Adaptive Perception, State Estimation, and Navigation Methods for Mobile Robots

In this cumulative habilitation, publications with focus on robotic perception, self-localization, tracking, navigation, and human-machine interfaces have been selected. While some of the publications present research on a PR2 household robot in the Robotics Learning Lab of the University of California Berkeley on vision and machine learning tasks, most of the publications present research results while working at the AutoNOMOS-Labs at Freie Universität Berlin, with focus on control, planning and object tracking for the autonomous vehicles "MadeInGermany" and "e-Instein"

Computational intelligence approaches to robotics, automation, and control [Volume guest editors]

No abstract available

New Approaches in Automation and Robotics

The book New Approaches in Automation and Robotics offers in 22 chapters a collection of recent developments in automation, robotics as well as control theory. It is dedicated to researchers in science and industry, students, and practicing engineers, who wish to update and enhance their knowledge on modern methods and innovative applications. The authors and editor of this book wish to motivate people, especially under-graduate students, to get involved with the interesting field of robotics and mechatronics. We hope that the ideas and concepts presented in this book are useful for your own work and could contribute to problem solving in similar applications as well. It is clear, however, that the wide area of automation and robotics can only be highlighted at several spots but not completely covered by a single book

Feasible, Robust and Reliable Automation and Control for Autonomous Systems

The Special Issue book focuses on highlighting current research and developments in the automation and control field for autonomous systems as well as showcasing state-of-the-art control strategy approaches for autonomous platforms. The book is co-edited by distinguished international control system experts currently based in Sweden, the United States of America, and the United Kingdom, with contributions from reputable researchers from China, Austria, France, the United States of America, Poland, and Hungary, among many others. The editors believe the ten articles published within this Special Issue will be highly appealing to control-systems-related researchers in applications typified in the fields of ground, aerial, maritime vehicles, and robotics as well as industrial audiences

Computational intelligence approaches to robotics, automation, and control [Volume guest editors]

No abstract available

Improved terrain type classification using UAV downwash dynamic texture effect

The ability to autonomously navigate in an unknown, dynamic environment, while at the same time classifying various terrain types, are significant challenges still faced by the computer vision research community. Addressing these problems is of great interest for the development of collaborative autonomous navigation robots. For example, an Unmanned Aerial Vehicle (UAV) can be used to determine a path, while an Unmanned Surface Vehicle (USV) follows that path to reach the target destination. For the UAV to be able to determine if a path is valid or not, it must be able to identify the type of terrain it is flying over. With the help of its rotor air flow (known as downwash e↵ect), it becomes possible to extract advanced texture features, used for terrain type classification. This dissertation presents a complete analysis on the extraction of static and dynamic texture features, proposing various algorithms and analyzing their pros and cons. A UAV equipped with a single RGB camera was used to capture images and a Multilayer Neural Network was used for the automatic classification of water and non-water-type terrains by means of the downwash e↵ect created by the UAV rotors. The terrain type classification results are then merged into a georeferenced dynamic map, where it is possible to distinguish between water and non-water areas in real time. To improve the algorithms’ processing time, several sequential processes were con verted into parallel processes and executed in the UAV onboard GPU with the CUDA framework achieving speedups up to 10x. A comparison between the processing time of these two processing modes, sequential in the CPU and parallel in the GPU, is also presented in this dissertation. All the algorithms were developed using open-source libraries, and were analyzed and validated both via simulation and real environments. To evaluate the robustness of the proposed algorithms, the studied terrains were tested with and without the presence of the downwash e↵ect. It was concluded that the classifier could be improved by per forming combinations between static and dynamic features, achieving an accuracy higher than 99% in the classification of water and non-water terrain.Dotar equipamentos moveis da funcionalidade de navegação autónoma em ambientes desconhecidos e dinâmicos, ao mesmo tempo que, classificam terrenos do tipo água e não água, são desafios que se colocam atualmente a investigadores na área da visão computacional. As soluções para estes problemas são de grande interesse para a navegação autónoma e a colaboração entre robôs. Por exemplo, um veículo aéreo não tripulado (UAV) pode ser usado para determinar o caminho que um veículo terrestre não tripulado (USV) deve percorrer para alcançar o destino pretendido. Para o UAV conseguir determinar se o caminho é válido ou não, tem de ser capaz de identificar qual o tipo de terreno que está a sobrevoar. Com a ajuda do fluxo de ar gerado pelos motores (conhecido como efeito downwash), é possível extrair características de textura avançadas, que serão usadas para a classificação do tipo de terreno. Esta dissertação apresenta uma análise completa sobre extração de texturas estáticas e dinâmicas, propondo diversos algoritmos e analisando os seus prós e contras. Um UAV equipado com uma única câmera RGB foi usado para capturar as imagens. Para classi ficar automaticamente terrenos do tipo água e não água foi usada uma rede neuronal multicamada e recorreu-se ao efeito de downwash criado pelos motores do UAV. Os re sultados da classificação do tipo de terreno são depois colocados num mapa dinâmico georreferenciado, onde é possível distinguir, em tempo real, terrenos do tipo água e não água. De forma a melhorar o tempo de processamento dos algoritmos desenvolvidos, vários processos sequenciais foram convertidos em processos paralelos e executados na GPU a bordo do UAV, com a ajuda da framework CUDA, tornando o algoritmo até 10x mais rápido. Também são apresentadas nesta dissertação comparações entre o tempo de processamento destes dois modos de processamento, sequencial na CPU e paralelo na GPU. Todos os algoritmos foram desenvolvidos através de bibliotecas open-source, e foram analisados e validados, tanto através de ambientes de simulação como em ambientes reais. Para avaliar a robustez dos algoritmos propostos, os terrenos estudados foram testados com e sem a presença do efeito downwash. Concluiu-se que o classificador pode ser melhorado realizando combinações entre as características de textura estáticas e dinâmicas, alcançando uma precisão superior a 99% na classificação de terrenos do tipo água e não água

Advances in Condition Monitoring, Optimization and Control for Complex Industrial Processes

The book documents 25 papers collected from the Special Issue “Advances in Condition Monitoring, Optimization and Control for Complex Industrial Processes”, highlighting recent research trends in complex industrial processes. The book aims to stimulate the research field and be of benefit to readers from both academic institutes and industrial sectors

XLIII Jornadas de Automática: libro de actas: 7, 8 y 9 de septiembre de 2022, Logroño (La Rioja)

[Resumen] Las Jornadas de Automática (JA) son el evento más importante del Comité Español de Automática (CEA), entidad científico-técnica con más de cincuenta años de vida y destinada a la difusión e implantación de la Automática en la sociedad. Este año se celebra la cuadragésima tercera edición de las JA, que constituyen el punto de encuentro de la comunidad de Automática de nuestro país. La presente edición permitirá dar visibilidad a los nuevos retos y resultados del ámbito, y su uso en un gran número de aplicaciones, entre otras, las energías renovables, la bioingeniería o la robótica asistencial. Además de la componente científica, que se ve reflejada en este libro de actas, las JA son un punto de encuentro de las diferentes generaciones de profesores, investigadores y profesionales, incluyendo la componente social que es de vital importancia. Esta edición 2022 de las JA se celebra en Logroño, capital de La Rioja, región mundialmente conocida por la calidad de sus vinos de Denominación de Origen y que ha asumido el desafío de poder ganar competitividad a través de la transformación verde y digital. Pero también por ser la cuna del castellano e impulsar el Valle de la Lengua con la ayuda de las nuevas tecnologías, entre ellas la Automática Inteligente. Los organizadores de estas JA, pertenecientes al Área de Ingeniería de Sistemas y Automática del Departamento de Ingeniería Eléctrica de la Universidad de La Rioja (UR), constituyen un pilar fundamental en el apoyo a la región para el estudio, implementación y difusión de estos retos. Esta edición, la primera en formato íntegramente presencial después de la pandemia de la covid-19, cuenta con más de 200 asistentes y se celebra a caballo entre el Edificio Politécnico de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería Industrial y el Monasterio de Yuso situado en San Millán de la Cogolla, dos marcos excepcionales para la realización de las JA. Como parte del programa científico, dos sesiones plenarias harán hincapié, respectivamente, sobre soluciones de control para afrontar los nuevos retos energéticos, y sobre la calidad de los datos para una inteligencia artificial (IA) imparcial y confiable. También, dos mesas redondas debatirán aplicaciones de la IA y la implantación de la tecnología digital en la actividad profesional. Adicionalmente, destacaremos dos clases magistrales alineadas con tecnología de última generación que serán impartidas por profesionales de la empresa. Las JA también van a albergar dos competiciones: CEABOT, con robots humanoides, y el Concurso de Ingeniería de Control, enfocado a UAVs. A todas estas actividades hay que añadir las reuniones de los grupos temáticos de CEA, las exhibiciones de pósteres con las comunicaciones presentadas a las JA y los expositores de las empresas. Por último, durante el evento se va a proceder a la entrega del “Premio Nacional de Automática” (edición 2022) y del “Premio CEA al Talento Femenino en Automática”, patrocinado por el Gobierno de La Rioja (en su primera edición), además de diversos galardones enmarcados dentro de las actividades de los grupos temáticos de CEA. Las actas de las XLIII Jornadas de Automática están formadas por un total de 143 comunicaciones, organizadas en torno a los nueve Grupos Temáticos y a las dos Líneas Estratégicas de CEA. Los trabajos seleccionados han sido sometidos a un proceso de revisión por pares