A multi-hierarchical symbolic model of the environment for improving mobile robot operation

El trabajo desarrollado en esta tesis se centra en el estudio y aplicación de estructuras multijerárquicas, que representan el entorno de un robot móvil, con el objetivo de mejorar su capacidad de realizar tareas complejas en escenarios humanos. Un robot móvil debe poseer una representación simbólica de su entorno para poder llevar a cabo operaciones deliberativas, por ejemplo planificar tareas. Sin embargo a la hora de representar simbólicamente entornos reales, dado su complejidad, es imprescindible contar con mecanismos capaces de organizar y facilitar el acceso a la ingente cantidad de información que de ellos se deriva. Aparte del inconveniente de tratar con grandes cantidades de información, existen otros problemas subyacentes de la representación simbólica de entornos reales, los cuales aún no han sido resueltos por completo en la literatura científica. Uno de ellos consiste en el mantenimiento de la representación simbólica optimizada con respecto a las tareas que el robot debe realizar, y coherente con el entorno en el que se desenvuelve. Otro problema, relacionado con el anterior es la creación/modificación de la información simbólica a partir de información meramente sensorial (este problema es conocido como symbol-grounding). Esta tesis estudia estos problemas y aporta soluciones mediante estructuras multijerárquicas. Estas estructuras simbólicas, basadas en el concepto de abstracción, imitan la forma en la que los humanos organizamos la información espacial y permite a un robot móvil mejorar sus habilidades en entornos complejos. Las principales contribuciones de este trabajo son: - Se ha formalizado matemáticamente un modelo simbólico basado en múltiples abstracciones (multijerarquías) mediante Teoría de Categorías. Se ha desarrollado un planificador de tareas eficiente que es capaz de aprovechar la organización jerárquica del modelo simbólico del entorno. Nuestro método ha sido validado matemáticamente y se han implementado y comparado dos variantes del mismo (HPWA-1 y HPWA-2). - Una instancia particular del modelo multijerárquico ha sido estudiada e implementada para organizar información simbólica con el objetivo de mejorar simultáneamente diferentes tareas a realizar por un robot móvil. - Se ha desarrollado un procedimiento que (1) construye un modelo jerárquico del entorno de un robot, (2) lo mantiene coherente y actualizado y (3) lo optimiza con el fin de mejorar las tareas realizadas por un robot móvil. - Finalmente, se ha implementado una arquitectura robótica que engloba todas las cuestiones anteriormente citadas. Se han realizado pruebas reales con una silla de ruedas robotizada que ponen de manifiesto la utilidad del uso de estructuras multijerárquicas en robótica móvil

Automatic Reconstruction of Textured 3D Models

Three dimensional modeling and visualization of environments is an increasingly important problem. This work addresses the problem of automatic 3D reconstruction and we present a system for unsupervised reconstruction of textured 3D models in the context of modeling indoor environments. We present solutions to all aspects of the modeling process and an integrated system for the automatic creation of large scale 3D models

Automatic Reconstruction of Textured 3D Models

Three dimensional modeling and visualization of environments is an increasingly important problem. This work addresses the problem of automatic 3D reconstruction and we present a system for unsupervised reconstruction of textured 3D models in the context of modeling indoor environments. We present solutions to all aspects of the modeling process and an integrated system for the automatic creation of large scale 3D models

Navigation, Path Planning, and Task Allocation Framework For Mobile Co-Robotic Service Applications in Indoor Building Environments

Recent advances in computing and robotics offer significant potential for improved autonomy in the operation and utilization of today’s buildings. Examples of such building environment functions that could be improved through automation include: a) building performance monitoring for real-time system control and long-term asset management; and b) assisted indoor navigation for improved accessibility and wayfinding. To enable such autonomy, algorithms related to task allocation, path planning, and navigation are required as fundamental technical capabilities. Existing algorithms in these domains have primarily been developed for outdoor environments. However, key technical challenges that prevent the adoption of such algorithms to indoor environments include: a) the inability of the widely adopted outdoor positioning method (Global Positioning System - GPS) to work indoors; and b) the incompleteness of graph networks formed based on indoor environments due to physical access constraints not encountered outdoors. The objective of this dissertation is to develop general and scalable task allocation, path planning, and navigation algorithms for indoor mobile co-robots that are immune to the aforementioned challenges. The primary contributions of this research are: a) route planning and task allocation algorithms for centrally-located mobile co-robots charged with spatiotemporal tasks in arbitrary built environments; b) path planning algorithms that take preferential and pragmatic constraints (e.g., wheelchair ramps) into consideration to determine optimal accessible paths in building environments; and c) navigation and drift correction algorithms for autonomous mobile robotic data collection in buildings. The developed methods and the resulting computational framework have been validated through several simulated experiments and physical deployments in real building environments. Specifically, a scenario analysis is conducted to compare the performance of existing outdoor methods with the developed approach for indoor multi-robotic task allocation and route planning. A simulated case study is performed along with a pilot experiment in an indoor built environment to test the efficiency of the path planning algorithm and the performance of the assisted navigation interface developed considering people with physical disabilities (i.e., wheelchair users) as building occupants and visitors. Furthermore, a case study is performed to demonstrate the informed retrofit decision-making process with the help of data collected by an intelligent multi-sensor fused robot that is subsequently used in an EnergyPlus simulation. The results demonstrate the feasibility of the proposed methods in a range of applications involving constraints on both the environment (e.g., path obstructions) and robot capabilities (e.g., maximum travel distance on a single charge). By focusing on the technical capabilities required for safe and efficient indoor robot operation, this dissertation contributes to the fundamental science that will make mobile co-robots ubiquitous in building environments in the near future.PHDCivil EngineeringUniversity of Michigan, Horace H. Rackham School of Graduate Studieshttps://deepblue.lib.umich.edu/bitstream/2027.42/143969/1/baddu_1.pd

Análisis de elementos genéticos móviles en "Enterococcus faecium": coste biológico e impacto en la diversificación clonal

La prevalencia de infecciones hospitalarias causadas por especies del género Enterococcus ha sido baja desde su descripción como patógenos oportunistas al inicio del siglo XX, hasta finales de los años 70s, coincidiendo con la aparición de las primeras cepas resistentes a antibióticos. La especie Enterococcus faecium es actualmente uno de los principales patógenos nosocomiales debido en parte a la alta prevalencia de cepas resistentes a ampicilina y vancomicina. La estructura poblacional de E. faecium ha sido analizada mayoritariamente considerando cepas resistentes a antibióticos y de origen hospitalario pero se desconoce su diversidad en individuos no hospitalizados o de diferentes edades. El conocimiento de los elementos genéticos móviles (EGM) que facilitan la transferencia de genes de resistencia a antibióticos entre clones de la misma o diferente especie, principalmente vancomicina (una de las ultimas opciones terapéuticas para el tratamiento de bacterias Gram positivas multi resistentes a los antibióticos), es también muy reducido. El principal objetivo de esta tesis de doctorado es determinar la influencia en la estructura poblacional y evolvabilidad de E. faecium de los determinantes de resistencia y de los EGM que facilitan su adquisición, transferencia y persistencia. Los capítulos 1 y 2 consisten en el análisis Bayesiano (BAPS) de los datos de MLST procedentes de heces de pacientes hospitalizados y no-hospitalizados de diferentes edades y de aislados de E. faecium causantes de bacteriemias. Este análisis permitió separar los linajes clonales que constituyen el complejo clonal (CC)17 que había sido identificado con la aplicación de metodologías previas en tres líneas clonales de diferente origen, ST18, ST17 y ST78. El aislamiento de cepas de E. faecium pertenecientes a grupos BAPS asociados con la flora comensal humana (BAPS 1 y BAPS 3.3b) sugiere la frecuente adquisición endógena a partir de la microbiota intestinal de las bacteriemias causadas por E. faecium, bien forma directa o a través de infecciones en territorios cercanos (infección urinaria, infección abdominal). Los cambios ocurridos en la microbiota intestinal de los pacientes hospitalizados debido a factores asociados al hospedador (edad) o diferentes presiones selectivas en el medio hospitalario, habrían facilitado la selección (aumento de la densidad poblacional) y la consecuente expansión de las poblaciones de clones de E. faecium resistentes a antibióticos y aumentando por tanto las oportunidades de infección y transmisión de E. faecium..

Evaluation of PD-L1 expression in various formalin-fixed paraffin embedded tumour tissue samples using SP263, SP142 and QR1 antibody clones

Background & objectives: Cancer cells can avoid immune destruction through the inhibitory ligand PD-L1. PD-1 is a surface cell receptor, part of the immunoglobulin family. Its ligand PD-L1 is expressed by tumour cells and stromal tumour infltrating lymphocytes (TIL). Methods: Forty-four cancer cases were included in this study (24 triple-negative breast cancers (TNBC), 10 non-small cell lung cancer (NSCLC) and 10 malignant melanoma cases). Three clones of monoclonal primary antibodies were compared: QR1 (Quartett), SP 142 and SP263 (Ventana). For visualization, ultraView Universal DAB Detection Kit from Ventana was used on an automated platform for immunohistochemical staining Ventana BenchMark GX. Results: Comparing the sensitivity of two different clones on same tissue samples from TNBC, we found that the QR1 clone gave higher percentage of positive cells than clone SP142, but there was no statistically significant difference. Comparing the sensitivity of two different clones on same tissue samples from malignant melanoma, the SP263 clone gave higher percentage of positive cells than the QR1 clone, but again the difference was not statistically significant. Comparing the sensitivity of two different clones on same tissue samples from NSCLC, we found higher percentage of positive cells using the QR1 clone in comparison with the SP142 clone, but once again, the difference was not statistically significant. Conclusion: The three different antibody clones from two manufacturers Ventana and Quartett, gave comparable results with no statistically significant difference in staining intensity/ percentage of positive tumour and/or immune cells. Therefore, different PD-L1 clones from different manufacturers can potentially be used to evaluate the PD- L1 status in different tumour tissues. Due to the serious implications of the PD-L1 analysis in further treatment decisions for cancer patients, every antibody clone, staining protocol and evaluation process should be carefully and meticulously validated