Evaluación y desarrollo incremental de una arquitectura software de referencia para sistemas de teleoperación utilizando métodos formales

[SPA] Los sistemas de teleoperación cubren una amplísima gama de misiones y mecanismos, y cada uno de ellos debe satisfacer una serie de requisitos muy específicos. Este trabajo de tesis se ocupa de la evaluación y re-diseño de una Arquitectura de Referencia para sistemas de teleoperación de robots de servicios, utilizando respectivamente los métodos ATAM (Architecture Tradeoff Analysis Method) y ABD (Architecture Based Design). Entre las principales aportaciones de la tesis pueden mencionarse: - La caracterización de los atributos de calidad de los sistemas considerados. - La evaluación de una arquitectura de referencia utilizando el método ATAM. - La propuesta de una nueva descomposición funcional para los sistemas considerados. - La especificación de requisitos para un modelo de componentes aplicable a este tipo de sistemas. Las principales conclusiones del trabajo de tesis pueden resumirse en. - Deben adoptarse estrategias de diseño e implementación que permitan separar por un lado los patrones de interacción entre componentes de su funcionalidad y por otro los diferentes aspectos de dicha funcionalidad. - Es mucho más interesante definir un marco de desarrollo en el que puedan definirse diferentes arquitecturas que intentar definir una sola arquitectura para todo el dominio. [ENG]Teleoperation systems cover a wide range of missions and mechanisms, and each must satisfy a number of specific requirements. The thesis deals with the evaluation and redesign of a reference architecture for robot tele-operation systems, using respectively the methods ATAM (Architecture Tradeoff Analysis Method) and ABD (Architecture Based Design). Among the main contributions of the thesis may be included: - Characterization of quality attributes of the teleoperation systems. - Assessment of a reference architecture using the ATAM method. - A functional decomposition for the considered systems - A requirement specification for a component model applicable to teleoperation systems. The main design drivers for the development of software architectures in the teleoperation are to provide designers with strategies that separate the patterns of interaction between components from their functionality. These strategies should be the basis to define a development framework to define specific architectures aimed to fulfill the specific requirements of the different systems. It is much more interesting to develop such a framework that to attempt to define a single architecture for the entire domain.Universidad Politécnica de Cartagen

Evaluación del rendimiento de arquitectura de software para sistemas de teleoperación utilizando UML-MAST

Escueal Técnica Superior de Ingeniería de Telecomunicació

A reference control architecture for teleoperated service robots

[SPA] Las unidades de control de robots son sistemas intensivos en software, por lo que el diseño del mismo es esencial para el desarrollo y evolución del sistema global. El hardware es también un elemento primordial en estos sistemas, no sólo por su papel como plataforma de ejecución del software de control, sino porque es habitual encontrar componentes COTS o diseñados especialmente para la aplicación, que realizan parte de la funcionalidad del sistema. Por ello, hardware y software se deben poder integrar adecuadamente y combinar de distintas formas de acuerdo con el diseño del sistema. Para manejar la complejidad intrínseca de estos sistemas, se hace necesario plantear modelos de desarrollo rigurosos y arquitecturas bien definidas que se puedan reutilizar en otros productos. Disponer de tales arquitecturas facilita enormemente el desarrollo de nuevas aplicaciones fiables y de calidad, pues permite, por un lado la reutilización de modelos y componentes y por otro, ofrece un marco para el desarrollo de los mismos. De este modo se pueden reducir costes dado que se reduce el tiempo de desarrollo y se reutilizan componentes ya probados. En esta tesis se propone ACROSET como una arquitectura de referencia para el dominio de las unidades de control de robots de servicio teleoperados que define los principales subsistemas que deben o pueden aparecer en cualquier arquitectura concreta, sus responsabilidades y relaciones. En ACROSET se propone un modelo de componentes conceptual en el que se definen los componentes que pueden aparecer en cualquier sistema del dominio considerado y los patrones de interacción entre componentes al mismo nivel que éstos, gracias al uso de puertos y conectores. Una de las principales características de ACROSET es su flexibilidad tanto para la definición de arquitecturas de sistemas concretos como para la evolución de las mismas. Precisamente el éxito de la arquitectura residirá en su habilidad para adaptarse a la variabilidad entre los sistemas del dominio para el que ha sido definida. Para el nivel de abstracción que exige el manejo de tal variabilidad, las metodologías de desarrollo dirigidas por casos de uso no son apropiadas, por lo que se adopta una metodología orientada específicamente hacia el diseño de arquitecturas como el ABD (Architecture Based Design Method), que parte de requisitos funcionales y de calidad lo suficientemente amplios y abstractos como para abarcar todo el dominio. Dicha metodología se completa con el modelo de 4 vistas propuesto por Hofmeister con el fin de expresar el modelo conceptual en UML y tratar a componentes y conectores como entidades de primera clase. Se ha validado ACROSET con su instanciación para las unidades de control de diversos robots de limpieza de cascos de buques. En concreto, en esta tesis se presenta su instanciación para el prototipo GOYA y la familia de robots del proyecto EFTCoR. También se ha utilizado un robot didáctico 4U4 para probar diferentes combinaciones hardware/software a partir de ACROSET.[ENG] Robots control units are software intensive systems, so that the design of that software is essential for the development and evolution of the overall system. Hardware is also a primordial element in these systems, not only for its role as an execution platform for the control software, but because it is habitual to find COTS components or especially designed components that carry out part of the functionality of the system. For that reason, hardware and software should can be appropriately integrated and combined in different ways according to the design of the system. To deal with the intrinsic complexity of these systems is necessary to use rigorous development methods and architectural frameworks and tools that embody well defined concepts to enable effective realization of systems to meet high level goals. Such methods and architectural frameworks allow rapid development of systems and reuse of a large variety of components, with oncomitant savings in time and money. In this thesis ACROSET is proposed as reference architecture for the domain of control units for teleoperated service robots. This architecture defines the main subsystems that should or could appear in any concrete architecture, their responsibilities and relationships. ACROSET proposes a conceptual framework to define the components and their interaction patterns that could appear in any system of the considered domain. This architectural framework relies on the abstract concepts of component,port and connector. One of the main characteristics of ACROSET is its flexibility as much for the definition of architectures for concrete systems as for the evolution of the same ones. The success of the architecture depends on its ability to deal with the variability among the systems of the considered domain. Furthermore, at the level of abstraction required to manage the variability of the systems, the development methodologies directed by use cases are not appropriate. For this reason, an architecture oriented approach is adopted: the ABD (Architecture Based Design Method), which starts from functional and quality requirements wide and abstract enough to include the entire domain. Such method is completed with the 4 views proposed by Hofmeister to express the conceptual view of the architecture with UML and to treat components and connectors as first class entities. ACROSET has been validated with different instantiations for the control units of various ship hull cleaning robots. Specifically, in this thesis the instantiation of ACROSET for the GOYA prototype and the family of robots in the EFTCoR project is presented. A didactic robot (4U4) has also been used to test different hardware/software combinations.Universidad Politécnica de CartagenaPrograma de doctorado en Tecnología electrónic

Análisis, diseño e implementación del sistema de seguimiento, evaluación y control de las tutorías de tesis para las Direcciones de Carrera de la Facultad de Ingeniería, Ciencias Físicas y Matemática.

Las Direcciones de carrera de la Facultad de Ingeniería Ciencias Físicas y Matemática son las entidades encargadas de controlar y verificar el proceso de tutorías que realizan los docentes, en la actualidad llevan a cabo estos procesos en forma manual, por lo que se debe automatizar, a través de un sistema informático que cumpla con los requerimientos de cada Dirección de carrera. La creación del Sistema permitirá a estas entidades llevar a cabo el control de asignación de temas, director y lectores de tesis, para que, de esta manera se logre una distribución equitativa a todos los docentes, permitiendo así controlar el avance, fechas de entrega y fases de cada una de las tesis. Para el desarrollo del sistema se realizó un análisis de los requerimientos y necesidades de cada una de las direcciones de carrera, por medio de la recolección de datos, elaboración de diagramas de flujo y la unificación de procesos.Now days the career department of physical sciences, engineering and mathematics school is responsible for monitoring and verifying the tutoring process by senior lectures, whose currently perform these processes manually. So that it is necessary to automat those process, using software tool which meets each career departments standards. The improve of this software tool allows those career departments to manage the designation of subjects, tutors and reviewers of each thesis, in order to achieve an equitable distribution of tutors’ assignments such as schedules, achievements and corrections. During this software tool development was necessary to analyze the needs and requirements of each career departments by data recollection, flow charts the and processes arrangement

Contribution to Quality-driven Evolutionary Software Development process for Service-Oriented Architectures

The quality of software is a key element for the successful of a system. Currently, with the advance of the technology, consumers demand more and better services. Models for the development process have also to be adapted to new requirements. This is particular true in the case of service oriented systems (domain of this thesis), where an unpredictable number of users can access to one or several services. This work proposes an improvement in the models for the software development process based on the theory of the evolutionary software development. The main objective is to maintain and improve the quality of software as long as possible and with the minimum effort and cost. Usually, this process is supported on methods known in the literature as agile software development methods. Other key element in this thesis is the service oriented software architecture. Software architecture plays an important role in the quality of any software system. The Service oriented architecture adds the service flexibility, the services are autonomous and compact assets, and they can be improved and integrated with better facility. The proposed model in this thesis for evolutionary software development makes emphasis in the quality of services. Therefore, some principles of evolutionary development are redefined and new processes are introduced, such as: architecture assessment, architecture recovery and architecture conformance. Every new process will be evaluated with case studies considering quality aspects. They have been selected according to the market demand, they are: the performance, security and evolutionability. Other aspects could be considered of the same way than the three previous, but we believe that these quality attributes are enough to demonstrate the viability of our proposal

Análisis, diseño paramétrico y construcción de apéndices de veleros de competición

Este trabajo presenta, estudia y discute un proceso de diseño de apéndices para veleros de competición. Se ha formalizado un modelo de análisis de apéndices que se puede realizar mediante implementación en ordenador en tiempos reducidos, de forma que se pueda integrar en un proceso de optimización. Se ha formalizado un modelo de parametrización de apéndices que abarca la mayoría de apéndices utilizados en veleros. Únicamente no es adecuado para bulbos de tipo torpedo, para los que se ha formalizado una parametrización específica. Tanto los modelos de análisis como las herramientas de parametrización se han integrado en un sistema CAD, con el que se han realizado diversos diseños de apéndices. Estos apéndices se analizan y discuten como casos de estudio, y para los que se detallan los procesos de fabricación, desde las técnicas constructivas hasta los cálculos estructurales. Estos apéndices, en la actualidad, están siendo utilizados en embarcaciones de equipos de alto nivel.Escuela Técnica Superior de Ingeniería Naval y OceánicaUniversidad Politécnica de Cartagen

Calibración de un algoritmo de detección de anomalías marítimas basado en la fusión de datos satelitales

La fusión de diferentes fuentes de datos aporta una ayuda significativa en el proceso de toma de decisiones. El presente artículo describe el desarrollo de una plataforma que permite detectar anomalías marítimas por medio de la fusión de datos del Sistema de Información Automática (AIS) para seguimiento de buques y de imágenes satelitales de Radares de Apertura Sintética (SAR). Estas anomalías son presentadas al operador como un conjunto de detecciones que requieren ser monitoreadas para descubrir su naturaleza. El proceso de detección se lleva adelante primero identificando objetos dentro de las imágenes SAR a través de la aplicación de algoritmos CFAR, y luego correlacionando los objetos detectados con los datos reportados mediante el sistema AIS. En este trabajo reportamos las pruebas realizadas con diferentes configuraciones de los parámetros para los algoritmos de detección y asociación, analizamos la respuesta de la plataforma y reportamos la combinación de parámetros que reporta mejores resultados para las imágenes utilizadas. Este es un primer paso en nuestro objetivo futuro de desarrollar un sistema que ajuste los parámetros en forma dinámica dependiendo de las imágenes disponibles.XVI Workshop Computación Gráfica, Imágenes y Visualización (WCGIV)Red de Universidades con Carreras en Informática (RedUNCI

Multiarquitectura distribuida para el desarrollo de misiones multi-robot

[ES] La Robótica Autónoma es un campo en rápido crecimiento relacionado con un extenso grupo de líneas de investigación, como localización, tracking, mapping, planificación de caminos, algoritmos IA, flujo óptico, etc. e interesantes retos para la industria, como nuevas plataformas robóticas, sensores y actuadores. Todos estos progresos están enfocado a la realización de tareas cada vez más complejas (búsqueda y destrucción de explosivos, localización de víctimas de catástrofes, asistencia a personas, ...) por medio de robots, o grupos de robots, trabajando de forma coordinada. El desarrollo y la implementación de robots autónomos capaces de realizar estas tareas entraña una gran complejidad para investigadores y desarrolladores, por lo que se necesitan Entornos de Desarrollo de Robots (RDE - Robot Development Environments) que nos faciliten su implementación. Aunque existen varios RDEs de código abierto bastante conocidos: ROS, MissionLab, CARMEN, Player / Stage, OROCOS y otros, todos ellos presentan importantes inconvenientes de cara a la implementación de tareas complejas. La implementación de este tipo de tareas requiere, por un lado, un sistema capaz de abstraer toda esa complejidad, permitiendo incluso a personas sin conocimientos de programación el desarrollo rápido de misiones mediante herramientas gráficas y, por otro lado, un sistema que cuente con una gran cantidad funcionalidades ya implementadas (localización, mapping, planificación de caminos...). MissionLab es especialmente fuerte en el primer punto, ROS es especialmente fuerte en el segundo y CARMEN destaca en sus soluciones para construcción de mapas y algoritmos de localización y navegación. Sin embargo, ninguno de los RDEs existentes cuenta con ambas características. En esta Tesis Doctoral se desarrolla la integración completa de MissionLab con CARMEN, con el fin de solucionar sus carencias y obtener un entorno de desarrollo de robots realmente potente. Puesto que ninguno de los dos entornos proporciona una solución satisfactoria para la localización global en interiores, se ha desarrollado, además, un nuevo algoritmo de localización global basado en un doble filtro de partículas, un Sistema de Información Geográfica, la odometría del robot, y un algoritmo de detección de puertas desarrollado recientemente. El algoritmo resultante es capaz de funcionar en tiempo real en entornos extensos, con una tasa de acierto muy elevada y sin necesidad de introducir marcas en el entorno. Se presentan los resultados de la integración entre MissionLab y CARMEN mediante una serie de casos de estudio, incluyendo misiones multi-robot y la navegación autónoma de una carretilla industrial automatizada durante más de 20 minutos. Los resultados del algoritmo de localización se basan en el análisis de las pruebas de uso en un entorno de más de 5000 metros cuadrados

Diseño e implementación de una arquitectura multipropósito basada en agentes inteligentes: aplicación a la planificación automática de agendas y al control de procesos

El concepto de agente ha cobrado una enorme importancia en nuestros días siendo aplicado a campos tan diversos como el transporte de material militar, la gestión de información o la reserva de billetes de avión a través de Internet. Sin embargo, a fecha de hoy, se carece de una definición formal aceptada universalmente sobre el mismo. Las definiciones existentes suelen hacer hincapié en características como las de autonomía, toma de la iniciativa e inteligencia. En la mayoría de los casos un único agente no es suficiente para llevar a cabo una tarea compleja. Lo más habitual es emplear un sistema de agentes que se comuniquen entre sí y que colaboren para llevar a cabo esta tarea. Estas sociedades de agentes son los sistemas multiagentes (MAS).Los objetivos de esta tesis son el estudio en profundidad de los aspectos relacionados con el campo de los agentes y su tecnología asociada, la determinación a partir de dicho estudio las tecnologías consideradas como más avanzadas, el desarrollo de una plataforma de agentes que cubra los aspectos iniciales de estas arquitecturas y, finalmente, la aplicación de esta plataforma a dos campos lo suficientemente diversos para demostrar la versatilidad de la arquitectura propuesta: la planificación automática de agendas (organización de reuniones internas y reserva de material) en el escenario de un grupo de investigación universitario y por otra parte la identificación y control de sistemas en tiempo real.Respecto al objetivo del diseño de una plataforma de agentes y tras la realización de un primer prototipo de MAS basado en el intercambio de mensajes KQML, se llegó a la constatación de la existencia de un estandar de arquitectura de MAS que, si bien no cumplía todos los requisitos iniciales del trabajo, sí lo hacía en un alto grado. Dicho estandar es el FIPA, a partir del cual se diseñaron e implementaron los sistemas multiagentes presentados en este trabajo

Metodología de implantación de modelos de gestión de la información dentro de los sistemas de planificación de recursos empresariales. Aplicación en la pequeña y mediana empresa

La Siguiente Generación de Sistemas de Fabricación (SGSF) trata de dar respuesta a los requerimientos de los nuevos modelos de empresas, en contextos de inteligencia, agilidad y adaptabilidad en un entono global y virtual. La Planificación de Recursos Empresariales (ERP) con soportes de gestión del producto (PDM) y el ciclo de vida del producto (PLM) proporciona soluciones de gestión empresarial sobre la base de un uso coherente de tecnologías de la información para la implantación en sistemas CIM (Computer-Integrated Manufacturing), con un alto grado de adaptabilidad a la estnictura organizativa deseada. En general, esta implementación se lleva desarrollando hace tiempo en grandes empresas, siendo menor (casi nula) su extensión a PYMEs. La presente Tesis Doctoral, define y desarrolla una nueva metodología de implementación pan la generación automática de la información en los procesos de negocio que se verifican en empresas con requerimientos adaptados a las necesidades de la SGSF, dentro de los sistemas de gestión de los recursos empresariales (ERP), atendiendo a la influencia del factor humano. La validez del modelo teórico de la metodología mencionada se ha comprobado al implementarlo en una empresa del tipo PYME, del sector de Ingeniería. Para el establecimiento del Estado del Arte de este tema se ha diseñado y aplicado una metodología específica basada en el ciclo de mejora continua de Shewhart/Deming, aplicando las herramientas de búsqueda y análisis bibliográfico disponibles en la red con acceso a las correspondientes bases de datos