Localización dinámica de móviles y obstáculos para aplicaciones en robótica

Usando algoritmos de procesamiento de imágenes y detección de movimientos se logró obtener la posición de dos móviles y de dos obstáculos fijos en un escenario en el cual se controlan las condiciones de color de los mismos. Para tal fin, se implementaron tres algoritmos, el primero de ellos se basa en los gradientes espacial y temporal para realizar la detección de los bordes de los objetos en movimiento dentro de la escena, el segundo es una detección en color, con la cual se identifica el color de los móviles y el tercero se basa en correlación de imágenes para realizar la búsqueda del objeto en movimiento. La detección de los obstáculos (objetos estáticos) para los tres algoritmos se realizó por medio de reconocimiento de un color característico en los obstáculos. Después de detectados los objetos de interés en la escena, se realiza su localización en la imagen por medio del centroide, para posteriormente entregar su posición y orientación en unidades de longitud.Palabras Clave: Análisis dinámico de imágenes, color, correlación, gradientes, identificación, segmentación

Técnicas de inferencia estadística para percepción del entorno : aplicación a vehículos autónomos

Como ya hemos comentado anteriormente, este proyecto se centra en vehículos autónomos en entornos interiores, bien en oficinas, hospitales, industrias, etc. El principal problema de la navegación de vehículos autónomos es conseguir procesar correctamente la gran cantidad de datos obtenidos mediante los sensores de los que está provisto el vehículo. Esto se debe a que pese a contar en la actualidad con sensores de muy buenas características, no resulta sencillo conseguir que los datos obtenidos por los sensores sean procesados de forma adecuada para percibir el entorno que le rodea. De forma resumida estos van a ser los objetivos del presente proyecto: 1. Plantear las distintas técnicas utilizadas. 2. Obtener mapas con los datos captados por el sensor en el PC. 3. Diseñar un algoritmo con el que procesar estos datos mediante inferencia estadística.Escuela Técnica Superior de Ingeniería IndustrialUniversidad Politécnica de Cartagen

Dynamic location of mobiles and obstacles for robotics applications

Usando algoritmos de procesamiento de imágenes y detección de movimientos se logró obtener la posición de dos móviles y de dos obstáculos fijos en un escenario en el cual se controlan las condiciones de color de los mismos. Para tal fin, se implementaron tres algoritmos, el primero de ellos se basa en los gradientes espacial y temporal para realizar la detección de los bordes de los objetos en movimiento dentro de la escena, el segundo es una detección en color, con la cual se identifica el color de los móviles y el tercero se basa en correlación de imágenes para realizar la búsqueda del objeto en movimiento. La detección de los obstáculos (objetos estáticos) para los tres algoritmos se realizó por medio de reconocimiento de un color característico en los obstáculos. Después de detectados los objetos de interés en la escena, se realiza su localización en la imagen por medio del centroide, para posteriormente entregar su posición y orientación en unidades de longitud.Using algorithms of processing of images and detection of movements was possible to obtain the position of two mobile objects and two fixed obstacles in a scene where they interact under controlled conditions of color. For such an end, three algorithms were implemented, the first of them is based on the spatial and temporal gradients to carry out the detection of the borders of the objects in movement inside the scene, the second is a detection in color, with which the color of the mobile objects is identified and the third is based on correlation of images to accomplish the search of the object in movement. The detection of the obstacles (static objects) for the three algorithms was carried out through recognition of a characteristic color in the obstacles. After having detected the objects of interest in the scene, is carried out their localization in the image through the centroide (center), for later on to give their position and orientation in centimeters

Planificación local basada en sensores para un manipulador móvil en tareas de colaboración con humanos

Un manipulador móvil, como cualquier otro sistema que opere en entornos reales, debe ser capaz de evitar los obstáculos que se presenten en su camino. Sin embargo, en el caso del manipulador móvil, la solución de este problema es mucho más compleja. Esta tesis propone una estrategia para dotar al manipulador móvil de esta habilidad basándose en la información del entorno proporcionada por un telémetro láser. Se ha optado por un modelo único del entorno, el Diagrama de Voronoi Local, construido a partir de los datos sensoriales, que se utiliza por igual en los módulos de planificación y localización. El algoritmo propuesto puede utilizarse en línea para construir el DVL de una zona restringida del entorno alrededor de la posición actual del robot. La limitación en el tiempo de cómputo, permite actualizar el modelo del entorno con suficiente rapidez para detectar la presencia de obstáculos inesperados y planificar una trayectoria local que permita evitarlos. El diseño de los módulos de construcción del mapa local, localización y planificación se ha hecho con la idea de que puedan ser aplicados a cualquier tipo de robot móvil dotado de un telémetro láser. De esta forma, los algorit mos desarrollados y presentados en esta tesis son aplicables a un considerable número de sistemas. Su funcionamiento ha podido comprobarse en la eje cución de una serie de experimentos cuyos resultados quedan recogidos a lo largo de este trabajo. Por último, se presentan las adaptaciones de los algoritmos desarrollados para su integración en el sistema de control de un manipulador móvil. Te niendo como objetivo la colaboración del sistema con operarios humanos en tareas de transporte de piezas, el planificador de trayectorias locales se conec ta directamente con el módulo de control cinemático coordinado y el bucle de control de impedancia previamente diseñados. A su vez, la realimentación de la señal de fuerza en el módulo de planificación permite estimar la dirección de movimiento del operario. Con esta información el planificador escoge, si es posible, aquella trayectoria local libre de obstáculos que más se adecúe al movimiento del operario. _________________________________________________A mobile manipulator, just like any other system operating in real envi ronments, must be able to avoid obstacles that appear on its way. This thesis proposes a strategy to provide the mobile manipulator with this ability. It is based 011 environment information supplied by a laser range scanner. The Local Voronoi Diagram (LVD), built from sensor data, has been adopted like the only one environment model. It is used the same in planning as localization modules. The proposed algorithm is able to be used on-line to construct the LVD of a visible region around the current location of the robot. Computing time is limited, this allows up to update the environment model in a short time, detecting the presence of unexpected obstacles and planning a local path to avoid its. The design of local map construction, localization and planification mo dules have been developed with the intention to be putting in practice on any mobile robot with a scanner laser on board. Then, algorithms described in this thesis can be applied to a lot of systems. The algorithms performance has been tested running a sequence of experiments on real systems. The results are presented along this document. Finally, the algorithms have been adapted to be integrated on the mobile manipulator control system. In order to collaborate with human operator in material handling tasks, the local path planning module is connected with the coordinated kinematic control module and with the damping control module previously designed. Force signal is used in planning module to estimate movement direction for the operator. The planning module uses this information to choose the best local free path, closer to the human movement

Jacobiano de la Imagen para un Par Estereoscópico de Cámaras: Comparativa entre el Analítico y el Estimado Incorporando la Restricción Epipolar

Este artículo describe un estudio comparativo del comportamiento del Jacobiano estimado de la imagen que incorpora la geometrÃía epipolar del sistema de dos cámaras, frente al bien conocido método del Jacobiano analÃítico que es utilizado por la mayorí

Análisis de la tecnología de posicionamiento indoor aplicada a robots autónomos móviles

La creación del presente proyecto surge de la necesidad del Departamento de Sistemas y Automática de la Universidad Carlos III de disponer de un documento que recoja las diferentes tecnologías dedicadas al posicionamiento de robot autónomos móviles en interiores. El propósito del documento es exponer de forma accesible pero rigurosa los aspectos clave de los sistemas de posicionamiento en interiores, sus usos actuales en múltiples entornos y las posibles evoluciones futuras de las diferentes tecnologías. Los principales contenidos cubiertos son: - Principales tecnologías de posicionamiento: características, ventajas e inconvenientes. - Estrategias y algoritmos usados en los sistemas de posicionamiento. - Estado de los sistemas de posicionamiento en interiores en la actualidad, tanto comerciales como en fase de desarrollo. De forma complementaria, se estudian conceptos relativos a la locomoción robótica, ya que pueden ser determinantes a la hora de analizar las estrategias de los robots autónomos móviles, y se presentan las principales tecnologías de sensores organizadas según su campo de aplicación. Finalmente, se analizan los resultados y se elaboran conclusiones en función de los requerimientos iniciales del proyecto, valorando su adecuidad para las aplicaciones propuestas.The making of this project emerges from the need of the Department of Systems and Automation at the University Carlos III to gather information in a survey about the different technologies related to the indoor positioning of self-sufficient mobile robots. The purpose of the project is to present the key aspects of the selected indoor positioning systems, their current usage in multiple surroundings and the possible future development of these different technologies in an accessible, yet rigorous way. The main content covered by the survey is: - Relevant positioning technologies: characteristics, benefits and disadvantages. - Strategies and algorithms applied by the positioning systems. - Present status of existing indoor positioning systems, considering both systems that are currently commercialized and systems in stage of development. To enrich the survey, it has been complemented by a study of concepts related to robotic locomotion, seeing that they can be decisive at the moment of analyzing the strategy of the autonomous mobile robots. Relevant sensor technologies are also presented, organized by the application area. Finally, the results are analyzed and the conclusions are made according to the requirements established in the initial phases of the project, considering the adequacy for the suggested applications.Ingeniería Técnica en Electrónic

Digitalización del proceso de localización de fugas de gas en estaciones depuradoras mediante drones

Las emisiones fugitivas procedentes de plantas industriales de múltiples sectores representan un problema tanto para la salud y la seguridad de las personas como para una parte importante de las emisiones mundiales de gases de efecto invernadero. Concretamente, las emisiones de olores procedentes de las Estaciones Depuradoras se consideran la principal causa de las molestias percibidas por los ciudadanos que viven cerca de las instalaciones. Estas emisiones son difíciles de detectar y requieren de procesos que necesitan mucho tiempo y altos costes de ejecución. En este trabajo, se propone el uso de robótica móvil olfativa para abordar este problema. La simulación de las fugas de gases y el movimiento autónomo de robots aéreos en entornos realistas, junto con el desarrollo de algoritmos de alto nivel para la localización de estas fuentes de emisiones y una Plataforma IoT (Internet de las Cosas) para la monitorización en tiempo real, son los tres pilares sobre los que se fundamenta la solución desarrollada. Como resultado, la integración de estas tres tecnologías representará un caso de uso de éxito en el proceso de transformación digital hacia una Industria 4.0.Fugitive emissions from industrial plants in numerous sectors represent a problem both for human health and safety as a significant part of global greenhouse gas emissions. In particular, odour emissions from Wastewater Treatment Plants are considered to be the main cause of annoyance perceived by citizens living close to the facilities. These emissions are difficult to detect and require time-consuming processes and high implementation costs. In this project, the use of Mobile Robot Olfaction is proposed to address this problem. The simulation of gas leaks and movement of Unmanned Aerial Vehicles in realistic environments, together with the development of high-level algorithms for the localisation of these emission sources and an IoT Platform (Internet of Things) for real-time monitoring, are the three pillars on which the developed solution is based. As a result, the integration of these three technologies will represent a successful use case in the process of digital transformation towards Industry 4.0.Universidad de Sevilla. Máster en Ingeniería Industria

PMITO - Plataforma móvil para investigación de técnicas de odometría

El presente trabajo describe el diseño y construcción de una plataforma móvil con anillos de sensores infrarrojos y sensores ultrasónicos como dispositivos para la medición de distancia, los cuales serán posteriormente utilizados para la navegación de robots móviles en ambientes dinámicos. Se muestra una breve reseña sobre la arquitectura de robots móviles y la importancia de determinar una estructura de control para formular alternativas de navegación y construcción de mapas de entorno con la implementación de sensores que permitan al sistema conocer la distancia que ha recorrido, su ubicación, y la distancia existente entre el entorno y el sistema mismo, utilizando sistemas embebidos, en este caso tarjetas de la serie ARDUINO

Navegación de UAVs con Deep Learning

La Navegación es una de las tareas más complejas de la robótica. Esta involucra problemas de localización, para el punto de destino y del UAV, creación de trayectorias y movimiento para llegar al punto final. El objetivo de este proyecto es crear una red neuronal capaz de proporcionar referencias en velocidad para hacer que el UAV llegue a la posición de destino. Para realizar esta tarea, se necesita cierta información, como las posiciones o imágenes, para así estrenar la red y hacer que el robot se mueva a través de entornos desconocidos. El UAV no solo tendrá que llegar a la posición final, también deberá esquivar cualquier obstáculo que se encuentre en el camino. Para obtener los resultados, se ha hecho uso de ROS y Gazebo, los que nos permiten interaccionar con entornos de simulación realistas. Con ellos se han podido hacer experimentos para entrenar al agente y probar el funcionamiento del mimo en un entorno.Navigation is one of the most difficult tasks in robotics. It involves a location problem, for the target point and the UAV itself, path creation and movement in order to reach the final point. The aim of this project is to create a neural network able to provide velocity references to make the UAV reach the final point. To perform this task, we need to feed it with some data, such as positions or images from the surroundings, so that the network can process all this information and move the robot through an unknown environment. Not only does it need to reach the final point, but it must avoid any collisions within the journey. In order to get the results, it has been used ROS and Gazebo which enables us to interact with a realistic environment. With them we can make some experiments that we will use to train the agent, and later, test how was its performance.Universidad de Sevilla. Grado en Electrónica, Robótica y Mecatrónic

Programación de robots móviles en institutos: Robocampeones 2004

116 p.El comportamiento de un robot autónomo viene determinado por el programa que gobierna sus actuaciones. La creación de programas para robots debe cumplir con ciertos requisitos específicos frente a la programación en otros entornos más tradicionales, como el ordenador personal. En este artículo planteamos que el software de los robots se estructura actualmente en tres niveles: sistema operativo, plataforma de desarrollo y aplicaciones concretas. En los últimos años, han surgido con fuerza plataformas de desarrollo con la idea de facilitar la construcción incremental de estas aplicaciones robóticas. Más allá del acceso básico a los sensores y actuadores, las plataformas suelen proporcionar un modelo para la organización del código y bibliotecas con funcionalidades comunes. En este artículo se identifican y analizan esos tres niveles, describiendo desde esta perspectiva los entornos de desarrollo de los robots reales más extendidos, y las tendencias más reciente