered in the plane of the camera, stops the tape to take a photograph. The image is preprocessed and the characteristics of the piece (orientation and center of mass) are obtained. Later the tape advances so that, finally, the robotic arm takes it and deposits it in the corresponding place according to the type of piece (rectangular or square). An ESP32cam is used for the camera and an ESP32 for the microcontroller. I use Arduino for the development environment and MATLAB to perform calculations and test runs. To design the 3D parts, I use SolidWorks. As for the programming language, it is C++ for Arduino and M language for MATLAB.

[EN] One approach to address the future challenges of an increasingly global market’s competition and the demographic changes of an aging workforce for manufacturing companies in developed countries is the close collaboration between human operators and industrial robots. These humanrobot collaborative (HRC) assembly systems aim to combine the best characteristics of the human; its flexibility, intelligence and tactile sense, with robotic speed, endurance and repeatability. Although currently safety legislation limits the possible collaborative applications that could be implemented in practice, large research efforts are put in order to enable practical implementation of these future workstations. Once these safety legislation limitations have been addressed, a need to simulate these systems before implementing them will arise. Virtual simulations are an important part of modern production system design and will be demanded in future assembly workstation design. A new existing software is in development that can simulate, visualise and evaluate HRC assembly workstations. The general goal with the simulation software is to design “optimal” workstations, and they enable evaluations of multiple design alternatives to reach this “optimum”. The creation of these design alternatives is challenging today as it demands a lot of manual work. The aim of this thesis is to tackle this issue by contributing to the development and improvement of the simulation software through the programming of scripts in the Lua language. The scripts were developed through an iterative and trial-and-error process, combined with first-hand experience of the author in the usage of the software. The resulting scripts enable the user to perform simulations in a swift, efficient, automated and simplified way in comparison to the traditional method, reducing the need of manual work to a minimum. A large amount of simulations can be performed in a short amount of time, even without the need of human, [ES] En este trabajo se utilizará el lenguaje de programación LUA para optimizar un software de simulación experimental (Industrial Path Solutions, IPS) para el diseño de estaciones de trabajo con colaboración entre robots colaborativos y trabajadores (Human-Robot Collaboration). El objetivo de la optimización será automatizar mediante scripts la tarea de probar diferentes diseños para encontrar el diseño óptimo en función de varios parámetros (tiempo de proceso, evaluación ergonómica del trabajador, valoración del diseño mediante el método de Muther para SLP). Una vez el software de simulación sea optimizado, se utilizará en un caso práctico para probar su validez.

[ES] A dia de hui, la impressió 3D es coneguda al món tecnològic degut a la seua gran quantitat d aplicacions, des de l estampació d objectes quotidians fins a dissenys específics amb altes especificacions. Cal recordar que la fabricació per addició és una tecnologia relativament jove ja que va ser creada aproximadament 30 anys. D aquesta manera es tracta d una tecnologia que encara està en desenvolupament, no gaudeix d una extensa implementació. Aquest estudi està focalitzat en un prototip novell d una nova impressora per a fins mèdics, la qual requereix un ambient de treball concret. El prototip ja està definit però necessita ser estudiat i millorat per tal de permetre ser usat fàcilment i adequadament. Per altra banda, hi ha alguns problemes que necessiten ser solucionats. Primerament s exposa breument el context de la impressió 3D. Seguidament s expliquen les condicions de treball i d impressió per tal de justificar l elecció dels dispositius. En aquest punt és possible observar que la estructura del prototip és complexa deguda a l ús de diferents dispositius. Per tal d integrar-los ha calgut crear, definir i adaptar un programa informàtic complex. Cada dispositiu té un distint comportament i un llenguatge propi de manera que la proposta conté diferents tipus de llenguatge de programació. El codi ha sigut traduït i analitzat mostrant fàcilment com funciona. Com s ha mencionat, hi ha alguns problemes els quals afecten al mode de funcionament. Aquests donen lloc a altres anàlisis i propostes per tal de solucionar-los. Per una banda, hi ha problemes de disseny a abordar: dissenyar una protecció per als eixos i projectar una estructura de metall per a poder integrar tots els dispositius. Per altra banda, hi ha problemes relacionats amb el comportament dels eixos ja que la temperatura d operació influeix considerablement en ells. En aquest projecte, es pot observar la gran quantitat de coneixements requerits per desenvolupar un prototip, com són la informàtica, engin, [EN] Nowadays 3D Printing is known in the technology world due to it having a wide array of applications going from printing quotidian objects to custom designs for specific uses with high specifications. It must be remembered that additive manufacturing technology is a young technology since it was created just over 30 years ago. In such a way this technology is still being developed, it doesn t enjoy an extended implementation yet. This study is focused on a prototype of a novel printer for medical device, which requires a very concrete environment to work. The prototype printer is already defined but it needs to be studied and improved in order to allow for it to be used easily and adequately. On the other hand, there are some problems that need to be resolved. First the background of the 3D printing is briefly exposed. Then the printing and environment determinants are explained in order to justify the choice of the devices. At this point, the structure of the prototype favours an appreciation on the complexity of using different devices. In order to integrate all of them was necessary to create, to define and to adapt a significant informatic program. Each dispositive has a distinct behaviour with their own communication language so for this reason the purpose contains different kinds of programming languages. The code has been translated and analysed showing easily how it works. As was mentioned, there are some problems which have an effect on the printing operation. These give rise to other analyses and proposals to solve them. On one hand, there are design aspects to tackle: designing a protection for the axis and projecting a metal structure putting all the devices on. On the other hand, there are problems related with the behaviour of the axis because the temperature of the operation has a strong influence on it. In this project, we can see the great quantity of diverse knowledge that is needed to run a prototype, from computer science, control engineering

[ES] El presente Trabajo Final de Grado tiene lugar en la planta de fabricación de motores situada en Almussafes, Valencia perteneciente a la empresa multinacional estadounidense Ford Motor Company. Se trata de una de las plantas más importantes de la compañía en Europa, y dispone de una capacidad de producción cercana a los 2000 motores diarios. El objetivo del trabajo consiste en desarrollar la mejor solución para la automatización del suministro de herramientas a las máquinas de las líneas de mecanizado mediante el uso de Vehículos de Guiado Automático, para así aumentar la eficiencia de la planta y reducir los costes de manutención. Así, en primer lugar, se realiza un estudio general de la logística interna actual de la planta, para a continuación examinar en detalle el suministro que se desea automatizar. Toda la información documentada queda sintetizada a través de tablas, imágenes y descripciones, que aportan una comprensión profunda del funcionamiento actual de este suministro. Tras recoger información sobre las posibilidades que ofrece la tecnología de los AGVs, se formula una serie de alternativas para dar solución al proyecto de automatización. Se identifica un conjunto de criterios de selección y a través del método de decisión multicriterio AHP se evalúan las alternativas formuladas con el fin de obtener la más adecuada para el proyecto. A continuación, se detalla el nuevo funcionamiento propuesto del abastecimiento para la alternativa seleccionada, que incluye el diseño de un carro adaptado al modelo de robot elegido. Una vez hecho esto, se realiza un estudio de viabilidad económica a través de la estimación del coste del proyecto y de los ahorros asociados a su implantación, para así calcular el periodo de retorno de la inversión. Finalmente, debido al resultado positivo del estudio de viabilidad, se elabora un plan de implantación., [EN] The following Degree Thesis takes place in the engine manufacturing plant located in Almussafes, Valencia belonging to the US multinational company Ford Motor Company. It is one of the most important plants of the company in Europe, and has a production capacity of around 2000 engines per day. The objective of the project is to develop the best solution for the automation of the supply of tools to the machines of the machining lines through the use of Automatic Guided Vehicles, in order to increase the efficiency of the plant and reduce maintenance costs. This, in the first place, a general study of the current internal logistics of the plant is carried out, to then examine in detail the supply to be automated. All the documented information is synthesized through tables, images, and descriptions, which provide a deep understanding of the current operation of this supply. After collecting information about the possibilities that the AGVs technology offers, a number of alternatives is formulated to solve the automation project. A set of selection criteria is identified, and the formulated alternatives are evaluated through the AHP multicriteria decision method in order to obtain the most suitable one for the project. Next, the proposed new supply operation for the selected alternative is detailed, which includes the design of a trolley adapted to the chosen robot model. Once this is done, an economic viability study is carried out by estimating the cost of the project and the savings associated with its implementation, in order to calculate the return on investment period. Finally, due to the positive results of the viability study, an implementation plan is developed. Keywords: automation, automatic guided vehicle, AGV, AIV, supply, motor, robot, route, logistics, machining line, multicriteria decision, AHP, viability, design, trolley, Tool Crib, tools.

[CA] Aquest projecte descriu el desenvolupament d’un sistema per a la navegació autònoma a vinyes en espatllera, concretament la part de detecció i seguiment de les vinyes. Desenvolupat a l’empresa Robotnik Automation SLL i dins del projecte europeu “Vinbot”; aquest sistema de navegació fa servir un LIDAR 2D per a la detecció de les files del camp i navegar entre aquestes. L’arquitectura de ROS (Robotic Operating System) ha facilitat el desenvolupament del projecte amb la flexibilitat que aporta al gestionar drivers, models descriptius, visualització i demés ferramentes que integren el sistema robòtic. El robot elegit ha sigut un SummitXL de Robotnik, completament integrat amb aquesta arquitectura. El model descriptiu del robot ha sigut editat per a fixar la posició dels sensors i millorar la modularitat. Les dades del làser han sigut tractades amb la biblioteca PCL (Point Cloud Library) per a extraure la posició del robot respecte a les vinyes fent us de l’algoritme RANSAC. Amb les vinyes detectades el robot es capaç de navegar de manera reactiva entre elles.

[ES] Actualmente la robótica está teniendo un crecimiento muy grande, siendo la piedra angular de lo que se conoce como la Industria 4.0. Para facilitar la implantación de los sistemas robotizados en la industria general, y la pequeña y mediana empresa en particular, los robots deben tener una serie de características: deben ser económicos, fáciles de utilizar, versátiles, etc. En este Trabajo Fin de Máster (TFM) se propone desarrollar una aplicación para que pueda teleoperar sistemas robotizados. Para que sea lo más eficiente posible, se debe permitir que la interacción entre el operario y el robot sea lo más directo y natural posible. Además, debería permitir la teleoperación de diferentes sistemas robotizados. Para permitir una interacción natural, en este TFM se propone utilizar técnicas avanzadas de visión artificial. Gracias a estas técnicas, la cámara de visión detectará la posición y los movimientos del brazo del operario, de forma que se mandará dicha información a la unidad de control del robot para generar las referencias de movimiento de los robots. Los robots a utilizar en este TFM son los robots disponibles en el Dpto. de Ingeniería de Sistemas y Automática y el Instituto U. de Automática e Informática Industrial. En concreto se trabajará con del robot IRB140, un robot industrial compacto de 6 grados de libertad. Además, se deberá programas y controlar también el robot YUMI, un robot colaborativo de última generación compuesto por 2 brazos y un total de 14 grados de libertad., [CA] Actualment la robòtica està tenint un creixement molt gran, sent la pedra angular del que es coneix com la Indústria 4.0. Per a facilitar la implantació dels sistemes robotitzats en la indústria general, i la xicoteta i mitjana empresa en particular, els robots han de tindre una sèrie de característiques: han de ser econòmics, fàcils d'utilitzar, versàtils, etc. En aquest Treball Fi de Màster (TFM) es proposa fer una aplicació perquè puga teleoperar sistemes robotitzats. Perquè siga el més eficient possible, s'ha de permetre que la interacció entre l'operari i el robot siga el més directe i natural possible. A més, hauria de permetre la teleoperació de diferents sistemes robotitzats. Per a permetre una interacció natural, en aquest TFM es proposa utilitzar tècniques avançades de visió artificial. Gràcies a aquestes tècniques, la càmara de visió detectarà la posició i els moviments del braç de l'operari, de manera que es manarà la dita informació a la unitat de control del robot per a generar les referències de moviment dels robots. Els robots a utilitzar en aquest TFM són els robots disponibles en el Dpto. d'Enginyeria de Sistemes i Automàtica i l'Institut U. d'Automàtica i Informàtica Industrial. En concret es treballarà amb del robot IRB140, un robot industrial compacte de 6 graus de llibertat. A més, s'haurà de programar i controlar també el robot YUMI, un robot col·laboratiu d'última generació format per 2 braços i un total de 14 graus de llibertat., [EN] Currently, robotics are having a very large growth, being the cornerstone of what is known as Industry 4.0. To facilitate the implementation of robotic systems in general industry, and small and medium enterprises in particular, robots must have a number of characteristics: they must be economical, easy to use, versatile, etc. In this Final Master's Project (TFM) it is proposed to develop an application so that it can teleoperate robotic systems. To be as efficient as possible, the interaction between the operator and the robot must be allowed to be as direct and natural as possible. In addition, it should allow teleoperation of different robotic systems. To allow a natural interaction, in this TFM it is proposed to use advanced artificial vision techniques. Thanks to these techniques, the vision camera will detect the position and movements of the operator's arm, so that this information will be sent to the robot control unit to generate the movement references of the robots. The robots to be used in this TFM are the robots available in the Dept. of Systems Engineering and Automation and the U. Institute of Automation and Industrial Computing. In particular we will work with the IRB140 robot, a compact industrial robot with 6 degrees of freedom. In addition, the YUMI robot, a last-generation collaborative robot composed of 2 arms and a total of 14 degrees of freedom, must also be programmed and controlled.

[ES] El presente documento expone el proceso proyectual tras la elaboración de una máquina robótica. Dicha máquina es una interpretación de la robótica colaborativa compatible con la legalidad vigente. Consiste en un robot colaborativo montado sobre un carro móvil capaz de, previa programación, ser situado en diferentes estaciones de trabajo ya existentes en planta y trabajar en ellas de forma segura. Así se sustituye mano de obra existente por automatización. Cabe destacar que la máquina interacciona con el entorno ya existente y se adapta a él. Las acciones que la máquina es capaz de hacer son: control de calidad, clasificación de producto, carga y descarga de máquinas, manejo de producto y control de máquinas. Todo ello siendo intrínsecamente segura gracias (entre otros elementos) a dos escáneres de seguridad que peinan el entorno y paran el robot si una persona se aproxima. El concepto está preparado para una inclusión global en la compañía a lo largo de sus múltiples fábricas en más de 30 países, siendo esta globalidad y escalabilidad un eje fundamental de este trabajo. El otro eje en el que se basa el trabajo es en la facilidad por parte de planta de instalar y utilizar el producto. Dentro de esta facilidad se reconoce lo sencillo que es programar las aplicaciones (por interfaz de robot, no hay PLC), que no hay cables en su interacción con el entorno (se usan comunicadores de radio), que la máquina es móvil (soluciones de respaldo inmediatas al trasladar la máquina y situar en su lugar un operario) y finalmente que la aplicación está ya certificada en términos de seguridad mediante una empresa externa. Este proyecto engloba las etapas de estudio, análisis, diseño, certificación, creación de flujos de trabajo y validación, programación de entornos de usuario y primera implementación real en planta., [EN] This document exposes the standardization process of a robotic machine. This machine is an interpretation of collaborative robotics compatible with the law in force. The solution consists on a collaborative robot mounted on a trolley and able to, if has been previously programmed, be placed on different existing workstations at plant and work on them in a safe way. Existing direct labor is substituted by automation thanks to this machine. Special mention to the fact that the solution interacts and adapts to an already existing layout. The actions that the machine is able to do are: quality control, product classification, loading and unloading of machines, product placement and machine control. Machine is intrinsically safe thanks to (in addition with other elements) safety scanners that control the surroundings and stop the robot if any person is near it. The concept is prepared for a global distribution over worldwide company plants on more than 30 countries. This globalism and scalability are essential for this project. Also essential is the easiness for the plant to implement the product. This is because the machine: is easy to program (thanks to robot interface, machine do not use PLC), doesn¿t need cables to interact with the surroundings (wireless communicators are used), is easy to move (backup solutions are immediate by substituting the robot by an operator), and because the machine is already certified in safety by an external company. This project encompasses the stages of study, analysis, design, certification, work and validation flow creation, user interface creation and first implementation at plant.

[ES] Este proyecto que recibe el nombre: “Diseño y generación de trayectorias avanzadas para el control de robots móviles”, ha sido desarrollado con la finalidad de obtener una navegación en la que los caminos, tanto prediseñados fuera de línea, como aquellos generados por el propio robot a medida que avanza, permitan que el desplazamiento sea lo más seguro posible. Para lograrlo, serán necesarios dos hitos importantes, conseguir que el modo de conducción sea lo más cómodo posible, descomponiendo el circuito en tramos sencillos unidos por elementos que proporcionen suavidad a la trazada, y que sea capaz de reconocer la posición de los obstáculos presentes en su entorno para así poder evitarlos.

[ES] El objetivo que se ha perseguido a lo largo del proyecto ha sido la automatización de los bancos de mediciones de la línea de mecanizados de la Planta de Motores Ford, haciendo énfasis en la demostración de la viabilidad técnica mediante el desarrollo y validación de sistemas de medición propios para los tipos de inspección que mayor carga de trabajo suponen, es decir, la inspección de diámetros, profundidades y roscados. Para ello, en primer lugar, se han investigado las posibles alternativas para realizar cada tipo de inspección, haciendo un análisis comparativo entre todas ellas y eligiendo las más convenientes: para los diámetros, las inspecciones van a seguir realizándose con los calibres pasa/no pasa, para las profundidades se va a combinar el uso de los calibres con un palpador y para los roscados se va a hacer uso del sistema anterior pero con la adición de una atornilladora. Ninguna de estas alternativas es tan sencilla como comprarla y montarla en el robot, sino que todas ellas requieren de cierto desarrollo: se debe diseñar un sistema de cambio de calibres, el sistema de medición de profundidades y el soporte para la atornilladora, todo ello con harmonía para que la herramienta resultante sea solamente una. El primer paso, por tanto, ha sido el diseño de una herramienta capaz de realizar cambios entre calibres. Una vez diseñada, se ha impreso en 3D y se han hecho las pruebas pertinentes para su validación. Posteriormente, y siguiendo la misma secuencia (diseño, fabricación y pruebas), se ha desarrollado y validado el sistema de medición de profundidades y de roscados, hasta llegar a obtener la herramienta definitiva, capaz de realizar los tres tipos de mediciones, demostrando la viabilidad técnica de la automatización de estos bancos., [EN] The objective that has been pursued throughout the project has been to automate the bench gauges of the machining line of the Ford Engine Plant, emphasizing the demonstration of the technical feasibility through the development and validation of gauge systems for the types of inspections that involve the highest workload, that is, diameter, depth and thread inspections. With this regard, the possible alternatives for doing each type of inspection have been researched. A comparative analysis among them has been done, and the best ones have been chosen: for diameters, the inspections will continue being done with the go/no go gauges, for depths the use of the gauges will be combined with a contact sensor and for threads the latter system will be used but with the addition of an electric screwdriver. None of these alternatives is as simple as buying and mounting it into the robot, but all of them require some development: the gauge-changer system, the depth system and the screwdriver fixture need to be developed, all of that with harmony so that the resulting tool is only one. The first step, therefore, has been to design a tool capable of doing changes between gauges. Once designed, it has been 3D printed and the validation tests have been done. Later, and following the same sequence (design, manufacture and tests), the depth and thread system have been developed and validated, until the ultimate tool has been got, capable of performing the three types of measurements, and demonstrating the technical viability for the automation of these benches., [CA] L’objectiu que s’ha perseguit al llarg del projecte ha sigut aconseguir l’automatització dels bancs de mesuraments de la línia de mecanitzats de la Planta de Motors Ford, fent èmfasi en la demostració de la viabilitat tècnica mitjançant el desenvolupament i la validació de sistemes de mesura propis per als tipus d’inspecció que més càrrega de treball suposen, es a dir, la inspecció de diàmetres, profunditats i roscats. Per a açò, en primer lloc, s’han investigat les possibles alternatives per a realitzar cada tipus d’inspecció, fent un anàlisi comparatiu entre totes elles i elegint les més convenients: per als diàmetres, les inspeccions van a seguir fent-se amb els calibres passa/no passa, per a les profunditats es va a combinar l’ús dels calibres amb un palpador i per als roscats es farà ús del sistema anterior però amb l’adició d’una atornilladora. Ninguna d’aquestes alternatives es tan senzilla com comprar i muntar-la al robot, sinó que totes elles necessiten d’alguna mena de desenvolupament: es deu dissenyar un sistema de canvi de calibres, el sistema de mesurament de profunditats i el suport per a l’atornilladora, tot allò amb harmonia per a que la ferramenta resultant sigui solament una. El primer pas, per tant, ha sigut el disseny d’una ferramenta capaç de fer canvis entre calibres. Una vegada ha sigut dissenyada, s’ha imprès en 3D i s’han fet les proves pertinents per a la seva validació. Posteriorment, i seguint la mateixa seqüència (disseny, fabricació i proves), s’ha desenvolupat i validat el sistema de mesurament de profunditats i de roscats, fins aplegar a obtindre la ferramenta definitiva, capaç de realitzar els tres tipus de mesuraments, demostrant la viabilitat tècnica de la automatització d’aquests bancs

[ES] El presenta Trabajo Fin de Máster (TFM) se ha realizado en el ámbito del proyecto ALLSENS subvencionado por el Instituto Valenciano de Competitividad Empresarial (IVACE) y desarrollado en el Instituto Tecnológico del Embalaje, Transporte y Logística (ITENE), en el que el autor del presente TFM es miembro del grupo de trabajo Electrónica, Robótica e Industria 4.0 (ERI 4). ITENE, ubicado en el Parque Tecnológico de Paterna, es un Centro Tecnológico constituido como asociación privada con fines no lucrativos de ámbito nacional fundado el 30 de mayo de 1994. El objetivo del presente proyecto es el diseño y construcción de un dispositivo de adquisición de datos llamado Analog Logger. Se ha diseñado un dispositivo con 20 canales capaz de leer datos de sensores usando el protocolo de comunicación SPI. Como sistema de almacenamiento se utiliza una tarjeta microSD para poder guardar los datos con las señales de los sensores. Se ha conseguido que el dispositivo pueda leer sin errores los datos de los sensores y los almacene correctamente. Para poder verificar el correcto funcionamiento del sistema desarrollado se han realizado diversos ensayos y se han comparado las lecturas suministradas por el dispositivo con las lecturas obtenidas mediante sensores comerciales. De esta forma, por ejemplo, se tiene un error medio menor a 0.5ºC para la lectura de temperaturas y un error medio menor a 0.25mm para la medición de distancia. Cabe destacar además que la configuración y manipulación del dispositivo es muy sencilla, especialmente el uso de la aplicación móvil para su configuración. El presente documento es la memoria del trabajo realizado durante la ejecución del proyecto y se estructura en las partes siguientes: Introducción, donde se explican los objetivos del proyecto y su justificación. Una breve presentación de los conceptos teóricos relevantes para entender el proyecto como los materiales utilizados y los diferentes pasos realizados durante el desarrollo del dispositivo., [EN] The present Project (TFM) has been carried out in the ALLSENS project subsidised by the Valencian Institute of Business Competitiveness (IVACE) and developed at the Instituto Tecnológico del Embalaje, Transporte y Logística (ITENE), in which the author of this TFM is a member of the working group Electronics, Robotics and Industry 4.0 (ERI 4). ITENE, located in the Technological Park of Paterna, is a Technologycal Center constituted as a private association with national non-profit purposes. It was founded on May 30, 1994. The objective of the present project is the design and construction of a device of data acquisition called Analog Logger. A device has been designed with 20 channels capable of reading sensor data using the SPI communication protocol. As a a microSD card is used to store the data with the signals of the the sensors. The device has been able to read the sensor data without errors and store them correctly. In order to verify the correct functioning of the developed system, various tests have been carried out and the readings have been compared. The data from the Analog Logger has been compared with the data obtained from a coercial device. There is an average error of less than 0.5ºC for the reading of emperatures and an average error of less than 0.25mm for the distance measurement. It should also be noted that the configuration and manipulation of the device is very simple, especially the use of the mobile application for its configuration. This document is the memory of the work carried out during the execution of the project and is structured in the following parts: Introduction, where the objectives of the project are explained and its justification. A brief presentation of the relevant theoretical concepts to understand the project as the materials used and the different steps carried out during the development of the device. A chapter where you explain with This document is the memory of the work carried out during the execution of the p

[ES] El presente Trabajo Fin de Máster (TFM) se enmarca dentro de la realización de prácticas en Sinfiny Smart Technologies, una empresa integradora de soluciones basadas en robótica industrial. El desempeño de este proyecto ha propiciado el poder continuar mi carrera como ingeniero en la empresa. El trabajo aborda el diseño e implementación de una célula robótica para el sector hortofrutícola. En concreto, se ha abordado la resolución del problema que supone para los operarios capaceadores manejar mallas de 6 kg. de fruta (naranjas). De esta forma, se ha trabajado con el diseño de una celda encargada tanto del suministro de producto como de su encajado en un box en el que se situarán 25 mallas. Para tal fin, se precisa del uso de un autómata programable y de un robot antropomórfico. En este trabajo se ha elegido un robot de la marca FANUC el cual se programa y simula mediante en el entorno software Roboguide. La dificultad de la automatización propuesta recae en diferentes cuestiones. En primer lugar, por ser una malla de hilos que contiene la fruta, se trata un producto alimenticio que entra en contacto con la maquinaria. En segundo lugar, el producto es deformable, por lo que puede presentar formas diversas. En tercer lugar, el producto es muy sensible y delicado. Con todo esto, se ha realizado un estudio del producto y problemática asociada. Una vez realizado el estudio de la problemática a solucionar, se debe diseñar y desarrollar la célula robótica y, finalmente, se debe implementar exitosamente en el almacén solicitante de la solución. La célula debe cumplir con una serie de principios fundamentales. Por una parte, se debe asegurar que no se trasladen al distribuidor del producto naranjas ni mallas dañadas, ya que no hay una supervisión posterior al encajado. Por otra parte, también se debe asegurar que la solución sea robusta y sencilla puesto que pasan cada hora más de 14.000 kg. de naranjas a través de la celda. Así pues, el objetivo es evitar que haya ave, [EN] This Master¿s Degree Final Project (TFM) is part of an internship in Sinfiny Smart Technologies, a company that works integrating industrial robotic solutions. The performance of this project has allowed me to continue my career as an engineer in the company. This project addresses the design and implementation of a robotic cell for the fruit and vegetable sector. In particular, it will have to solve the problem that supposes for the operators to handle meshes with 6 kg. of fruit (oranges). Thus, a design of a robotic cell will be developed. That cell will deal with both the product supply and its fitting into a box in which 25 meshes will be placed. For this purpose, the use of a programmable controller (PLC) and an anthropomorphic robot will be required. The chosen robot is from the FANUC Company and will be programmed and simulated using Roboguide software. The difficulty of the proposed automation lies in different issues. Firstly, due to it is a mesh of threads that contains the fruit, it is a food product that is exposed into contact with the machinery. Secondly, the product is deformable, so it may present different forms. Thirdly, the product is very sensitive and delicate. With all this, a study of the product and its associated problems will be carried out. Once the study of the problem has been completed, the robotic cell will have to be designed and developed and, finally, it will have to be successfully implemented in the warehouse of the company that requested the solution. The cell must satisfy some fundamental principles. On the one hand, it must be ensured that damaged oranges or meshes are not transferred to the product distributor, as there is no post-fitting supervision. On the other hand, it must also be ensured that the solution is robust and simple since more than 14,000 kg of oranges pass through the cell every hour. Thus, the objective is to prevent breakdowns and, in case they occur, to require as little intervention time as possible., [CA] El present Treball Fi de Màster (TFM) s’emmarca dins de la realització de pràctiques en Sinfiny Smart Technologies, una empresa integradora de solucions basades en robòtica industrial. L’acompliment d’aquest projecte ha propiciat el poder continuar la meva carrera com a enginyer a l’empresa. El treball aborda el disseny i la implementació d’una cèl·lula robotitzada per al sector hortofrutícola. En concret, s’haurà de resoldre el problema que suposa per als operaris manipular malles de 6 kg. de fruita (taronges). D’aquesta manera, s’abordarà el disseny d’una cel·la que s’ocuparà tant del subministrament de producte com del seu encaixat en un box en el que es situaran 25 malles. Per a tal finalitat, es precisarà de l’ús d’un autòmat programable (PLC) i d’un robot antropomòrfic. S’ha escollit un robot de la marca FANUC, el qual es programarà i simularà mitjançant l’entorn software Roboguide. La dificultat de l’automatització proposta rau en diferents punts. En primer lloc, per ser malla de fils que conté fruita, es tracta d’un producte alimentari que entra en contacte amb la maquinària. En segon lloc, el producte és deformable, per tant, pot presentar formes diverses. En tercer lloc, el producte és molt sensible i delicat. Amb tot l’enunciat, es procedirà a realitzar un estudi del producte i problemàtica associada. Una vegada realitzat l’estudi de la problemàtica a solucionar, s’haurà de dissenyar i desenvolupar la cel·la robòtica i, finalment, s’haurà d’implementar exitosament la solució al magatzem sol·licitant. La cèl·lula ha de complir amb una sèrie de principis fonamentals. D’una banda, s’ha d’assegurar que no es traslladen al distribuïdor del producte taronges ni malles fetes malbé, donat que no hi ha una supervisió posterior al encaixat. D’altra banda, també s’ha d’assegurar que la solució siga robusta i senzilla donat que cada hora passen més de 14.000 kg. de taronges a través de la cel·la. Així doncs, l’objectiu és evitar que hi haja avaries i, en cas que

[ES] En el presente documento se realiza el diseño de trayectorias de dos robots y/u objetos móviles modeladas mediante curvas de Bézier. Mediante este algoritmo matemático se puede elegir la posición, velocidad y aceleración que tiene en cada instante un robot u objeto móvil. Una vez diseñadas dichas trayectorias, se detectará si existe colisión entre ambos robots o de un robot y un objeto móvil, calculando el instante de tiempo en el que ambos objetos están más cerca. En el caso de que ambos objetos no colisionen, se deforma la trayectoria mínimamente de un robot para que intercepte al otro objeto en dicho instante. La programación del robot se realizará sobre Matlab y la aplicación será experimentada a través de robots Lego., [CA] En el present document es realitza el disseny de trajectòries de dos robots i/o objectes mòbils modelats mitjançant corbes de Besiers. Amb aquest algoritme matemàtic es pot triar la posició, velocitat i acceleració que té en cada instant un robot u objecte mòbil. Una vegada dissenyades les trajectòries, es detectarà si existeix col·lisió entre els dos robots o de un robot i un objecte mòbil, calculant l’instant de temps en el que els dos objectes estan més propers. En el cas de que no es produïsca la col·lisió, es deforma la trajectòria mínimament d’un robot per a que intercepti al altre objecte en eixe instant. La programació del robot es realitzarà en Matlab i l’aplicació serà experimentada per mitjà de robots LEGO., [EN] In this document, the trajectories of two robots and / or mobile objects modelled by Bézier curves are designed. Through this mathematical algorithm you can choose the position, speed and acceleration that a robot or mobile object has at each moment. After trajectories have been designed, it will be detected if there is a collision between both robots or a robot and a mobile object, calculating the instant in which both objects are closer. In the case that both objects do not collide, the path of a robot is minimally distorted to intercept the other object at that moment. The programming of the robot is done on Matlab and the application is experimented through the LEGO robots.

[ES] La siguiente propuesta de Trabajo Fin de Máster se basa en el trabajo desarrollado durante 11 meses en la Factoría de Jaguar-Land Rover (JLR) de Halewood (Liverpool, Reino Unido). Durante ese tiempo la autora estuvo contratada en RBX Programming, empresa subcontratada por Comau/ MacDonald Humpry Automation encargada de la programación de robots y PLCs de la parte de la carrocería de la factoría JLR del nuevo modelo Range Rover Evoque. El TFM ha consistido en la programación de los robots del PLC central de la línea, y se han tenido que desarrollar las tecnologías de transporte de material, de soldadura y de pegado. La célula desarrollada recibe piezas auxiliares de estaciones adyacentes (zonas 6.4 y 8.1-600), por lo que se debió realizar la coordinación de dichas piezas. Además, se tuvo que realizar la programación de la parte del soldado de la carrocería de los vehículos. En total, fueron 12 robots de soldadura (en las estaciones 240, 250, 280 y 290) y uno de manipulación. Otra de las tareas que se tuvo que desarrollar fue la parte de la seguridad que concernía a la interacción de las personas con el sistema de automatización de la célula robótica. El protocolo de seguridad es el Safe Move. De esta forma, en el TFM se mostrará primero la programación de las distintas tecnologías para cada robot implicado en el proceso de montaje de la carrocería. Posteriormente, se abordarán las decisiones tomadas en el ámbito de la seguridad previamente mencionado. Por último, se entrelazará la programación de los distintos robots de los que constan las celdas, la seguridad de los mismos con respecto a las personas y del PLC, el cual hace de nexo para hacer todo posible., [EN] The following Master's Thesis proposal is based on the work developed during 11 months in the Jaguar-Land Rover Factory (JLR) of Halewood (Liverpool, United Kingdom). During that time the author was hired in RBX Programming, a company subcontracted by Comau / MacDonald Humpry Automation responsible for the programming of robots and PLCs of the body part of the JLR factory of the new Range Rover Evoque model. The TFM has consisted in the programming of the robots of the central PLC of the line, and the technologies of material transport, welding and bonding have had to be developed. The developed cell receives auxiliary parts from adjacent stations (zones 6.4 and 8.1-600), so the coordination of said parts had to be carried out. In addition, the programming of the soldier's part of the body of the vehicles had to be carried out. In total, there were 12 welding robots (at stations 240, 250, 280 and 290) and one for handling. Another task that had to be developed was the part of security that concerned the interaction of people with the robotic cell automation system. The security protocol is the Safe Move. In this way, the TFM will show first the programming of the different technologies for each robot involved in the assembly process of the bodywork. Subsequently, the decisions taken in the area of ¿¿security previously mentioned will be addressed. Finally, the programming of the different robots that comprise the cells will be intertwined, the security of the same with respect to the people and the PLC, which serves as a link to make everything possible., [CA] La següent proposta de Treball Fi de Màster es basa en el treball desenvolupat durant 11 mesos en la Factoria de Jaguar-Land Rover (JLR) de Halewood (Liverpool, Regne Unit). Durant aqueix temps l'autora va estar contractada en RBX Programming, empresa subcontractada per Comau/ MacDonald Humpry Automation encarregada de la programació de robots i PLCs de la part de la carrosseria de la factoria JLR del nou model Range Rover Evoque. El TFM ha consistit en la programació dels robots del PLC central de la línia, i s'han hagut de desenvolupar les tecnologies de transport de material, de soldadura i de pegat. La cèl·lula desenvolupada rep peces auxiliars d'estacions adjacents (zones 6.4 i 8.1-600), per la qual cosa es degué realitzar la coordinació d'aquestes peces. A més, es va haver de realitzar la programació de la part del soldat de la carrosseria dels vehicles. En total, van anar 12 robots de soldadura (en les estacions 240, 250, 280 i 290) i un de manipulació. Una altra de les tasques que es va haver de desenvolupar va ser la part de la seguretat que concernia la interacció de les persones amb el sistema d'automatització de la cèl·lula robòtica. El protocol de seguretat és el Safe Move. D'aquesta forma, en el TFM es mostrarà primer la programació de les diferents tecnologies per a cada robot implicat en el procés de muntatge de la carrosseria. Posteriorment, s'abordaran les decisions preses en l'àmbit de la seguretat prèviament esmentat. Finalment, s'entrellaçarà la programació dels diferents robots dels quals consten les cel·les, la seguretat dels mateixos respecte a les persones i del PLC, el qual fa de nexe per a fer tot possible.

[EN] This master thesis deals with the problem of offering a more intuitive task oriented programming interface of a force controlled robot.Therefore, different mechanical operations have to be modeled and structured first. Force controlled robots like the LBR iiwa of KUKA are used more and more in the industry environment. This kind of robot makes it possible (in comparison with classical position controlled robots) to perform complex manipulation processes. New applications in this field are the HumanRobot Interaction (HRI) and the total automation of assembly operations. However, the previously established programming interfaces for robots do not offer a concept which simulates mechanical processes, but rather enables the programming of force-controlled operations on a control-oriented layer. In order to be able to make use of mechanical sequences with force controlled manipulators in the programming interface, it is necessary to structure this from the mechanics and to transfer it into general programming commands . This is achieved by evaluating mechanically various operations performed by the robot and grouping the skills needed to perform them in a modular and reusable way. This work includes the following tasks; firstly, an analysis of the available skills of a force controlled robot.Then, an analysis of joining, assembly and other robot operations with regard to geometry, forces and mass-spring-damper systems. After the analysis part, an evaluation and realization of a suitable implementation concept taking into account modularity was developed. The functionality and robustness was implemented and verified in a robot setup. To finish, a study of the reusability in new applications is researched., [ES] Esta tesis trata sobre el desarrollo de una plataforma más intuitiva para programar robots contrololados por fuerza. Para ello, diferentes operaciones mecánicas deben ser modeladas y estructuradas. La industria incorpora cada vez más robots controlados por fuerza como el LBR iiwa de KUKA. Este tipo de robots hacen posible la realización de procesos de manipulación complejos ,comparándolos con los clásicos robots controlados por posición. Lo que genera nuevas aplicaciones en este campo, como la interacción de robots con humanos y la completa automatización de operaciones de ensamblaje. Hasta ahora, las interfaces de programación para este tipo de robots no simulan procesos mecánicos, sino que simplemente dan la posibilidad de generar comandos de control de fuerza para controlar los movimientos. Para crear la posibilidad de de usar secuencias mecánicas con manipuladores controlados por fuerza en la interfaz de programación, es necesario estructurar primero la mecánica y luego transferirlo a comandos de programación generales. Para conseguirlo primero hay que evaluar mecánicamente diferentes operaciones realizadas por el robot y agrupar las habilidades necesarias para ello de una manera modular y reusable. Este trabajo incluye las siguientes tareas: primero, un análisis de las habilidades disponibles en un robot controlado por fuerza. Segundo, un análisis de la geometría y fuerzas de operaciones de ensamblaje, unión y montaje. La tesis continúa con una evaluación y realización de una implementación apropiada teniendo en cuenta la modularidad. Para terminar, la funcionalidad y validez de lo programado es comprobada en el robot y se estudian las posibilidades de implementación en nuevas aplicaciones.

[ES] El objetivo principal de la presente propuesta de Trabajo Fin de Máster es el desarrollo de un sistema de detección y evasión de colisiones en trayectorias situadas en el espacio tridimensional. Para ello se aborda y se calcula la intersección de las trayectorias para obtener el posible encuentro de dos elementos que están recorriendo sus respectivos trayectos. En el caso de que se detecte una posible colisión se debe generar una (o más) trayectorias de evasión. Estas trayectorias se apoyan en el método de aproximación de puntos basados en curvas de Bézier acompañadas de un método de evasión de colisiones empleando la teoría de mínimos cuadrados con restricciones. Para alcanzar este objetivo es necesario desarrollar y diseñar un simulador que permita al usuario introducir los datos de las trayectorias que se analizan. De esta forma se pueden verificar y validar los diferentes algoritmos computacionales para la detección y la evitación de colisiones. Una vez desarrollado el simulador se debe implementar y validar este sistema sobre un sistema real. En concreto se propone utilizar la célula robótica existente en el Laboratorio de Robótica del Dpto. de Ingeniería de Sistemas y Automática. Se emplea un robot industrial IRB 140 (de la empresa ABB), un robot colaborativo UR3 (de Universal Robots) y una cinta transportadora. Con la ayuda del simulador y del sistema real del laboratorio es posible abordar el estudio de varios métodos que potencian las características de las curvas de Bézier. Se analizan varios casos: comprobación de la existencia de colisión (y evasión) entre la trayectoria de un robot y un objeto situado en una cinta transportadora; comprobación de la existencia de colisión con otro robot que sigue una trayectoria en sus proximidades; y cálculo de la trayectoria de un robot colaborativo para que se produzca un encuentro con un objeto en la cinta y se golpee para desecharlo de la misma. Para todo esto se programan, en los lenguajes de programación de c, [EN] The main objective of the present TFM is the development of a system for detection and evasion of collisions in trajectories located in three-dimensional space. The intersection of the trajectories is calculated to obtain the possible confluence of elements that are traveling their paths. In the event that a possible collision is detected, one (or more) evasion trajectories must be generated. These trajectories are based on the approach method of points defined by Bézier curves accompanied by a collision evasion method using the theory of least squares with restrictions. To achieve this goal it is necessary to develop and design a simulator that allows the user to enter the data of the trajectories that are analyzed. In this way, the different computational algorithms for the detection and avoidance of collisions can be verified and validated. Once the simulator has been developed, this system must be implemented and validated on a real system. Specifically, it is proposed to use the existing robot cell in the Robotics Laboratory of the Department of Systems Engineering and Automation. The industrial robot IRB 140 (from ABB), the collaborative robot UR3 (from Universal Robots) and a belt conveyor are used for the tests. Whit simulator help and the real laboratory system it is possible to approach the study of several methods that enhance the characteristics of the Bézier curves. The cases analyzed in this paper are: checking for the existence of collision (and evasion) between the path of a robot and an object located on a belt conveyor; checking for the existence of collision with another robot that follows a trajectory in its vicinity; and calculation of the trajectory of a collaborative robot for the interception with the trajectory of an object to dispose of it from the belt conveyor. The different collision detection and avoidance algorithms are programmed, as well as communication and coordination between them in the programming languages of each robot.