Camera 3D positioning mixed reality-based interface to improve worker safety, ergonomics and productivity

[EN] This research develops a new mixed reality-based worker interface for industrial camera 3D positioning, which is intuitive and easy to manage, in order to enhance the worker safety, ergonomics and productivity. An experimental prototype to be used in the car body quality control is developed in the paper. The benefits and drawbacks of the proposed interface are discussed along the paper and sustained through several usability tests conducted with users familiar and not-familiar with mixed reality devices. Furthermore, the feasibility of the proposed approach is demonstrated by tests made in an industrial environment with skilled workers from Alfatec Sistemas company.This work was supported in part by the Spanish Government under the Project DPI2017-87656-C2-1-R.Muñoz García, A.; Martí Testón, A.; Mahiques, X.; Gracia Calandin, LI.; Solanes Galbis, JE.; Tornero Montserrat, J. (2020). Camera 3D positioning mixed reality-based interface to improve worker safety, ergonomics and productivity. CIRP Journal of Manufacturing Science and Technology (Online). 28:24-37. https://doi.org/10.1016/j.cirpj.2020.01.004S24372

Modificación del método K-medias para modelar la incertidumbre en la creación de grupos basados en datos del NDVI de los páramos del Ecuador

Se sabe que el Ecuador es un país megadiverso, por lo que usualmente se realizan estudios para poder identificar zonas con características similares, y por los distintos factores medioambientales dicha tarea se vuelve complicada. Esta incertidumbre puede ser modelada por los métodos de agrupación. El presente trabajo se basó en los datos del NDVI de los páramos del Ecuador para realizar la agrupación mediante el método k-medias modificado para datos funcionales correlacionados espacialmente. Dado que los datos funcionales pertenecen al espacio de Hilbert de funciones cuadrado-integrables; se desarrolló el análisis considerando la distancia entre curvas a través de la norma definida en este espacio, después se obtuvo una representación reducida de los datos a través de una base finita de tipo Fourier. Luego, se calculó el variograma empírico y se ajustó a un modelo teórico para así ponderar la matriz de distancia entre las curvas por el trazo-variograma y variograma multivariado calculado con los coeficientes de las funciones base, esta matriz llevó a cabo la agrupación de datos funcionales correlacionados espacialmente. Para la validación del método, se realizaron varios escenarios de simulación y se complementó con un caso de aplicación a datos del NDVI, obteniendo 5 regiones distribuidas latitudinalmente; estas regiones se encuentran influenciadas por las cuencas hidrográficas del Ecuador

Desarrollo y evaluación de un sistema de control de brazos robóticos industriales mediante una interfaz de realidad aumentada

Augmented reality systems are increasingly present in different areas, included research and business. New augmented reality devices allow to transfer this technique to different applications of computing, where they offer new systems of visualization and new forms of interaction with the environment. This thesis aims to move the new augmented reality devices to the field of robotics. Augmented reality glasses, like Microsoft HoloLens, can supply the faults presented in classical control systems. On one hand, the difficulty level of the classic control interfaces can be lowered by a more intuitive interaction based on audio, gestures and voice. The augmented reality glasses surpass the use of interaction systems with low capacity adaptation to different environments or too bulky. Also, it is possible to have a digital robot next to the real one that is being controlled, speeding up its programming by directly visualizing the position it will take when applying the movement. Given the reasons above, the development of an augmented reality application based on robot interaction has been proposed. In addition, a validation study of the application using the different interaction systems integrated in the HoloLens has been proposed. Finally, the results of the study have shown that the control interface has been easy to learn and satisfactory for the user. Likewise, it has been concluded that both systems of interaction have been satisfactory for the user, not having definitively discarded out none of them.La realidad aumentada está cada vez más presente en diferentes ámbitos, tanto a nivel de investigación como empresarial. Los nuevos dispositivos de realidad aumentada permiten trasladar esta técnica a diferentes aplicaciones de la informática, donde ofrecen nuevos sistemas de visualización y nuevas formas de interacción con el entorno. Este Trabajo de Final de Máster tiene como objetivo trasladar los nuevos dispositivos de realidad aumentada a un campo de ámbito industrial: el control y programación de brazos robot. Las gafas de realidad aumentada, como las Microsoft HoloLens, son capaces de suplir las faltas presentadas en los sistemas clásicos de control. Por un lado, la dificultad de la interfaz de control puede suplirse con una interacción más intuitiva, basada en audio, gestos y voz. Las gafas de realidad aumentada evitan el uso de sistemas de interacción con poca capacidad de adaptación a diferentes entornos o demasiado aparatosos. Además, puede utilizarse para tener un robot digital junto al robot real que se está controlando, agilizando su programación mediante la visualización directa de la posición que tomará al aplicar el movimiento. Dados los motivos anteriores, se ha propuesto el desarrollo de una aplicación de realidad aumentada que permita interactuar con un brazo robot. Además, se ha propuesto un estudio de validación de la aplicación con los diferentes sistemas de interacción integrados en las HoloLens. Por último, los resultados del estudio han mostrado que el control de la interfaz ha sido fácil de aprender y satisfactorio para el usuario. Asimismo, se ha concluido que ambos sistemas de interacción han sido satisfactorios para el usuario, no habiendo descartado definitivamente ninguno de ellos.Mahiques Sifres, X. (2017). Desarrollo y evaluación de un sistema de control de brazos robóticos industriales mediante una interfaz de realidad aumentada. http://hdl.handle.net/10251/93063TFG

Desarrollo del módulo de Inteligencia Artificial basada en máquinas de estado para el motor UPV Game Kernel de UGK-IA

[ES] La inteligencia artificial (IA) es uno de los campos de mayor interés en la informática actual y abarca, entre otros, la inteligencia artificial en videojuegos. Existen diferencias y similitudes entre ambos tipos de IA, pero en lo que respecta al comportamiento de las entidades que modelan, la inteligencia artificial en videojuegos busca comportamientos creíbles para el jugador, no necesariamente inteligentes. Este enfoque ha dado lugar al uso de las máquinas de estados finitos para cumplir este fin, pero con una aproximación simplista que genera inteligencias artificiales poco creíbles y repetitivas para el jugador. El presente Trabajo de Final de Grado plantea una solución a esta situación mediante el desarrollo de una interfaz de programación de aplicaciones (API) de gestión de inteligencia artificial basada en máquinas de estados finitos. Se han analizado las carencias de las máquinas de estados finitos simples, se ha diseñado, implementado y documentado la API y se han incluido en esta las extensiones al paradigma, como el uso de indeterminismo o de principios de inercia, que abordan la solución al problema inicial. El proyecto se ha implementado utilizando Visual Studio 2015 como entorno de desarrollo, se han actualizado los diferentes avances en el motor de videojuegos de la UPV, el UPV Game Kernel, mediante el uso de Subversion como programa de control de versiones, y se ha documentado el código usando los estándares de Doxygen para poder utilizar la generación automática de documentación.[CA] La intel·ligència artificial (IA) és un dels camps de major interès en la informàtica actual i inclou, entre altres, la intel·ligència artificial en videojocs. Existeixen diferencies i similituds entre ambdós tipus de IA, però en el que respecta al comportament de les entitats que modelen, la intel·ligència artificial en videojocs busca comportaments creïbles per al jugador, no necessàriament intel·ligents. Aquesta visió ha donat lloc a l’ús de les màquines d’estats finits per acomplir aquest fi, però amb una aproximació simplista que genera intel·ligències artificials poc creïbles i repetitives per al jugador. El present Treball de Fi de Grau planteja una solució a aquesta situació mitjançant el desenvolupament d’una interfície de programació d’aplicacions (API) de gestió de intel·ligència artificial basada en màquines d’estats finits. S’han analitzat les carències de les màquines d’estats finits simples, s’ha dissenyat, implementat i documentat l’API i s’han inclòs en aquesta les extensions al paradigma, com l’ús d’indeterminisme o de principis de inèrcia, que aborden la solució al problema inicial. El projecte s’ha implementat utilitzant Visual Studio 2015 com entorn de desenvolupament, s’han actualitzat els diferents avanços en el motor de videojocs de l’UPV, l’UPV Game Kernel, mitjançant l’ús de Subversion com programa de control de versions, i s’ha documentat el codi utilitzant els estàndards de Doxygen per a poder utilitzar la generació automàtica de documentació.[EN] Abstract Artificial intelligence (AI) is one of the areas of greatest interest in today's computer science and covers, among others, artificial intelligence in videogames. There are differences and similarities between the two types of IA, but in relation to the behaviour of the entities that model, artificial intelligence in videogames looks for credible behaviour for the player, not necessarily intelligent. This approach has led to the use of finite-state machines to accomplish this purpose, but with a simplistic approximation that generates little credible and repetitive artificial intelligence for the player. This thesis proposes a solution to the situation by developing an Application Programming Interface (API) for management of artificial intelligence based on finite-state machines. The shortcomings of the simple finite-state machines has been analyzed, the API has been designed, implemented and documented and an extension to the paradigm has been included, like the use of indeterminism or principles of inertia, which approach the solution to the initial problem. The project has been implemented using Visual Studio 2015 as development environment, the progresses in the game engine of the UPV, the UPV Game Kernel, has been committed using Subversion as version control program, and the code has been documented using Doxygen’s standards for generating automatic documentation.Mahiques Sifres, X. (2016). Desarrollo del módulo de Inteligencia Artificial basada en máquinas de estado para el motor UPV Game Kernel de UGK-IA. http://hdl.handle.net/10251/68616.TFG

Mixed reality-based user interface for quality control inspection of car body surfaces

[EN] In recent years, the quality control of car body surfaces production lines have been put in the context of Industry 4.0. The emergence of automatic defect detection systems have helped to standardize the brand quality and gather information about all quality control tasks performed by workers. However, current worker interfaces used to indicate the location and other characteristics of the defects found by these systems have overcome the ergonomics of workers and increased their stress at work. This paper presents a novel mixed reality-based user interface for quality control inspection which is more intuitive, in order to improve the ergonomics of workers, reduce their stress at work and improve the productivity of current quality control production lines. An experimental prototype is shown in the paper in order to demonstrate the benefits of the proposed interface. In addition, the paper shows the results of several usability tests that compare the proposed mixed reality-based user interface with current interfaces used in important factories such as Mercedes-Benz, analyzing the benefits and drawbacks of each interface.This work was supported by the Spanish Government under the Project DPI2017-87656-C2-1-R.Muñoz García, A.; Mahiques, X.; Solanes Galbis, JE.; Martí Testón, A.; Gracia Calandin, LI.; Tornero Montserrat, J. (2019). Mixed reality-based user interface for quality control inspection of car body surfaces. Journal of Manufacturing Systems. 53:75-92. https://doi.org/10.1016/j.jmsy.2019.08.004S75925

Causes of dust size variability in central East Antarctica (Dome B):Atmospheric transport from expanded South American sources during Marine Isotope Stage 2

We here investigate the spatial and temporal variability of eolian dust particle sorting recorded in the Dome B (77 05 S, 94 55 E) ice core, central East Antarctica, during Marine Isotope Stage (MIS) 2. We address the question whether such changes reflect variable transport pathways from a unique source area or rather a variable apportionment from diverse Southern Hemisphere sources transported at different elevation in the troposphere. The Sr-Nd radiogenic isotope composition of glacial dust samples as well as single-particle Raman mineralogy support the hypothesis of a single dust provenance both for coarse and fine mode dust events at Dome B. The southern South American provenance of glacial dust in Antarctica deduced from these results indicate a dust composition coherent with a mixture of volcanic material and minerals derived from metamorphic and plutonic rocks. Additionally, Dome B glacial samples contain aragonite particles along with diatom valves of marine benthic/epiphytic species and freshwater species living today in the northern Antarctic Peninsula and southern South America. These data suggest contribution from the exposed Patagonian continental shelf and glacial outwash plains of southern Patagonia at the time when sea level reached its minimum. Our results confirm that dust sorting is controlled by the relative intensity of the two main patterns of tropospheric dust transport onto the inner Plateau, i.e. fast low-level advection and long-range high-altitude transport including air subsidence over Antarctica