ABC2 : un modelo para el control de robots autónomos

El objetivo de esta tesis doctoral es el diseño de un modelo para el control de robots autónomos. Su prinicipal aportación es la organización de la ejecución de tareas de alto nivel de forma oportunista, haciendo uso de controladores de bajo nivel. El modelo tiene también en consideración la posible existencia de otros robots en el mismo dominio, haciendo que sea posible la cooperación entre varios de ellos para la realización de tareas que se puedan beneficiar de la colaboración. La principal aportación de este trabajo es el diseño del mecanismo de control de las actividades de un robot. Dicho mecanismo está basado en la utilización de una agenda para la planificación de las acciones. Los elementos que se pueden insertar en esa agenda se denominan actos y representan acciones potenciales del robot. La generación de estos actos puede deberse a metas definidas para el robot, a peticiones de otros robots, o a eventos generados en el entorno. La política de gestión de la agenda está predefinida, pero puede modificarse mediante la definición de heurísticas de control. El modelo prevé también la integración entre las tareas a desarrollar individualmente en un robot y aquéllas que implican una colaboración entre robots. Para ello se ha diseñado un mecanismo de definición de las habilidades particulares de cada robot y otro de comunicación de las mismas a otros robots. El mecanismo de definición de habilidades permite la utilización de distintos paradigmas para su diseño, como la lógica borrosa, las redes neuronales, o el empleo de técnicas de aprendizaje automático. Este formalismo de definición proporciona un nivel de abstracción sobre su implementación que permite la difusión de la información sobre las habilidades de un robot entre distintos robots. Para comprobar la validez del modelo desarrollado se han realizado diversas aplicaciones, tanto con robots simulados como con robots reales. En la presente memoria se presentan y discuten las decisiones tomadas en el diseño del modelo y los resultados obtenidos en los experimentos realizados. Abstract The goal of this thesis is the design of a model for the control of autonomous robots. This model should allow the execution of high level tasks, using low level controllers. The existence of other robots in the same domain has also been considered. The model should provide mechanisms to let robots cooperate in tasks that require collaboration. The main contribution of this work is the design of the control mechanism of the robot tasks. This mechanism is based on the use of an agenda as the base for the planning of the robot activities. The items that can be inserted into the agenda are named acts. These acts represent potential actions that the robot can accomplish. The acts can be generated by the internal goals of the robot, by requests from other robots, or by events generated in the environment. The administration of the agenda is predefined, but it can be modified by the definition of control heuristic. The model also considers the integration of individual tasks and those that need collaboration with other robots. A mechanism for defining the particular skills of each robot has been defined, as well as a communication mechanism, in order to let the robot cooperate. The skills definition mechanism allows the use of different paradigms in its design, as for instance, fuzzy logic, neural networks or the use of machine learning techniques. This definition formalism provides an abstraction level over the implementation of the skills that allows the broadcasting of the information about the individual skills among different robots. In order to test the validation of the model, different applications have been developed. These applications involved simulated robots as well as real robots. This manuscript presents and discusses the decisions taken in the design of the model as well as the results obtained in the experiments

Sistema de telemetría y control de un barco autónomo

Los vehículos autónomos tienen más relevancia cada día. Son especialmente interesantes en misiones que presentan peligro para las personas. Tareas sistemáticas como el reconocimiento y escaneo de áreas son idóneas para este tipo de vehículos. Distintos tipos de vehículos autónomos se utilizan según las tareas a las que se destinen. Vehículos aéreos (UAV), vehículos submarinos, o vehículos marinos de superficie (AMSV). Las aplicaciones para barcos autónomos son muchas, ejemplos de actualidad incluyen el desminado, la limpieza de vertidos, la exploración de catástrofes, la búsqueda de cajas negras, ... Este proyecto desarrolla una versión funcional de un barco autónomo y el sistema de telemetría para monitorizarlo.Ingeniería en Informátic

Implementación del control lateral sobre un vehículo con dirección asistida eléctrica

En este proyecto, enmarcado en el programa AUTOPIA, se presenta una solución para implementar el control lateral sobre un vehículo de fabricación en serie, equipado con dirección asistida eléctrica y sistema de corrección de trayectorias ESP. En él se detallan los procesos que se han seguido para su realización, tales como el proceso de selección del hardware y conexionado del mismo. Además se especifican las pruebas realizadas sobre la dirección del vehículo, así como los pasos seguidos para la obtención de un modelo matemático aproximado de la dirección, que permita el cálculo de un controlador PID con la precisión necesaria para el guiado del vehículo de manera autónoma. Finalmente, se muestran las pruebas realizadas sobre el vehículo con el controlador PID obtenido. _________________________________________________________________________________________________________In line with AUTOPIA, an automobile automation program from UPM-CSIC, this project presents a solution to implement lateral control on a production vehicle equipped with Electric Power Steering and Electronic Stability Program. The project shows the processes needed to carry out the lateral control, such as the hardware selection and its wiring. In addition, it specifies the tests made on the steering of the vehicle, and the steps followed to obtain an approximate mathematical model to calculate the PID controller needed for guiding the vehicle steering automatically. Finally, the project shows how the steering behaves under the different PID controllers obtained before.Ingeniería Industria

Arquitectura multi-agente y protocolo de comunicación para dar soporte a sistemas basados en conocimiento en redes de sensores inalámbricos

[ES] En la presente tesis se presenta una arquitectura multi-agente, cuya finalidad es la de conseguir la gestión autónoma de los recursos energéticos de un nodo en una red de sensores inalámbricos, a través de sistemas borrosos basados en reglas, apoyándose en la capacidad de comunicación que aportaría un nuevo protocolo de aplicación. Así pues, en la arquitectura multi-agente desarrollada, los agentes son modelados a través de sistemas borrosos basados en reglas cuya función es la de conseguir una gestión eficiente del ciclo de trabajo de un sensor. Así mismo, un nuevo protocolo de aplicación específico da soporte a toda la red de sensores, haciéndola además, disponible desde Internet. Los resultados obtenidos muestran que la integración propuesta, así como el protocolo de comunicación desarrollado, cumplen satisfactoriamente con los objetivos marcados, pudiéndose concluir que los sistemas borrosos basados en reglas permiten modelar efectivamente el comportamiento de estos agentes.[EN]n this thesis it is presented a multi-agent architecture whose purpose is to achieve the autonomous management of the resources of a sensor through fuzzy rule-based systems. Moreover, those systems would rely on the communication services that bring a new application protocol. Therefore, those agents are modelled by fuzzy rule-based systems to achieve an efficient management of the duty cycle of a sensor. In addition, a new specific application protocol that supports the entire sensors network has been developed, making the network available from the Internet, too. The obtained results show that the proposed integration satisfactorily meets the objectives. Thus, it can be concluded that fuzzy rule-based systems can effectively model the behaviour of an agent in charge of managing the energy resources of a sensor. Moreover, thanks to the use of a specific application protocol, those agents can be managed within a sensor network.Tesis Univ. Jaén. Departamento de Ingeniería Telemática, leída el 1 de diciembre de 201

Redefinición de la Relación laboral: Análisis del Trabajo en las plataformas digitales de Servicios. Un enfoque de justícia y equidad

[spa] Desde hace algunos años, con la irrupción de las plataformas digitales de servicios y las novedosas modalidades de realizar el trabajo, se ha cuestionado y se discute la verdadera naturaleza del vínculo contractual entre trabajadores y empresarios, intensificando un problema de encuadre en las notas típicas de la relación laboral, dadas las características propias del trabajo, específicamente en este tipo de plataformas, alrededor del mundo. Inspectores de trabajo, jueces y magistrados de muchos países, se están enfrentado a la dura tarea de resolver la laboralidad o no en estos casos; y los legisladores, por su parte, buscan soluciones legislativas acordes a su realidad. En la presente investigación, a través del análisis de diversos fallos en la materia, doctrina, y la caracterización de nuevas modalidades de trabajo, como el que se realiza a través de las plataformas digitales de servicios, se intenta establecer, si las notas típicas del contrato de trabajo tradicional aún responden para calificar una relación laboral del trabajo que se realiza bajo las nuevas modalidades de trabajo en la actualidad. Asimismo, se hacen ciertas propuestas y reflexiones sobre una revisión y actualización de los elementos centrales de la relación laboral, congruentes con mercado del trabajo actual.[cat] Des de fa alguns anys, amb la irrupció de les plataformes digitals de serveis i les noves modalitats de fer la feina, s'ha qüestionat i es discuteix la veritable naturalesa de la relació contractual entre treballadors i empresaris, intensificant un problema d'enquadrament a les notes típiques de la relació laboral, ateses les característiques pròpies del treball, específicament en aquest tipus de plataformes, arreu del món. Inspectors de treball, jutges i magistrats de molts països, estan enfrontats a la dura tasca de resoldre la laboralitat o no en aquests casos; i els legisladors, per la seva banda, busquen solucions legislatives d'acord amb la seva realitat. En aquesta investigació, a través de l'anàlisi de diverses decisions en la matèria, doctrina, i la caracterització de noves modalitats de treball, com la que es realitza a través de les plataformes digitals de serveis, s'intenta establir, si les notes típiques del contracte de treball tradicional encara responen per qualificar una relació laboral del treball que es realitza sota les noves modalitats de treball actualment. Així mateix, es fan certes propostes i reflexions sobre una revisió i actualització dels elements centrals de la relació laboral, congruents amb el mercat del treball actual.[eng] For some years now, with the irruption of digital service platforms and new ways of doing work, the true nature of the contractual relation between workers and employers has been questioned and discussed, intensifying a problem of framing in the typical notes of the employment relationship, given the characteristics of work, specifically on this type of platform, around the world. Labor inspectors, judges and magistrates from many countries are facing the hard task of resolving labor or not in these cases; and legislators, for their part, seek legislative solutions in accordance with their reality. In the present investigation, through the analysis of various failures in the matter, doctrine, and the characterization of new work modalities, such as the one carried out through digital service platforms, it is tried to establish, if the typical notes of the traditional employment contract still respond to qualify an employment relationship that is carried out under the new work modalities nowadays. Likewise, certain proposals and reflections are made on a review and updat

Arquitectura para la gestión y coordinación de sistemas multisensor

Hoy en día podemos encontrarnos con numerosos entornos que cuentan con un gran conjunto de sensores heterogéneos espacialmente distribuidos. Entornos que pueden ir desde sistemas de vigilancia que incluyen un despliegue de múltiples sensores como cámaras o sensores de localización, a entornos de monitorización de procesos industriales, donde se supervisa cada uno de los procesos para comprobar el correcto funcionamiento del sistema. Inclusive actualmente podemos hablar de términos más modernos como el de Smart Cities que permiten la optimización de los recursos de una ciudad a través de su constante monitorización. En todos estos entornos es común encontrarnos con multitud de sensores percibiendo información del entorno. Estos entornos son de indudable utilidad en cada uno de sus ámbitos, y según avanza la tecnología podemos mejorarlos con la integración de más y mejores sensores. Esto resulta de utilidad porque nos permite monitorizar con más precisión y calidad las diferentes entidades o parámetros del entorno. Sin embargo esto puede suponer un problema a la hora de gestionar y coordinar diferentes tareas sobre el entorno, debido principalmente a la gran cantidad de información generada que tiene que ser analizada. En este sentido, la fusión de datos se volverá un aliado indispensable para mejorar los procesos de análisis y toma de decisiones. En estos entornos además podemos encontrarnos con sensores u actuadores que pueden requerir de cierta gestión, como por ejemplo el manejo de una cámara PTZ para monitorizar regiones o entidades de interés del entorno. Esta gestión se puede hacer de manera manual a través de un operador humano, pero puede convertirse en una tarea compleja cuando contamos con multitud de sensores similares que puedan requerir una gestión coordinada. En este sentido, en la tesis se abordará este problema de gestión y coordinación desde el punto de vista de un sistema multi-agente. Para ello diseñaremos una arquitectura general, que podrá ser aplicada a diferentes casos de uso. Sobre este diseño, evaluaremos su aplicación a dos entornos diferentes. El primer entorno consistirá en un sistema de vigilancia multi-cámara, donde será necesario realizar un control autónomo de las cámaras PTZ para monitorizar las diferentes entidades de interés. El segundo entorno se desarrollará sobre un sistema de vigilancia marítima, donde además de las cámaras podremos contar con otro tipo de sensores como radares o estaciones AIS. La experimentación llevada a cabo en esta tesis a través de la aplicación multi-cámara, ha permitido evaluar la arquitectura desde el punto de vista de la integración en un entornoreal. La aplicación sobre el entorno marítimo, en este caso desarrollado sobre un entorno simulado, nos ha permitido además evaluar la adecuación de de la arquitectura a diferentes sensores e información de las entidades. En ambos casos hemos podido observar la utilidad del sistema multi-agente desarrollado, así como su adecuación a este tipo de entornos, que dada su naturaleza son inherentemente distribuidos.Nowadays it is common to find several heterogeneous sensors spatially distributed in environments. Environments that can range from surveillance systems that include a set of multiple sensors such as cameras or location sensors. To environments monitoring industrial processes, where it is important to monitor several processes to ensure a proper system operation. Moreover we can talk about more modern terms as Smart Cities, which allow optimizing the city resources through its constant monitoring. Thus, in all those deployments, it is common to find multiple sensors perceiving information from the environment. These environments are undoubtedly useful in each of their fields, and as technology advances, we can improve the integration of more and better sensors. This is useful because it allows a better and more accurately monitoring of the different entities or environmental parameters. However this can be a problem when it comes to managing and coordinating different tasks over the environment, mainly due to the large amount of information generated required to be analyzed. In this sense, data fusion will become an indispensable ally to improve the analysis and decision making processes. Moreover, in these environments we can find multiple sensors or actuators that may require some kind of management, such as managing a PTZ camera to monitor regions or entities of interest. This management can be done manually by a human operator, but can become a complex task when we have multiple sensors requiring a coordinated management. In this sense, this thesis tackle the problem of multi-sensor management and coordination from the point of view of a multi-agent system. It is proposed a general multi-agent design that can be applied to different use cases. This design will be evaluated in two different environments. The first one will consist on a multi-camera surveillance system, where the multi-agent system must achieve an autonomous control of PTZ cameras to monitor different entities of interest. The second environment will rely on a maritime surveillance system, where in addition to the cameras, we will introduce other sensor types such as radar or AIS stations. Some experiments were carried out to evaluate the multi-agent system designed. The experiments done in the multi-camera application, allowed us to evaluate the architecture from the point of view of its integration in a real environment. Meanwhile the application in the maritime environment, developed over a simulated environment, let us evaluate the suitability of the architecture to different sensors and information. In both cases we have been able to observe the usefulness of the developed multi-agent system and its adaptation to these environments inherently distributed.Programa Oficial de Doctorado en Ciencia y Tecnología InformáticaPresidente: María Araceli Sanchís de Miguel.- Vocal: Javier Bajo Pérez.- Secretario: Ángel Arroyo Castill

Un modelo de control inteligente para sistemas de manufactura basado en los paradigmas holónico y multi-agente

Los Sistemas de control Inteligente de Manufactura son organizaciones altamente distribuidas, que toman ventaja de las tecnologías de la información y las comunicaciones, de las técnicas de inteligencia artificial y de la teoría moderna de control, integrándolas en estos sistemas que compiten en un medio altamente dinámico y de economías agiles. En estas circunstancias, el desafío se ha centrado en desarrollar sistemas de control inteligente con capacidades de autonomía, cooperación y de inteligencia, adaptación rápida a los cambios del entorno y más robustos contra la ocurrencia de disturbios. Para ello se han propuesto varias arquitecturas basadas en los paradigmas holónico (control holónico) y la inteligencia artificial distribuida mediante sistemas Multi-Agente. Por definición, las unidades de producción holónicas son unidades autónomas que permiten el modelamiento de la información e infraestructura que compone el sistema de control inteligente de manufactura. El holón recurso definido como componente de la unidad de producción holónica, permite el modelamiento del comportamiento de las dinámicas existentes en los elementos que realizan una parte del proceso de manufactura. La misión y la ingeniería del holón representan las componentes funcionales del holón y representan el objetivo y el conocimiento de producción respectivamente. En este trabajo se propone desarrollar un modelo de control inteligente que incluya las exigencias de modelamiento, diseño y análisis de los sistemas de control desde la teoría de sistemas dinámicos a eventos discretos, y atributos y requerimientos de representación tomados desde los paradigmas Holónico y Multi-Agente. / Abstract. The intelligent control manufacturing systems are organizations highly distributed. They take advantage from information technologies and communications, from intelligent artificial techniques and modern theory control, integrate them in these systems that compete among a highly dynamic medium and agile economics. In these circumstances, the challenge has centered in developing intelligent control systems with features of autonomy, cooperation and intelligence, fast adaptation facing the environment changes, having robust parameters against the disturbs occurrence. Several architectures have been presented, based in holonic paradigm (holonic control) and intelligent artificial distributed through Multi-Agent systems. By definition, the holonic production units are autonomous elements that permit to model information an infrastructure composing the intelligent control manufacturing system. The resource holon defined as a component of the holonic production unit, permit the modeling of the existing dynamics in the elements to do a part of manufacturing process. The mission and engineering of the holon represent the functional components and the objective and knowledge of production respectively. This work propose to developing a intelligent control model including the modeling exigencies, design and analysis from control systems and their dynamic theory to discrete events, with the attributes a requirements took from holonic paradigm and Multi-agent.Maestrí

Diseño software de una arquitectura de control de robots autónomos inteligentes : aplicación a un robot social

El objetivo principal de esta tesis es el diseño y desarrollo de un conjunto de herramientas para la realización de una arquitectura de control de un robot social. Esta realización debe permitir la apropiación de la tecnología necesaria para lograr el control efectivo y eficiente de los componentes lógicos y físicos que conforman un robot. El componente principal de la arquitectura es una habilidad, definida en la arquitectura Automático-Deliberativa AD, desarrollada en el grupo de investigación RoboticsLab de la Universidad Carlos III de Madrid. En este trabajo se presentan los siguientes elementos: un sistema distribuido de emisión y captura de eventos, un sistema de memoria a corto plazo para la distribución de información, un tipo de dato abstracto que permite implementar habilidades, y un secuenciador capaz de interpretar en tiempo de ejecución secuencias de control. Todos los componentes operan de forma débilmente acoplada, y pueden ejecutarse en uno o varios ordenadores interconectados mediante el protocolo TCP/IP. La operación concurrente y paralela de los componentes presentados abre la posibilidad de ejecutar comportamientos previamente establecidos o definidos en línea por un sistema sintetizador de secuencias de control. Finalmente cabe destacar que los componentes han sido totalmente diseñados, desarrollados y probados en el robot social Maggie, y la integración de éstos permiten la construcción de la Arquitectura Automática Deliberativa de una manera modular, fácil de integrar y de depurar.--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------The main objective of this thesis is the design and development of a set of tools for the realization of a control architecture of a social robot. This realization should allow the appropriation of technology for effective and eficient control of software and hardware components that make up a robot. The main component of the architecture is a skill, as defined in the Automatic-Deliberative AD architecture, developed in the research group RoboticsLab Carlos III University of Madrid. In this paper, the following elements: a distributed system of emission and capture of events, a system of short-term memory for the distribution of information, an abstract data type that allows to implement skills, and a sequencer capable of playing time implementing control sequences. All components operate in a loosely coupled, and can run on one or more computers interconnected by TCP/IP. Concurrent and parallel operation of the components presented opens the possibility of implementing pre-established behavior online or defined by a system of control sequences synthesizer. Finally it is noted that the components have been fully designed, developed and tested in the social robot Maggie, and the integration of these allow the construction of the Automatic Architecture Deliberative in a modular, easy to integrate and debug

Diseño del sistema de control de navegación utilizado inteligencia artificial para un cuadrúpedo de rescate

En la presente investigación buscamos aportar a la mejora de los cuadrúpedos de rescate en cuanto a software se refiere, no solo ampliando, de esta manera, el campo de investigación con respecto a la inteligencia artificial y los softwares que se pueden desarrollar desde la aplicación de la misma, sino, además, ayudando al correcto desarrollo de nuestra nación. De manera que la presente tesis está enfocada en implementar un diseño del sistema de control de navegación utilizando inteligencia artificial para un cuadrúpedo de rescate. El proyecto que a continuación presentaremos, plantea el diseño antes mencionado, implementando sistemas de Navigation Stack que nos brinde un soporte necesario en el buen manejo de nuestro software, ampliando los conocimientos en esta área y llevando a una mayor comprensión de la inteligencia artificial y sus múltiples facetas, así como abrir un panorama extenso en la investigación de la misma, como una herramienta que nos ayude a solucionar los problemas sociales, políticos y económicos de nuestra nación. El proyecto consta de cinco capítulos, los cuales procederemos a describir: El Capítulo I Aspectos Generales presenta el planteamiento de la base científica que nos permitirá desarrollar el proyecto propuesto, la cual inicia con el planteamiento, e identificación de la problemática a resolver; para luego dar paso a la metodología de investigación a desarrollar durante el presente trabajo. Pasamos a la justificación del problema, la cual nos permitirá tener un amplio panorama del mismo, en otras palabras, lograremos plantear una hipótesis con la cual trazaremos unos objetivos, alcances y limitaciones, y contribuciones de la tesis. Para concluir, de esta manera, con los antecedentes con mayor relación a la presente tesis. El Capítulo II Marco Teórico compila de una manera condensada los diferentes argumentos teóricos que nos permitan relacionar y comprender de una manera más profunda la presente tesis, prueba de ello es que encontraremos en este capítulo argumentos que van desde lo más específico hasta lo más general, de ahí que tenemos conceptos de robots, microcomputadoras, lenguaje de programación, industria y 6 autonomía, diseño y culminando con conceptos referidos a los cuadrúpedos y el rescate para la comprensión de nuestro proyecto. El Capítulo III Análisis Inicial abarca parte del análisis necesario a realizar, con la finalidad de poder obtener los parámetros necesarios a considerar al momento de poder realizar el diseño e implementación de nuestro sistema de navegación, con estos parámetros podremos, también, realizar una elección adecuada con respecto a los componentes necesarios a utilizar durante todo el desarrollo de nuestro proyecto. El Capítulo IV Diseño engloba cada uno de los aspectos necesarios para lograr el objetivo principal de nuestro proyecto, la cual la desglosaremos en cuatro partes importantes que serán cada uno de los componentes necesarios en los que nos enfocaremos para luego al realizar el ensamble de todos estos componentes en uno solo podamos llegar a los resultados necesarios que nos permitan cumplir con los objetivos trasados en la presente tesis. Por lo tanto, en una primera parte desarrollamos un interfaz gráfico que nos permita interactuar con el robot y cargar los programas de manera inalámbrica, luego procederemos a realizar un programa para el escaneo de un código QR mediante una cámara, la cual nos ayudará a determinar la posición del robot; a partir de ello construiremos un programa que nos permita trazar el camino a seguir, para así, finalmente poder diseñar el sistema de movimientos que debe realizar nuestro robot para ejecutar las acciones requeridas. El Capítulo V Resultados Finales nos evidencia la realización de cada una de las simulaciones ejecutadas para cada diseño elaborado en el capítulo anterior, demostrando la efectividad y los resultados necesarios que nos puedan llevar a una conclusión al final de la presente tesis. Para acabar, comprobamos si los resultados obtenidos nos han ayudado a concretar con cada uno de los objetivos trazados al inicio de nuestro proyecto y si con la ayuda de los parámetros necesarios a considerar hemos logrado obtener los resultados deseados

Desarrollo y validación de un modelo dinámico para una pila de combustible tipo PEM

JORNADAS DE AUTOMÁTICA (27) (27.2006.ALMERÍA)El objetivo de este trabajo es realizar un modelo dinámico detallado de una pila de combustible tipo PEM de 1.2 kW de potencia nominal. El modelo desarrollado incluye efectos como el ’flooding’ y la dinámica de la temperatura y es de utilidad para poder diseñar y ensayar controles tanto de la válvula de purga como de la refrigeración de la pila mediante un ventilador. Se ha desarrollado un novedoso tratamiento de la ecuación experimental que modela la curva de polarización que simplifica considerablemente su caracterización. Por último el modelo realizado ha sido validado con datos tomados de una pila real