Co-adaptive myoelectric control for upper limb prostheses

[ES] Mucha gente en el mundo se ve afectada por la pérdida de una extremidad (las predicciones estiman que en 2050 habrá más de 3 millones de personas afectadas únicamente en los Estados Unidos de América). A pesar de la continua mejora en las técnicas de amputación y la prostética, vivir sin una extremidad sigue limitando las actividades de los afectados en su vida diaria, provocando una disminución en su calidad de vida. En este trabajo nos centramos en los casos de amputaciones de extremidades superiores, entendiendo por ello la pérdida de cualquier parte del brazo o antebrazo. Esta tesis trata sobre el control mioeléctrico (potenciales eléctricos superficiales generados por la contracción de los músculos) de prótesis de extremidades superiores. Los estudios en este campo han crecido exponencialmente en las últimas décadas intentando reducir el hueco entre la parte investigadora más dinámica y propensa a los cambios e innovación (por ejemplo, usando técnicas como la inteligencia artificial) y la industria prostética, con una gran inercia y poco propensa a introducir cambios en sus controladores y dispositivos. El principal objetivo de esta tesis es desarrollar un nuevo controlador implementable basado en filtros adaptativos que supere los principales problemas del estado del arte. Desde el punto de vista teórico, podríamos considerar dos contribuciones principales. Primero, proponemos un nuevo sistema para modelar la relación entre los patrones de la señales mioélectricas y los movimientos deseados; este nuevo modelo tiene en cuenta a la hora de estimar la posición actual el valor de los estados pasados generando una nueva sinergia entre máquina y ser humano. En segundo lugar, introducimos un nuevo paradigma de entrenamiento más eficiente y personalizado autónomamente, el cual puede aplicarse no sólo a nuestro nuevo controlador, sino a otros regresores disponibles en la literatura. Como consecuencia de este nuevo protocolo, la estructura humano-máquina difiere con respecto del actual estado del arte en dos características: el proceso de aprendizaje del controlador y la estrategia para la generación de las señales de entrada. Como consecuencia directa de todo esto, el diseño de la fase experimental resulta mucho más complejo que con los controladores tradicionales. La dependencia de la posición actual de la prótesis con respecto a estados pasados fuerza a la realización de todos los experimentos de validación del nuevo controlador en tiempo real, algo costoso en recursos tanto humanos como de tiempo. Por lo tanto, una gran parte de esta tesis está dedicada al trabajo de campo necesario para validar el nuevo modelo y estrategia de entrenamiento. Como el objetivo final es proveer un nuevo controlador implementable, la última parte de la tesis está destinada a testear los métodos propuestos en casos reales, tanto en entornos simulados para validar su robustez ante rutinas diarias, como su uso en dispositivos prostéticos comerciales. Como conclusión, este trabajo propone un nuevo paradigma de control mioélectrico para prótesis que puede ser implementado en una prótesis real. Una vez se ha demostrado la viabilidad del sistema, la tesis propone futuras líneas de investigación, mostrando algunos resultados iniciales.[CA] Molta gent en el món es veu afectada per la pèrdua d'una extremitat (les prediccions estimen que en 2050 hi haurà més de 3 milions de persones afectades únicament als Estats Units d'Amèrica). Malgrat la contínua millora en les tècniques d'amputació i la prostètica, viure sense una extremitat continua limitant les activitats dels afectats en la seua vida diària, provocant una disminució en la seua qualitat de vida. En aquest treball ens centrem en els casos d'amputacions d'extremitats superiors, entenent per això la pèrdua de qualsevol part del braç o avantbraç. Aquesta tesi tracta sobre el control mioelèctric (potencials elèctrics superficials generats per la contracció dels músculs) de pròtesis d'extremitats superiors. Els estudis en aquest camp han crescut exponencialment en les últimes dècades intentant reduir el buit entre la part investigadora més dinàmica i propensa als canvis i innovació (per exemple, usant tècniques com la intel·ligència artificial) i la indústria prostètica, amb una gran inèrcia i poc propensa a introduir canvis en els seus controladors i dispositius. Aquesta tesi contribueix a la investigació des de diversos punts de vista. El principal objectiu és desenvolupar un nou controlador basat en filtres adaptatius que supere els principals problemes de l'estat de l'art. Des del punt de vista teòric, podríem considerar dues contribucions principals. Primer, proposem un nou sistema per a modelar la relació entre els patrons de la senyals mioelèctrics i els moviments desitjats; aquest nou model té en compte a l'hora d'estimar la posició actual el valor dels estats passats generant una nova sinergia entre màquina i ésser humà. En segon lloc, introduïm un nou paradigma d'entrenament més eficient i personalitzat autònomament, el qual pot aplicar-se no sols al nostre nou controlador, sinó a uns altres regresors disponibles en la literatura. Com a conseqüència d'aquest nou protocol, l'estructura humà-màquina difereix respecte a l'actual estat de l'art en dues característiques: el procés d'aprenentatge del controlador i l'estratègia per a la generació dels senyals d'entrada. Com a conseqüència directa de tot això, el disseny de la fase experimental resulta molt més complex que amb els controladors tradicionals. La dependència de la posició actual de la pròtesi respecte a estats passats força a la realització de tots els experiments de validació del nou controlador en temps real, una cosa costosa en recursos tant humans com de temps. Per tant, una gran part d'aquesta tesi està dedicada al treball de camp necessari per a validar el nou model i estratègia d'entrenament. Com l'objectiu final és proveir un nou controlador implementable, l'última part de la tesi està destinada a testar els mètodes proposats en casos reals, tant en entorns simulats per a validar la seua robustesa davant rutines diàries, com el seu ús en dispositius prostètics comercials. Com a conclusió, aquest treball proposa un nou paradigma de control mioelèctric per a pròtesi que pot ser implementat en una pròtesi real. Una vegada s'ha demostrat la viabilitat del sistema, la tesi proposa futures línies d'investigació, mostrant alguns resultats inicials.[EN] Many people in the world suffer from the loss of a limb (predictions estimate more than 3 million people by 2050 only in the USA). In spite of the continuous improvement in the amputation rehabilitation and prosthetic restoration, living without a limb keeps limiting the daily life activities leading to a lower quality of life. In this work, we focus in the upper limb amputation case, i.e., the removal of any part of the arm or forearm. This thesis is about upper limb prosthesis control using electromyographic signals (the superficial electric potentials generated during muscle contractions). Studies in this field have grown exponentially in the past decades trying to reduce the gap between a fast growing prosthetic research field, with the introduction of machine learning, and a slower prosthetic industry and limited manufacturing innovation. This thesis contributes to the field from different perspectives. The main goal is to provide and implementable new controller based on adaptive filtering that overcomes the most common state of the art concerns. From the theoretical point of view, there are two main contributions. First, we propose a new system to model the relationship between electromyographic signals and the desired prosthesis movements; this new model takes into account previous states for the estimation of the current position generating a new human-machine synergy. Second, we introduce a new and more efficient autonomously personalized training paradigm, which can benefit not only to our new proposed controller but also other state of the art regressors. As a consequence of this new protocol, the human-machine structure differs with respect to current state of the art in two features: the controller learning process and the input signal generation strategy. As a direct aftereffect of all of this, the experimental phase design results more complex than with traditional controllers. The current state dependency on past states forces the experimentation to be in real time, a very high demanding task in human and time resources. Therefore, a major part of this thesis is the associated fieldwork needed to validate the new model and training strategy. Since the final goal is to provide an implementable new controller, the last part of the thesis is devoted to test the proposed methods in real cases, not only analyzing the robustness and reliability of the controller in real life situations but in real prosthetic devices. As a conclusion, this work provides a new paradigm for the myoelectric prosthetic control that can be implemented in a real device. Once the thesis has proven the system's viability, future work should continue with the development of a physical device where all these ideas are deployed and used by final patients in a daily basis.The work of Carles Igual Bañó to carry out this research and elaborate this dissertation has been supported by the Ministerio de Educación, Cultura y Deporte under the FPU Grant FPU15/02870. One visiting research fellowships (EST18/00544) was also funded by the Ministerio de Educación, Cultura y Deporte of Spain.Igual Bañó, C. (2021). Co-adaptive myoelectric control for upper limb prostheses [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/168192TESI

Study of the LHCb Calorimeter Calibration using Photons and Electrons

The calibration of the electromagnetic calorimeter is one of the most important parts in the LHCb experiment. The aim of this thesis is to study the calorimeter calibration using real data to calibrate the energy measured in the LHCb calorimeter system. The method proposed is initially tested with MC photons to check its feasibility. The first check is done with a high energy photons enriched sample from a selected B-decay event, and also with photons generated as unique particle in an event. After this initial check, the method is applied using electron tracks from reconstructed J/psi. The reliability of this method is tested comparing the result obtained with the samples and making a study of the possible systematic error contributions to the obtained parametrization

Efectos de la donación de la sangre del cordón umbilical sobre la madre

Introducción: La donación de sangre de cordón umbilical, es una de las fuentes principales para la obtención de células madre hematopoyéticas pluripotenciales, y un tratamiento potencialmente curativo, sobre todo, en pacientes con hemopatías malignas. La hemorragia postparto en la actualidad, es la principal causa de muerte materna en los países de bajos recursos y el 25% de las muertes maternas a nivel global, apareciendo de forma súbita e inesperada incluso sin ningún factor de riesgo. En la praxis actual, coexisten dos tendencias contrapuestas, respecto al volumen de sangre intraplacentaria tras el nacimiento y su relación con la expulsión placentaria. Una, que tiende a disminuir el volumen intraplacentario, representada por la donación de sangre de cordón umbilical, el drenaje libre de la misma e incluso, el pinzamiento tardío del cordón, y su opuesta, que tiende a aumentar el volumen intraplacentario, representada por la expresión del cordón umbilical en sentido cefálico (hacia la placenta) y/o la inyección de suero fisiológico acompañado de oxitocina. Estas dos tendencias presuponen que su uso facilita el despegamiento placentario y el alumbramiento de la misma, tendencias cuyo objetivo final es evitar la hemorragia postparto. Objetivo: Evaluar la seguridad del método para la madre. Material y métodos: Se diseñó un estudio prospectivo y otro retrospectivo con dos subestudios. En el estudio prospectivo, la asignación a grupos fue a voluntad de la mujer. Se incluyeron a 144 (73+71) mujeres que cumplieron criterios, con parto vaginal eutócico en un hospital terciario. En las donantes, al cordón umbilical una vez pinzado se le extrajo su sangre para donación, en las no donantes permaneció pinzado hasta el alumbramiento placentario. El estudio retrospectivo, se realizó mediante diagnósticos médicos y procedimientos de la CIE versión 9 relacionados con la hemorragia postparto, se dividió en dos subestudios; uno incluyendo los diagnósticos relacionados con las enfermedades de la sangre y órganos hematopoyéticos (B2), y el otro subestudio sin los mismos (B1). En los dos, se aplicaron los criterios de exclusión. Se incluyeron a 4463 mujeres, de las cuales 2335 cumplieron criterios, su asignación a grupos fue para las donantes la totalidad de la población (mujeres que donaron sangre de cordón umbilical en banco público, durante el periodo comprendido entre el 2009 y el 2013), y en las no donantes fueron pareados con las donantes del orden de 3 a 1, una vez aplicados los criterios de exclusión a las donantes. En ambos estudios prospectivo y retrospectivo, se administró oxitocina profiláctica antes del primer minuto de vida. Resultados: No hubo diferencia significativa en el tiempo de alumbramiento (prospectivo; 11,11±10,05 donantes vs 7,99±5,92 pinzamiento, p=0,10), retención placentaria (prospectivo; 4 donantes y 1 pinzamiento, p>0,05 y retrospectivo; 17 donantes vs 14 pinzamiento, p=0,23), extracciones manuales de placenta (2 donantes frente a ningún pinzamiento, p>0,05; prospectivo y 17 donantes vs 14 pinzamiento, p=0,23, retrospectivo ), pérdida hemática (diferencia hematocrito pre y pos; 3,63±4,25 donantes vs 3,23±3,07 pinzamiento, p=0,53, diferencia hemoglobina pre y post 1,31±1,42 en donantes y 1,2±1,02 en pinzamiento, p=0,63, prospectivo), necesidad de transfusión sanguínea (2 donantes frente a ningún pinzamiento, p=0.5, prospectivo y 4 donantes y 2 pinzamiento, p=1,00, en el retrospectivo) y Hemorragia posparto (En el diagnóstico de anemias 648.21 y 648.22, relacionadas con el parto y complicación postparto, hubo 181 donantes vs 238 pinzamiento, p=0,81 , además de 14 donantes y 17 pinzamiento con p=0,91, respectivamente. El diagnóstico 666.12 de HPP, hubo 3 donantes vs 5 pinzamiento, p=1,00), entre el grupo de mujeres que donaron sangre de cordón umbilical y la que no lo hicieron. Conclusión: La donación de sangre de cordón umbilical no se asocia a la hemorragia postparto ni a otras complicaciones maternas. Es un método seguro.Introduction: Umbilical cord blood donation is one of the main sources of pluripotent haematopoietic stem cells and a potentially curative treatment, especially in patients with haematological malignancies. Postpartum haemorrhage is currently the leading cause of maternal death in low-resource countries and accounts for 25% of maternal deaths globally, occurring suddenly and unexpectedly even in the absence of any risk factors. In current practice, there are two opposing trends regarding intraplacental blood volume after birth and its relation to placental expulsion. One tends to decrease intraplacental volume, represented by umbilical cord blood donation, free cord blood drainage and even late cord clamping, and the other tends to increase intraplacental volume, represented by the expression of the umbilical cord cephalad (towards the placenta) and/or the injection of physiological saline accompanied by oxytocin. These two tendencies presuppose that their use facilitates placental detachment and delivery of the placenta, tendencies whose ultimate goal is to avoid postpartum haemorrhage. Objective: To assess the safety of the method for the mother. Material and methods: A prospective and a retrospective study with two substudies were designed. In the prospective study, allocation to groups was at the woman's discretion. A total of 144 (73+71) women fulfilling criteria were included who delivered euthanically vaginally in a tertiary hospital. In donors, the umbilical cord was clamped and blood was collected from the umbilical cord for donation, in non-donors it remained clamped until delivery of the placenta. The retrospective study was conducted using medical diagnoses and ICD version 9 procedures related to postpartum haemorrhage, and was divided into two sub-studies; one including diagnoses related to diseases of the blood and haematopoietic organs (B2), and the other sub-study without (B1). In both, exclusion criteria were applied. A total of 4463 women were included, of whom 2335 fulfilled the criteria, their group assignment was for donors the entire population (women who donated umbilical cord blood in a public bank, during the period between 2009 and 2013), and for non-donors they were matched with donors in the order of 3 to 1, once the exclusion criteria were applied to the donors. In both prospective and retrospective studies, prophylactic oxytocin was administered before the first minute of life. Results: There was no significant difference in time to delivery (prospective; 11.11±10.05 donors vs 7.99±5.92 clamping, p=0.10), placental retention (prospective; 4 donors and 1 clamping, p>0.05 and retrospective; 17 donors vs 14 clamping, p=0.23), manual placental extractions (2 donors vs no clamping, p>0.05; prospective and 17 donors vs 14 clamping, p=0.23, retrospective ), blood loss (pre and post haematocrit difference; 3.63±4.25 donors vs 3.23±3.07 clamping, p=0.53, pre and post haemoglobin difference 1.31±1.42 in donors and 1.2±1.02 in clamping, p=0.63, prospective), need for blood transfusion (2 donors vs no clamping, p=0. 5, prospective and 4 donors and 2 clamping, p=1.00, in the retrospective) and Postpartum haemorrhage (In the diagnosis of anaemias 648.21 and 648.22, related to delivery and postpartum complication, there were 181 donors vs 238 clamping, p=0.81 , in addition to 14 donors and 17 clamping with p=0.91, respectively. The 666.12 diagnosis of PPH, there were 3 donors vs 5 clamping, p=1.00), between the group of women who donated cord blood and those who did not. Conclusion: Cord blood donation is not associated with postpartum haemorrhage or other maternal complications. It is a safe method

Implementación del actuador de paso de un aerogenerador mediante PLC

[ES] El presente TFG consiste en la programación de un sistema electromecánico de control capaz de variar el ángulo de ataque del viento que incide sobre la pala de un aerogenerador, variando el ángulo de la misma. Este sistema se denomina control de Paso de Pala: Al variar la posición de la pala mediante un giro con respecto a un eje longitudinal de la misma se modifica la posición de ésta con respecto al viento incidente. Como resultado se conseguirá un mejor control de la potencia del aerogenerador, una reducción de los esfuerzos aerodinámicos facilitando, además, una mejor operación y mantenimiento. En este trabajo primero se hará una introducción al problema de control, recordando los distintos sistemas que, para éste propósito, se utilizan hoy en día en la industria de generación eólica. Se expondrá que el sistema de control de pala se ha empezado a implementar recientemente a medida que el tamaño y la potencia de los aerogeneradores se ha incrementado y que ha contribuido a mejorar la eficiencia de estas máquinas.Ribas Bañó, J. (2015). Implementación del actuador de paso de un aerogenerador mediante PLC. http://hdl.handle.net/10251/55039.TFG

Elaboración del perfil genérico y básico de un puesto de trabajo en una Administración pública

[ES] Este proyecto está orientado a elaborar un perfil genérico y básico de un puesto de trabajo de la Administración Pública, para ello se ha requerido de la confección de un Diccionario de Competencias, un profundo Análisis del Puesto de Trabajo, consistente en información obtenida a través de la elaboración de un cuestionario específico, y distribuida en fichas de Descripción y Especificación del puesto de Auxiliar Administrativo del Ayuntamiento de Picassent. Se analizará la estructura de esta organización pública haciendo especial referencia a la legislación vigente aplicable. En una primera fase se identificarán las competencias necesarias de la organización con el fin de poder proporcionar un Diccionario de Competencias específico y posteriormente durante el análisis de puestos de trabajo, además de conocer sus múltiples utilidades y beneficios, será clave para determinar la necesidad de realizar propuestas de mejoras que se traducirán en la introducción de un perfil por competencias y de forma complementaria en el diseño de un plan de formación basado en las competencias que requieren las funciones generales del puesto de trabajo, entendiendo la formación como herramienta esencial para motivar, satisfacer y aumentar el rendimiento del empleado público.Morales Bañó, L. (2020). Elaboración del perfil generico y básico de un puesto de trabajo en una administración pública. http://hdl.handle.net/10251/146760TFG

Proposta d'un servei de bibliobusos per a la Província d'Alacant

El dèficit de serveis en les àrees rurals és una constant de la que el sector cultural no n'és aliè, creant un greuge ciutat-poble que afavoreix el despoblament de les zones rurals. La proposta ací plantejada vol evidenciar la pertinència d'un servei de bibliobusos que solucione les necessitats bibliotecàries de la província d'Alacant, concretament les dels municipis amb menys habitants de la zona nord. Per a tal finalitat, a banda de la bibliografa existent, s'ha utlitzat també el model del servei de bibliobusos de la Diputació de Barcelona, el qual aprofitant les ajudes d'estades de formació que ofereix el Consejo de Cooperación Bibliotecaria, s'ha estudiat de manera presencial durant una setmana.The defcit of services in rural areas is a well-known constant to the cultural sector is not foreign. This creates a city-town grievance that favours the depopulaton of rural areas. The proposal laid out here aims to demonstrate the relevance of a bus-enabled library service (i.e., ¿"book mobile") that solves the library needs of the province of Alicante, specifcally those of municipalites with fewer inhabitants in the North zone. For this purpose, apart from the existng bibliography, the model of the bus-enabled library service (i.e., book mobile) of the Diputació de Barcelona has also been used here, . This has been studied for a week during the in-person training sessions ofered by the Library Cooperaton Council.El déficit de servicios en las áreas rurales es una constante de la que el sector cultural no es ajeno, creando un agravio ciudad-pueblo que favorece la despoblación de las zonas rurales. La propuesta aquí planteada quiere evidenciar la pertinencia de un servicio de bibliobuses que solucione las necesidades bibliotecarias de la provincia de Alicante, concretamente las de los municipios con menos habitantes de la zona norte. Para tal fin, además de la bibliografía existente, se ha utlizado también el modelo del servicio de bibliobuses de la Diputación de Barcelona, el cual aprovechando las ayudas de estancias de formación que ofrece el Consejo de Cooperación Bibliotecaria, se ha estudiado de manera presencial durante una semana

Diseño, monitorización y control de un hexápodo con ROS

[ES] Propuesta genérica de realización de proyectos con robots móviles de diversa índole. Plataformas: robots móviles con ruedas (Pioneer 3DX, summit), robots humanoides, robots hexápodos, robots aéreos (AR-Drone), robots submarinos, etc. Aplicaciones: industriales, educacionales, rescate, competiciones, submarinas. Por lo general, los proyectos pueden centrarse en el diseño de controladores cinemáticos/dinámicos y/o algoritmos inteligentes de navegación, construcción de mapas, evitación de obstáculos, visual servoing. Muchos otros proyectos pueden orientarse al procesamiento de cámaras para la detección de objetos o al uso de plataformas embebidas (RaspberryPi, Arduino, procesadores ARM). También pueden orientarse al procesamiento de sensores diversos (fundamentalmente sensores de rango y odométricos). Uso de librerías de código abierto OpenCV, ROS y muchas otras en las que hay mucho trabajo ya hecho con un esfuerzo menor.Igual Bañó, C. (2014). Diseño, monitorización y control de un hexápodo con ROS. http://hdl.handle.net/10251/49831.TFG

Introducción a la simulación de sistemas dinámicos en Matlab-Simulink a partir de la ecuación diferencial que rige su comportamiento

En este artículo deocente se procede a crear el diagrama de bloques en simulink necesario para simular una ecuación diferencial que modeliza el comportamiento de un sistema, equipo, etc.Sapena Bañó, Á. (2017). Introducción a la simulación de sistemas dinámicos en Matlab-Simulink a partir de la ecuación diferencial que rige su comportamiento. http://hdl.handle.net/10251/85914DE

Complejidad física y química en la nube molecular orión KL

Tesis inédita de la Universidad Complutense de Madrid, Facultad de Ciencias Físicas, Departamento de Física de la Tierra, Astronomía y Astrofísica II (Astrofísica y Ciencias de la Atmósfera), leída el 27-06-2014. Tesis formato europeo (compendio de artículos)Depto. de Física de la Tierra y AstrofísicaFac. de Ciencias FísicasTRUEunpu