An Intelligent Traction Control for Motorcycles

The appearance of anti-lock braking systems (ABS) and traction control systems (TCS) have been some of the most major developments in vehicle safety. These systems have been evolving since their origin, always keeping the same objective, by using increasingly sophisticated algorithms and complex brake and torque control architectures. The aim of this work is to develop and implement a new control model of a traction control system to be installed on a motorcycle, regulating the slip in traction and improving dynamic performance of two-wheeled vehicles. This paper presents a novel traction control algorithm based on the use of Artificial Neural Networks (ANN) and Fuzzy Logic. An ANN is used to estimate the optimal slip of the surface the vehicle is moving on. A fuzzy logic control block, which makes use of the optimal slip provided by the ANN, is developed to control the throttle position. Two control blocks have been tuned. The first control block has been tuned according to the experience of an expert operator. The second one has been optimized using Evolutionary Computation (EC). Simulation shows that the use of EC can improve the fuzzy logic based control algorithm, obtaining better results than those produced with the control tuned only by experience.Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech

Design of a driving module for a hybrid locomotion robot

Es el diseño de un sistema de locomoción híbrida para un robot móvilOne of the challenges in today’s mobile robotics is the design of high mobility and maneuverability robots. In this work we present the design and construction of a new concept of a locomotion system for mobile robots. It consists of a hybrid leg-wheel module that can be attached to the main body of a robot in a similar way to a conventional wheel. The mechanical configuration of the driving module is described, emphasizing the characteristics which make it different from other hybrid locomotion systems. A dynamic model that simulates the movement of the module was developed to analyze its behavior and to test different control algorithms that were subsequently implemented on the real module. Finally, we have carried out a series of simple experiments that demonstrate the correct operation of the module on flat ground without obstacles.Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech

A traction Control System based on Co-evolutionary Learning in Spiking Neural Networks (SNN)

A traction control system is designed and trained for different road conditions with co-evolutionary learning based on a genetic algorithm. Common solutions do not consider the variation and oscillation created in the transition between roads defining a control logic which is highly dependent on road accuracy and a speed estimator. To solve this problem, a co-evolutionary learning process is used. This procedure trains the control algorithm, a spiking neural network, on different roads and transitions looking for the worst-case scenario. We have developed a control algorithm with a good dynamic response to constant and changing roads. This control algorithm makes the system stable when the road estimation is delayed or unstable, solving a common flaw produced by sensor noise or computation delays.Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech

A study of tensile and bending properties of 3D-printed biocompatible materials used in dental appliances

In the last years, a large number of new biocompatible materials for 3D printers have emerged. Due to their recent appearance and rapid growth, there is little information about their mechanical properties. The design and manufacturing of oral appliances made with 3D printing technologies require knowledge of the mechanical properties of the biocompatible material used to achieve optimal performance for each application. This paper focuses on analyzing the mechanical behaviour of a wide range of biocompatible materials using different additive manufacturing technologies. To this end, tensile and bending tests on different types of recent biocompatible materials used with 3D printers were conducted to evaluate the influence of the material, 3D printing technology, and printing orientation on the fragile/ductile behaviour of the manufactured devices. A test bench was used to perform tensile tests according to ASTM D638 and bending tests according to ISO 178. The specimens were manufactured with nine different materials and five manufacturing technologies. Furthermore, specimens were created with different printing technologies, biocompatible materials, and printing orientations. The maximum allowable stress, rupture stress, flexural modulus, and deformation in each of the tested specimens were recorded. Results suggest that specimens manufactured with Stereolithography (SLA) and milling (polymethyl methacrylate PMMA) achieved high maximum allowable and rupture stress values. It was also observed that Polyjet printing and Selective Laser Sintering (SLS) technologies led to load-displacement curves with low maximum stress and high deformation values. Specimens manufactured with Digital Light Processing (DLP) technology showed intermediate and homogeneous performance. Finally, it was observed that the printing direction significantly influences the mechanical properties of the manufactured specimens in some cases.Universidad de Málag

Evaluación de algoritmos de control para sistemas ABS en motocicletas

El sistema de frenado es probablemente el equipamiento de seguridad activa más importante de los vehículos automóviles. La implantación de sistemas de control de frenado y tracción y el esfuerzo científico se están centrando mayoritariamente en los vehículos de cuatro ruedas, siendo escasa la implantación de estos tipos de sistemas en motocicletas, debido a una mayor complicación en el desarrollo y funcionamiento correcto de estos sistemas. Esto repercute en un mayor número de accidentes en los que la motocicleta está involucrada, especialmente cuando el conductor no tiene suficiente experiencia en su conducción. En este trabajo se presentarán los resultados obtenidos en simulaciones realizadas con BikeSim® con diferentes algoritmos de control de ABS para motocicletas. Entre los algoritmos evaluados se encuentran controles basados en PI, en modo deslizante y en lógica borrosa. Además, se incluye una comparativa con un algoritmo basado en un sistema comercial y con una motocicleta sin ABS. Dentro de las tipologías estudiadas se aprecia que los sistemas ABS convencionales reducen la distancia de frenado, sin embargo, no son suficientemente óptimosUniversidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech

Detección del tipo de carretera mediante lógica borrosa

Presentación powerpoint de la ponenciaLa aparición de los sistemas seguridad activa tales como los sistemas antibloqueo de frenos (ABS), control de tracción (TCS), control de estabilidad (ESP), direcciones activas (EPS), etc. han sido una evolución fundamental dentro de la seguridad vial. Los sistemas de seguridad activa del coche son aquellos que trabajan para reducir el riesgo de sufrir un accidente. Estos sistemas velan por nuestra seguridad, están en continuo desarrollo e incorporan nuevas funciones continuamente. Para que estos sistemas funcionen adecuadamente necesitan conocer una información fundamental, la cual es el tipo de carretera por donde circulan. Por este motivo se presenta este trabajo. En él se busca conocer el tipo de carretera por donde circula el vehículo mediante técnicas de estimación de las fuerzas de contacto entre la rueda y la calzada y la velocidad del vehículo. El objetivo es realizar esta detección antes de que se produzca una situación de riesgo. Con esto se pretende que los sistemas de control del vehículo puedan actuar de forma más adecuada y rápida ante una situación de peligro, obteniendo con ello una ventaja sustancial frente a los sistemas actuales.Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech

Síntesis evolutiva de mecanismos aplicada al diseño de un exoesqueleto para la rehabilitación de los dedos de la mano

El movimiento pasivo es una técnica recomendada para la rehabilitación de ciertas lesiones de los dedos de la mano. Los ejercicios se realizan con ayuda de un fisioterapeuta en sesiones de pocos minutos varias veces al día. En los últimos años se han presentado diversos exoesqueletos para mover los dedos de la mano de forma controlada, que podrían ayudar al fisioterapeuta en esta tarea. Sin embargo, estos dispositivos no se han popularizado, principalmente debido a su complejidad y elevado precio. Esto es debido a que han sido concebidos como dispositivos flexibles que se pueden adaptar a diferentes tareas, aplicando no sólo movimiento pasivo, sino ayudando también al movimiento activo. Para ello, disponen de un elevado número de grados de libertad e incorporan sensores para medir la fuerza realizada por el paciente. En este trabajo se presenta un exoesqueleto desarrollado específicamente para la rehabilitación de los dedos de la mano con movimiento pasivo. El dispositivo es sencillo, económico y fácil de fabricar. La aplicación de técnicas evolutivas de síntesis de mecanismos, permite el diseño personalizado del dispositivo para que reproduzca con precisión el movimiento del dedo de la mano de cada paciente con un solo grado de libertad. En este trabajo se explica el proceso completo, desde la síntesis del mecanismo adaptado a las características del dedo del paciente, hasta la simulación del resultado y la fabricación del exoesqueleto con una impresora 3D. Según el tipo de lesión, los requerimientos del dispositivo pueden variar, por lo que se proponen distintas soluciones para cada caso.Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech

Procedimiento para medir las características de fricción en una carretera mediante una modificación de la fórmula mágica

Presentación powerpoint del congreso. Esta presentación no ha sido publicadaConocer el coeficiente de fricción en el contacto rueda-calzada tiene mucha importancia ya que es un factor fundamental en los accidentes de tráfico. Por este motivo hay muchos trabajos en la literatura que han tratado de conocer las características de fricción de las carreteras. Desarrollando para ello, muchos dispositivos y metodologías para la medición de este parámetro. La mayoría de estos métodos se han centrado en el conocimiento de la resistencia a la fricción en la calzada, teniendo en cuenta la composición de la misma y haciendo las medidas en condiciones de mojado. Pero cuando un vehículo circula, el contacto se produce entre un neumático y la carretera, es por ello, que en el estudio de la iteración neumático-calzada hay que tener en cuenta el tipo de neumático en la misma. En este trabajo se trata de unificar el estudio del coeficiente de rozamiento, teniendo en cuenta los dos medios existentes en el contacto, la rueda y la carretera. Por consiguiente, se estudiará el modelo de neumático de la Fórmula Mágica y su adecuación al tipo de carretera por la que circula, teniendo en cuenta los parámetros que influyen en el contacto, como son, la composición de la carretera, el estado de la misma, el tipo de neumático, la velocidad del vehículo y el deslizamiento entre el neumático y la carretera.Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech

Análisis y estimación de superficie basada en Mapas Auto-Organizados

En este trabajo se propone la utilización de Mapas Auto-Organizados para llevar a cabo la tarea de clasificación de superficies y estimación de adherencia. Este tipo de redes neuronales se caracteriza por emplear el paradigma del Aprendizaje No Supervisado, logrando un aprendizaje autónomo de las características de los datos que le permitan elaborar la separación de los datos. La información de partida sobre la cual se desarrolla este trabajo es la vibración producida por la rodadura del neumático en distintas superficies. El análisis previo de los datos permite la extracción de características estadísticas sobre las que el SOM zealizará su trabajo. Éstos mapas agrupan conjuntos similares de datos en zonas próximas y además generan una reducción dimensional del problema al mostrarse sobre un plano bidimensional. Este hecho, facilita el análisis de problemas con numerosas variables de entrada al poder trabajarse de manera visual y sencilla. Además, permite la validación de los datos para su uso directo o para ser empleados en otros sistemas en etapas posteriores, así como la inferencia de nueva información.Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech

Non-intrusive determination of shock absorber characteristic curves by means of evolutionary algorithms

The fault detection in the components of the suspension system of road vehicles is of great importance. The optimal performance of the suspension system has a big influence on the safety and stability of a vehicle. Vehicle inspection services make use of different methods of fault diagnosis of shock absorbers without the need to remove them from the vehicle. These methods generally provide an average value of the damping coefficient or a value related to the efficiency of the damper. Next, acceptance or rejection criteria are used to evaluate the condition of the damper. Consequently, there is currently no objective criterion for detecting the malfunctioning or faulty condition of shock absorbers. In this work, a novel methodology capable of obtaining the complete force–velocity characteristic curve of the shock absorber is proposed. For this purpose, the importance of using an appropriate tyre model to obtain the suspension parameters is first studied. In addition, the displacements of the sprung and unsprung masses and the excitation of the system are obtained experimentally. Next, the points that model the complete characteristic curve of a shock absorber are obtained by means of an optimization method based on evolutionary algorithms. Real tests have been conducted on a complete vehicle suspension test bench to verify the effectiveness of the proposed methodology.This work was supported in part by the Spanish Innovation Science Ministry under Grant PID2019-105572RB-I00. Funding for open access charge: Universidad de Málaga