Adaptive assistance-based on decision-making models for telerobotics systems

Esta tesis propone una nueva estrategia de asistencia háptica en la interacción humano-robot. Dado que el humano es el elemento fundamental del sistema, es necesario proponer estrategias que se adapten a su comportamiento, además de garantizar un mejoramiento del desempeño en la tarea. El inconveniente surge cuando se requiere asistir al operador en mejorar el desempeño de la tarea y permitir al usuario total control de la tarea cuando sea necesario, desviándose del plan original con el objetivo de abordar situaciones imprevistas. Desde una perspectiva enfocada en el control, se debe resolver el compromiso existente entre proveer un alto nivel de asistencia para mejorar el desempeño de la tarea y un bajo nivel de asistencia para permitir al operador desviarse del plan pre-programado (original). Se propone entonces incorporar en la asistencia háptica un mecanismo de toma de decisiones usado por los humanos en tareas básicas de decisión entre dos alternativas. Este mecanismo de decisión se incorporar como el método de selección de parámetros en un controlador adaptativo de estructura fija (i.e. un controlador de impedencia/admitancia de parámetros variables). Los resultados experimentales demuestran que el modelo de toma de decisión, i.e. el modelo drift-diffusion modificado, permite asignar el nivel de autonomía de una forma que resulta intuitiva para el usuario y mejora el desempeño en la tarea. Además la estrategia de asistencia basada en modelos de toma de decisión proporciona un mecanismo de sintonizaci ón para resolver diferentes requerimientos de la tarea, lo cual es importante en entornos no estructurados. Dado el número de parámetros configurables presentes en la asistencia, la etapa experimental expone la función de cada uno de estos parámetros. Se realizó un experimento con usuarios en un entorno de teleoperación donde se evalúa estadísticamente el comportamiento de la asistencia en entornos parcialmente estructurados y se compara con la asistencia proporcionada por un experto humano, la cual puede ser considerada como la asistencia adaptativa nominal.Abstract. This thesis proposes a novel haptic assistance method for human-robot interaction. Since the human is the main element of the system, it is necessary to propose strategies that adapt the robot’s dynamics to the human behavior, while guaranteeing an improvement in task performance. The main issue arises when the assistance must chose between assisting the operator to improve task performance or allowing the user to have full authority over the task when necessary, allowing him/her to deviate from the original plan in order to handle unforeseen situations. From a control systems’ perspective, the assistance has to solve the trade-off between high assistance levels to improve task performance and low assistance level to allow the user to deviate from the preprogrammed (original) plan. The main results of this work incorporate into the haptic assistance a human-like decision-making mechanism used in two-alternative force choice tasks. Our experimental results show that the drift-diffusion, which is a decision-making model proposed in the cognitive area, allocates control authority in a way that is intuitive for the user. The the proposed assistance provides a tunable (decision-making) mechanism that is capable of fulfilling different task requirements, which is an important when dealing with unstructured environments. Given the number of configurable parameters in the assistance mechanism, the experimental procedure exposes the effects of changing them. A user study in a telerobotic scenario was performed to evaluate the behavior of the assistance in a partially structured environment; the proposed assistance is compared to the assistance provided by a human expert, which may be considered as the nominal adaptive assistance.Doctorad

Evaluación de las emociones de usuarios en tareas con realimentación háptica utilizado el dispositivo Emotiv Insight

Introducción: Este estudio evalúa las cinco métricas de desempeño, disponibles en el dispositivo Emotiv Insight en una tarea virtual de seguimiento de trayectorias por medio de un robot móvil. Objetivo: Caracterizar y/o determinar si algunas métricas EEG se relacionan con primitivas de una tarea de tele operación, donde se realimentan señales hápticas, en pro de verificar si puede ser útil incorporar la información disponible del dispositivo Emotiv en una estrategia de control compartido. Metodología: Se formuló un diseño experimental, que incluye el registro y análisis de neuroseñales en cinco usuarios con una Interfaz Cerebro Computador (ICC), ejecutando tareas de teleoperación de un robot móvil en el entorno de VREP (Virtual Robot Experimentation Platform). Resultados: Los resultados muestran que el compromiso y la relajación son emociones que podrían ser de utilidad para identificar situaciones demandantes en tareas de seguimiento y evasión de obstáculos. Por otro lado, se observa que algunas métricas como estrés, excitación, interés y enfoque, en promedio, se mantienen en niveles similares durante la ejecución de la tarea. Conclusiones: Incluir interfaces cerebro computador de bajo costo, como el Emotiv en tareas con realimentación háptica, ofrece nuevas posibilidades para la evaluación del desempeño del usuario y potencialmente para control

Evaluación de las emociones de usuarios en tareas con realimentación háptica utilizado el dispositivo Emotiv Insight

Introduction: This study assesses the five-performance metrics, available on the Emotive Insight device in a virtual toolpath tracking task through a mobile robot. Objective: Characterize and/or determine if some EEG metrics are related to primitives of a teleoperation task, where haptic feedback is provided, in order to verify if it can be useful to incorporate the information available from the Emotiv device in a shared control strategy. Methodology: An experimental design was formulated, which includes the recording and analysis of neurosigns in five users with a Brain Computer Interface (BCI), executing tasks of teleoperation of a mobile robot in the Environment of VREP (Virtual Robot Experimentation Platform). Results: The results show that engagement and relaxation are emotions that could be useful to identify demanding situations in tracking path and evasion of obstacles such as the experimental setup proposed in this article. On the other hand, it is observed that some metrics such as stress, excitement, interest, and focus, on average, remain at similar levels during the task execution. Conclusions: Including brain-computer interfaces of low-cost, such as the Emotiv in tasks with haptic feedback, offers new possibilities for assessment user performance and potential for control applications.Introducción: Este estudio evalúa las cinco métricas de desempeño, disponibles en el dispositivo Emotiv Insight en una tarea virtual de seguimiento de trayectorias por medio de un robot móvil. Objetivo: Caracterizar y/o determinar si algunas métricas EEG se relacionan con primitivas de una tarea de tele operación, donde se realimentan señales hápticas, en pro de verificar si puede ser útil incorporar la información disponible del dispositivo Emotiv en una estrategia de control compartido. Metodología: Se formuló un diseño experimental, que incluye el registro y análisis de neuroseñales en cinco usuarios con una Interfaz Cerebro Computador (ICC), ejecutando tareas de teleoperación de un robot móvil en el entorno de VREP (Virtual Robot Experimentation Platform). Resultados: Los resultados muestran que el compromiso y la relajación son emociones que podrían ser de utilidad para identificar situaciones demandantes en tareas de seguimiento y evasión de obstáculos. Por otro lado, se observa que algunas métricas como estrés, excitación, interés y enfoque, en promedio, se mantienen en niveles similares durante la ejecución de la tarea. Conclusiones: Incluir interfaces cerebro computador de bajo costo, como el Emotiv en tareas con realimentación háptica, ofrece nuevas posibilidades para la evaluación del desempeño del usuario y potencialmente para control

XIV Jornada de Investigación 2023

Eje temático I: derecho, cultura y sociedad: En este eje tamático, se presentan ponencias que tienen como propósito analizar y explicar críticamente, a través de la investigación científica y desde el enfoque interdisciplinar, los derechos humanos, el proceso de estructuración de La convivencia y la equidad en la vivencia de los derechos; los valores, las costumbres, las normas, los estilos de vida, el uso de artefactos y la organización social; los procesos de desarrollo espiritual, de conocimiento científico, de desarrollo tecnológico y estético, y la convivencia y sus implicaciones en lo público y lo privado. Eje temático II: desarrollo humano y sostenible. El segundo eje temático que abordó la XII Jornada de Investigación fue desarrollo humano y sostenible, con ponencias que abarcaron todos aquellos aspectos que van, desde el desarrollo y bienestar individual, pasando por los estudios de las comunidades, para llegar a una comprensión global de la sostenibilidad como un factor determinante de existencia de las sociedades. Eje temático III: gestión y tecnología al servicio de la sociedad. Finalmente, en la XII Jornada de Investigación, se trabajóel eje temático gestión y tecnología al servicio de la sociedad, en el cual se presentaron, desde las diferentes disciplinas, ponencias que aportaron al campo del desarrollo productivo y a la solución de los problemas de la sociedad a través de las oportunidades que una buena gestión y un apropiado uso de la tecnología ofrece. (Tomado de la Fuente)EJE TEMÁTICO I: DERECHO, CULTURA Y SOCIEDAD La respuesta económica a la pandemia dentro del Estado social de derecho colombiano. Los espacios intermediarios como contenedores de experiencias significativas. Análisis del estilo lingüístico aplicado a la psicología jurídica. ¿Dejar o transformar? Cinco puntos para entender la ciudad contemporánea. Studiositas y verdad en la educación centrada en la persona. Los derechos de autor en el contrato de trabajo y de prestación de servicios. Afectación de los derechos sexuales reproductivos femeninos durante el conflicto armado en Colombia. Problemas del acceso a la justicia del campesinado de los páramos de Sumapaz y Santurbán. Vulneración del derecho al agua potable en La Guajira: una falta de garantías. Derechos humanos e inteligencia militar: el dilema de la primacía del interés general sobre el particular. Cuantificación del dolor humano por parte de la justicia colombiana. Retos tecnológicos en el derecho vs. Limitaciones en Colombia en las poblaciones más vulnerables. Construir identidad territorial a través del corredor socioambiental Los Nevados. La naturaleza en la arquitectura: una mirada a la arquitectura del siglo XX. Contrato de trabajo del futbolista profesional. La baja educación en las zonas rurales por consecuencia del conflicto armado y la corrupción en el Estado colombiano. Incidentes de la migración venezolana en el ámbito normativo nacional colombiano e internacional. Legalización definitiva del consumo adulto del cannabis en Colombia: un debate jurídico y constitucional. Wawamia jai, síndrome propio de la cultura: una caracterización de los signos y síntomas de una enfermedad cultural del pueblo indígena emberá-katío. La cruda realidad del reclutamiento de niños, niñas y adolescentes en el conflicto armado en Colombia: una visión nacional e internacional. EJE TEMÁTICO II: DESARROLLO HUMANO Y SOSTENIBLE Migración venezolana en Colombia: perspectiva crítica sobre el derecho de acceso a la salud. El estrés laboral. Una imagen no es tradición: la actualidad de la vivienda raizal en el Archipiélago de San Andrés, Providencia y Santa Catalina. Aprendizajes del proceso de diseño basado en la investigación: caso de estudio barrio Concepción Norte, Bogotá, Colombia. Sumapaz como territorio potencial hídrico y patrimonio paisajístico y cultural: modelo de región sostenible. Revisión sistemática del liderazgo digital desde las competencias digitales. Intervenciones psicológicas basadas en evidencia: tendencias actuales. Herramientas pedagógicas para la concientización de la comunidad a partir del reconocimiento de la memoria histórica en el barrio San Benito, Bogotá, Colombia. Diseño sostenible como factor diferencial en la reconversión industrial de las curtiembres en el barrio San Benito, Bogotá, Colombia. Motivación escolar como factor relacionado con el rendimiento académico en estudiantes en extraedad en la Institución Educativa Distrital República de México, sede B, jornada mañana. La realidad de los objetos artificiales. Performance en nuestro diario vivir. ¿Es necesario la modificación del lugar para satisfacer las necesidades del ser humano? ¿Es necesario hacer modificaciones al espacio natural para generar cultura? La arquitectura como síntesis entre los objetos con propósito o sin él. La creación de los objetos y sus impactos en el mundo. ¿Cuáles son los determinantes de las brechas de competencia laboral en el departamento de Cundinamarca, Colombia? Buenas prácticas de habitabilidad. Reconocimiento de la arquitectura doméstica tradicional en Colombia como una pauta de identidad para el diseño de nuevas viviendas. Validación de un instrumento para evaluar la procrastinación académica. Escala de medición de la soledad BATAN. Contraste entre el instrumento para medir la resiliencia en adultos jóvenes de Colombia (CLANP) con CD-RISC 10. Finlandia y naturaleza: país modelo en ratificación de normas y tratados para la protección de los derechos de la naturaleza. EJE TEMÁTICO III: GESTIÓN Y TECNOLOGÍA AL SERVICIO DE LA SOCIEDAD Aplicación de una tecnología limpia desde el diseño resiliente: simulación de un módulo básico de vivienda social en la ciudad de Tunja, Colombia. Recorrido virtual de la Universidad Católica de Colombia Sede Claustro para la inducción de estudiantes y docentes. Evaluación de eficiencia de un prototipo de un sistema de atrapanieblas tipo NRP 3.0 para la vereda Gaunza Arriba, municipio de Guateque, departamento de Boyacá, Colombia. Sistema de Información para la Coordinación de Trabajos de Grado del Programa de Ingeniería de Sistemas de la Universidad Católica de Colombia (SIGETG). Estrategias de sostenibilidad para la reducción de la huella hídrica en la vivienda de la Costa Caribe. Sistema de evaluación de resultados de aprendizaje de la Facultad de Psicología de la Universidad Católica de Colombia. Identificación de tendencias en la implementación de DevOps a partir de una revisión sistemática. Desarrollo de un algoritmo de trading para operar el mercado de divisas a través de ondas de Elliott y números de Fibonacci. Los derechos humanos en el espacio de la inteligencia artificial. Construcción de paz a través del ciberactivismo en redes sociales de cuatro organizaciones juveniles de Bogotá. Las redes sociales digitales como herramienta educativa: una propuesta de investigación-innovación. Videojuego de realidad virtual sobre la extracción y el tráfico ilegal de la fauna silvestre en Colombia. Arquitectura de la información de la plataforma de inteligencia artificial para el estudio neurocognitivo y el apoyo a la salud mental. Inmersión sobre la innovación: perspectivas sobre el derecho al trabajo y la inteligencia artificial en el servicio de justicia. El ciberterrorismo en la legislación colombiana: un análisis desde la criminología. Modelo de fabricación digital de diseño sostenible para vivienda social. Uso de los videojuegos en el campo educativo: ventajas y desventajas. Resolución electrónica de controversias en procesos civiles de mínima cuantía en Colombia. Estrategia de evaluación y promoción de la salud mental en el contexto universitario. Caracterización de técnicas y herramientas de inteligencia artificial utilizadas para el perfilamiento de clientes por las mipymes en Colombia. Transformar el casco urbano del municipio de Líbano, departamento del Tolima, Colombia: un proyecto parque industrial para el intercambio de saberes y revitalización ambiental. Aplicación tecnológica en agricultura urbana para promover la seguridad alimentaria en poblaciones vulnerables. CONCLUSIONE