End-to-end congestion control protocols for remote programming of robots, using heterogeneous networks: A comparative analysis

There are many interesting aspects of Internet Telerobotics within the network robotics context, such as variable bandwidth and time-delays. Some of these aspects have been treated in the literature from the control point of view. Moreover, only a little work is related to the way Internet protocols can help to minimize the effect of delay and bandwidth fluctuation on network robotics. In this paper, we present the capabilities of TCP, UDP, TCP Las Vegas, TEAR, and Trinomial protocols, when performing a remote experiment within a network robotics application, the UJI Industrial Telelaboratory. Comparative analysis is presented through simulations within the NS2 platform. Results show how these protocols perform in two significant situations within the network robotics context, using heterogeneous wired networks: (1) an asymmetric network when controlling the system through a ADSL connection, and (2) a symmetric network using the system on Campus. Conclusions show a set of characteristics the authors of this paper consider very important when designing an End-to-End Congestion Control transport protocol for Internet Telerobotics

Entwurf and Implementierung eines Frameworks für Mobile Context-Awareness im Bereich eHealth

Das Ziel der vorliegenden Bachelorarbeit war es, eine Middleware zu entwickeln, welche die Sensoren von Android- und iOS-Geräten nutzt, um Informationen über die Situation, in welcher sich das Gerät und sein Nutzer befinden, zu erlangen. Bei diesen Informationen handelt es sich im speziellen um den Ort, an welchem sich das Smartphone befindet, seine Position relativ zum Nutzer und die gegenwärtige Fortbewegungsart des Nutzers. Von den verfügbaren Sensoren wurden das GPS, Gyroskop, Accelerometer und Magnetometer verwendet. Es wurden sowohl frühere Projekte ähnlicher Art betrachtet als auch eigene Messungen in praxisnahen Situationen durchgeführt. Die Umsetzung fand mithilfe von Ionic statt. Die Bachelorarbeit ist interessant für Personen, welche selbst eine derartige Middleware entwickeln oder eine bereits bestehende Middleware für kontextsensitive Anwendungen in ein anderes Projekt integrieren wollen

Smart Navigation in Surgical Robotics

La cirugía mínimamente invasiva, y concretamente la cirugía laparoscópica, ha supuesto un gran cambio en la forma de realizar intervenciones quirúrgicas en el abdomen. Actualmente, la cirugía laparoscópica ha evolucionado hacia otras técnicas aún menos invasivas, como es la cirugía de un solo puerto, en inglés Single Port Access Surgery. Esta técnica consiste en realizar una única incisión, por la que son introducidos los instrumentos y la cámara laparoscópica a través de un único trocar multipuerto. La principal ventaja de esta técnica es una reducción de la estancia hospitalaria por parte del paciente, y los resultados estéticos, ya que el trocar se suele introducir por el ombligo, quedando la cicatriz oculta en él. Sin embargo, el hecho de que los instrumentos estén introducidos a través del mismo trocar hace la intervención más complicada para el cirujano, que necesita unas habilidades específicas para este tipo de intervenciones. Esta tesis trata el problema de la navegación de instrumentos quirúrgicos mediante plataformas robóticas teleoperadas en cirugía de un solo puerto. En concreto, se propone un método de navegación que dispone de un centro de rotación remoto virtual, el cuál coincide con el punto de inserción de los instrumentos (punto de fulcro). Para estimar este punto se han empleado las fuerzas ejercidas por el abdomen en los instrumentos quirúrgicos, las cuales han sido medidas por sensores de esfuerzos colocados en la base de los instrumentos. Debido a que estos instrumentos también interaccionan con tejido blando dentro del abdomen, lo cual distorsionaría la estimación del punto de inserción, es necesario un método que permita detectar esta circunstancia. Para solucionar esto, se ha empleado un detector de interacción con tejido basado en modelos ocultos de Markov el cuál se ha entrenado para detectar cuatro gestos genéricos. Por otro lado, en esta tesis se plantea el uso de guiado háptico para mejorar la experiencia del cirujano cuando utiliza plataformas robóticas teleoperadas. En concreto, se propone la técnica de aprendizaje por demostración (Learning from Demonstration) para generar fuerzas que puedan guiar al cirujano durante la resolución de tareas específicas. El método de navegación propuesto se ha implantado en la plataforma quirúrgica CISOBOT, desarrollada por la Universidad de Málaga. Los resultados experimentales obtenidos validan tanto el método de navegación propuesto, como el detector de interacción con tejido blando. Por otro lado, se ha realizado un estudio preliminar del sistema de guiado háptico. En concreto, se ha empleado una tarea genérica, la inserción de una clavija, para realizar los experimentos necesarios que permitan demostrar que el método propuesto es válido para resolver esta tarea y otras similares

Workflow-based Context-aware Control of Surgical Robots

Surgical assistance system such as medical robots enhanced the capabilities of medical procedures in the last decades. This work presents a new perspective on the use of workflows with surgical robots in order to improve the technical capabilities and the ease of use of such systems. This is accomplished by a 3D perception system for the supervision of the surgical operating room and a workflow-based controller, that allows to monitor the surgical process using workflow-tracking techniques