A Robust Model Predictive Control Approach for Autonomous Underwater Vehicles Operating in a Constrained workspace

This paper presents a novel Nonlinear Model Predictive Control (NMPC) scheme for underwater robotic vehicles operating in a constrained workspace including static obstacles. The purpose of the controller is to guide the vehicle towards specific way points. Various limitations such as: obstacles, workspace boundary, thruster saturation and predefined desired upper bound of the vehicle velocity are captured as state and input constraints and are guaranteed during the control design. The proposed scheme incorporates the full dynamics of the vehicle in which the ocean currents are also involved. Hence, the control inputs calculated by the proposed scheme are formulated in a way that the vehicle will exploit the ocean currents, when these are in favor of the way-point tracking mission which results in reduced energy consumption by the thrusters. The performance of the proposed control strategy is experimentally verified using a $4$ Degrees of Freedom (DoF) underwater robotic vehicle inside a constrained test tank with obstacles.Comment: IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA-2018), Accepte

Επιδέξιοι Ελιγμοί Ρομποτικού Ελικοπτέρου με Χρήση Οπτικής Ανατροφοδότησης

In this Dissertation we address the problem of designing a reliable aerial embedded system dedicated for autonomous unmanned helicopters. We mainly focus on navigation and motion control systems using visual feedback. In the same vein, model-free control approaches are adopted in order to succeed robust autonomous flights in dynamic environments, exploiting a wide-range of helicopters' flight envelope as well.First, we design and prototype low-cost onboard and ground systems -both hardware and software- a order to i) convert a remotely operated small-scale helicopter into an autonomous robotic platform and ii) construct a user-friendly ground station. Additionally, a non-linear mathematical model of flybarless helicopters is derived which will be used both in the navigation and control design, as well as in a realistic simulation framework.Regarding the navigation system, we propose a real-time, high-performance observer based on low-complex, robust and adaptive algorithms. Particularly, we use the complementary notion, fusing low-cost navigation sensors along with visual feedback, to extract the helicopter state vector. An adaptation scheme is also provided to allow unhindered operation of the filter to erroneous inputs introduced not only by the characteristics of low-cost sensors (i.e, biases, operation ranges, etc), but also bythe high dynamics of aggressive maneuvers.Subsequently, we design robust model-based and model-free control schemes to stabilize the helicopter in various flight conditions, even under the presence of external disturbances, such as wind gusts or ground effect phenomena, which mainly affect the landing procedure.Finally, extensive autonomous flights are conducted with the Autonomous CSL Helicopter, called "mini-Daedalus", demonstrating the efficacy of the proposed embedded system in highly demanding conditions and validating our design, navigation and control methods.Σε αυτή τη διδακτορική διατριβή επικεντρωνόμαστε στο σχεδιασμό ενός αξιόπιστου ενσωματωμένου συστήματος για αυτόνομα μη επανδρωμένα ελικόπτερα. Ειδικότερα, ασχολούμαστε με το σχεδιασμό τόσο συστημάτων πλοήγησης όσο και συστημάτων εύρωστου ελέγχου βασισμένων σε τεχνικές "αγνώστου δυναμικού μοντέλου" (model-free), με τη χρήση οπτικής ανατροφοδότησης. Με αυτόν τον τρόπο επιτυγχάνεται αυτόνομη πτήση ελικοπτέρων σε δυναμικά περιβάλλοντα αξιοποιώντας όσο το δυνατό περισσότερο τον ολοκληρωμένο φάκελο πτήσης.Αρχικά σχεδιάζουμε, τόσο για το ελικόπτερο όσο και για το κέντρο ελέγχου εδάφους, χαμηλού κόστους, πρωτότυπα ενσωματωμένα συστήματα, τόσο στο πεδίο του υλικού όσο και του λογισμικού έτσι ώστε: α) να μετατρέψουμε ένα τηλεκατευθυνόμενο μικρού μεγέθους ελικόπτερο σε πλήρως αυτόνομη ρομποτική πλατφόρμα και β) να προετοιμάσουμε ένα συνολικό σύστημα πειραματικών δοκιμών. Στην συνέχεια, εξάγουμε μια πλήρης μαθηματική μοντελοποίηση των ελικοπτέρων για να χρησιμοποιηθεί τόσο για το σχεδιασμό των συστημάτων πλοήγησης και ελέγχου όσο και για το σχεδιασμό ενός πλήρους και ρεαλιστικού περιβάλλοντος προσομοίωσης.Όσο αναφορά το σύστημα πλοήγησης του ελικοπτέρου, προτείνουμε έναν υψηλής απόδοσης εκτιμητή κατάστασης βασισμένο σε απλούς, εύρωστους και προσαρμοστικούς αλγορίθμους όπου λειτουργούν σε πραγματικό χρόνο. Ειδικότερα, ο προτεινόμενος παρατηρητής σχεδιάζεται χρησιμοποιώντας τη λογική των "συμπληρωματικών φίλτρων" (complementary filters) ώστε να συνθέσει τις μετρήσεις πολλαπλών αισθητήρων πλοήγησης και οπτικών σημάτων και να εξάγει το συνολικό διάνυσμα καταστάσεων του ελικοπτέρου (δηλ., θέσης και προσανατολισμού). Επίσης ο προτεινόμενος αλγόριθμος αποτελείται από ένα κατάλληλο σχήμα προσαρμοστικού σχεδιασμού ώστε να επιτραπεί η απρόσκοπτη λειτουργία του φίλτρου κατά την εισαγωγή λανθασμένων σημάτων εισόδου λόγω είτε της χρήσης χαμηλού κόστους αισθητήρων (π.χ., εμφάνιση φαινομένων πόλωσης, μεγαλύτερο εύρος θορύβου, περιορισμός λειτουργίας), είτε της υψηλής δυναμικής των επιδέξιων ελιγμών των ελικοπτέρων.Στη συνέχεια, το προτεινόμενο ενσωματωμένο σύστημα ολοκληρώνεται με το σχεδιασμό εύρωστων ελεγκτών βασισμένων είτε στο μοντέλο του ελικοπτέρου, είτε όχι, με σκοπό να διασφαλίσουμε την σταθεροποίηση του ελικοπτέρου σε μια επιθυμητή κατάσταση πτητικής λειτουργίας, ανεξάρτητα από την εμφάνιση εξωτερικών διαταραχών, όπως ριπές ανέμου ή την επίδραση του εδάφους (ground effect), κυρίως κατά τη διαδικασία της προσγείωσης.Τέλος, χρησιμοποιώντας ως βασική πλατφόρμα το "Αυτόνομο Ελικόπτερο CSL", διεξαγάγουμε εκτεταμένες αυτόνομες πτήσεις σε πραγματικές συνθήκες, για να αποδείξουμε την αποτελεσματικότητα του προτεινόμενου ενσωματωμένου συστήματος σε απαιτητικές συνθήκες καθώς και να επαληθεύσουμε τις προτεινόμενες μεθοδολογίες πλοήγησης και ελέγχου

Sustainable Diversity of Phage-Bacteria Systems

Bacteriophages are central to microbial ecosystems for balancing bacterial populations and promoting evolution by applying strong selection pressure. Here we review some of the known aspects that modulate phage-bacteria interaction in a way that naturally promotes their coexistence. We focus on the modulations that arise from structural, physical, or physiological constraints. We argue they should play roles in many phage-bacteria systems providing sustainable diversity.Comment: Short review. 7 pages, 3 figures. Minor update of the text

Covid-19: αντιφλεγμονώδης δράση του anakinra

Στόχος: Μελετήθηκε η πρόληψη της σοβαρής αναπνευστικής ανεπάρκειας (ΣΑΑ) σε ασθενείς με λοίμωξη κατώτερου αναπνευστικού από τον SARS-CoV-2, στους οποίους έγινε πρώιμη χορήγηση θεραπείας με anakinra, καθοδηγούμενη από την τιμή του suPAR (διαλυτός υποδοχέας της ουροκινάσης του πλασμινογόνου). Μέθοδοι: Σε 130 ασθενείς με λοίμωξη κατώτερου αναπνευστικού από τον SARS-CoV-2 και τιμή SUPAR ≥6 μg/l χορηγήθηκαν 100 mg anakinra με υποδόρια έγχυση ημερησίως για χρονικό διάατημα 10 ημερών. Το πρωτογενές καταληκτικό σημείο ήταν η εμφάνιση ΣΑΑ έως της 14η μέρα. Ανάμεσα στα δευτερογενή καταληκτικά σημεία ήταν η θνητότητα μετά από 30 ημέρες, και η μεταβολή στη βαθμολογία SOFA και στα επίπεδα των κυκλοφορούντων φλεγμονωδών διαμεσολαβητών. Επίσης μελετήθηκαν ισάριθμοι ασθενείς που έλαβαν μόνο την καθιερωμένη αγωγή και οι οποίοι αντιστοιχίστηκαν με τους ασθενείς της ομάδας μελέτης. Αποτελέσματα: Η συχνότητα εμφάνισης ΣΑΑ ήταν 22,3% στην ομάδα των ασθενών που έλαβε anakinra και 59,2% στην ομάδα σύγκρισης (αναλογικός κίνδυνος 0,49, 95% ΔΕ 0,25-0,97). Η θνητότητα των 30 ημερών ήταν 11,5% και 22,3% αντίστοιχα (αναλογικός κίνδυνος 0,49; 95% ΔΕ 0,25-0,97). Η χορήγηση anakinra συσχετίστηκε με μείωση της βαθμολογίας SOFA και των κυκλοφορούντων επιπέδων της ιντερλευκίνης (IL)-6, sCD163 και sIL2-R. Ο λόγος L-10/IL-6 ορού την 7η ημέρα συσχετίστηκε αντιστρόφως με τη βαθμολογία SOFA. Συμπεράσματα: Η πρώιμη χορήγηση θεραπείας με anakinra καθοδηγούμενη από την τιμή του suPAR μείωσε τη συχνότητα εμφάνισης ΣΑΑ και αποκατέστησε την προ/αντι-φλεγμονώδη ισορροπία.Objective We investigated if early suPAR (soluble urokinase plasminogen activator receptor)-guided anakinra could prevent severe respiratory failure (SRF) due to SARS-CoV-2 pneumonia. Methods 130 patients with SARS-CoV-2 pneumonia and suPAR levels ≥6 μg/l were assigned to SC 100mg once daily for 10 days. Primary outcome was SRF incidence at day 14. Secondary outcomes were 30-day mortality, changes in sequential organ failure assessment (SOFA) score and circulating inflammatory mediators. Equal number of propensity-matched standard-of care comparators were studied. Results Incidence of SRF was 22.3% among anakinra-treated patients and 59.2% among comparators (hazard ratio, 0.30; 95%CI, 0.20-0.46); 30-day mortality 11.5% and 22.3% respectively (hazard ratio 0.49; 95% CI 0.25-0.97). Anakinra was associated with decrease in SOFA score and circulating interleukin (IL)-6, sCD163 and sIL2-R; serum IL-10/IL-6 ratio on day 7 was inversely associated with SOFA score. Duration of stay was shortened. Conclusions Early suPAR-guided anakinra decreased SRF and restored the pro-/anti-inflammatory balance

FabSpace 2.0: A Platform for Application and Service Development based on Earth Observation Data

The goal of FabSpace 2.0 project is to transform Universities to Open Innovation Centers for their corresponding region and improve their societal contribution to the socioeconomic and environmental performance. For this purpose, the project provides to students, researchers, as well as to citizens or even companies, with a framework and a digital platform which gives open access to a range of geodata, i.e. Earth Observation data, but also computing and visualization tools. By this way, it is expected that the participants can work in an open co-working space, where they can interact with each other. Additionally, the participants will be assisted to assess the business aspects of any potential idea. The outcome of such an activity is the increase of possibility for participants to find a revolutionary concept, which can result to new and sustainable applications and/or services. Moreover the target group exceeds the usual Earth Observation professionals, and focuses also in professionals of other disciplines, where the use of Earth Observation data can create novel technologies

GEOMORPHOLOGY, SEDIMENTOLOGY AND GEOCHEMISTRY IN THE MARINE AREA BETWEEN SIFNOS AND KIMOLOS ISLANDS, GREECE

Στην ελάχιστα μελετημένη θαλάσσια περιοχή μεταξύ των νησιών Σίφνου και Κιμώλου πραγματοποιήθηκε μια εκτεταμένη ωκεανογραφική μελέτη, με σκοπό την καταγραφή της υποθαλάσσιας μορφολογίας και των χαρακτηριστικών των επιφανειακών ιζημάτων, καθώς και της πηγής προέλευσης αυτών. Έγιναν καταγραφές με πολυδεσμικό βυθόμετρο και δειγματοληψίες επιφανειακών ιζημάτων με box corer με το Ω/Κ Αιγαίο και ακολούθησαν αναλύσεις μεγέθους κόκκων, ορυκτολογίας και γεωχημείας. Ένα μεγάλο βαθυμετρικό βύθισμα εντοπίστηκε βόρεια της Κιμώλου, με μέγιστο βάθος 743 μ., που συγκεντρώνει λεπτόκοκκα ιζήματα. Η κατανομή των ιζημάτων ως προς το μέγεθος κόκκων χαρακτηρίζεται από σταδιακή μείωση του μεγέθους από νότο προς βορρά. Η ορυκτολογική σύσταση περιλαμβάνει ασβεστίτη, Mg-ασβεστίτη, αραγωνίτη, δολομίτη, χαλαζία, Κ-άστριους, πλαγιόκλαστα, αμφίβολους και αργιλικά ορυκτά. Οι κύριες ιζηματολογικές επαρχίες που αναγνωρίστηκαν είναι 1) η ρηχή περιοχή πλησίον της Κιμώλου, με υψηλό περιεχόμενο σε Si, Al, K, Rb και Ba, 2) η βαθιά περιοχή δυτικά της Σίφνου, όπου εμφανίζεται και το μεγάλο βύθισμα, που χαρακτηρίζεται από υψηλό περιεχόμενο σε Fe, Ti, Na, Mg, S, Cr, Cu, Ni, V, Zn και 3) το στενό μεταξύ Σίφνου και Κιμώλου, με υψηλότερο περιεχόμενο σε Ca, S και Sr. Στο βύθισμα αυτό, παρατηρήθηκε σημαντικός εμπλουτισμός των ιζημάτων σε μαγγάνιο, ενώ τα οξείδια του Mn φαίνεται να προσροφούν διάφορα μέταλλα.An extensive oceanographic survey was conducted in the marine area between Kimolos and Sifnos Islands, a rather poorly-studied sector of the Aegean Sea, in order to gain better understanding of submarine geomorphological features and associated sediment provenance. Multi-beam bathymetry and surface sediment sampling with a box corer were carried out on board R/V Aegaeo, followed by grain-size analysis, XRD and XRF measurements. A large circular depression was identified north of Kimolos reaching a water depth of 743 m, filled with fine grained sediments. Surface sediment distribution is characterized by gradual decrease in grain-size from silty sand to silt in a S-N direction. The mineralogical composition comprises calcite, Mgcalcite, aragonite, dolomite, quartz, K feldspars, plagioclase, amphiboles and clay minerals. Major sediment provinces identified were: (i) the shallow sector proximal to Kimolos, characterized by higher contents in Si, Al, K, Rb and Ba; (ii) the deep area west of Sifnos, including the large depression, characterized by higher contents in Fe, Ti, Na, Mg, S, Cr, Cu, Ni, V, Zn; and (iii) the south passage between Kimolos and Sifnos, which exhibits higher Ca, S, and Sr contents. Manganese enrichment was observed in and around the bathymetric depression, where Mn oxides act efficiently as scavengers of a suite of metals

Evidence of Mn-oxide biomineralization, Vani Mn deposit, Milos, Greece

We present evidence that precipitation of primary Mn-oxide minerals in the Vani volcanic hosted hybrid epithermal-VMS-type Mn-oxide and barite deposit was in part biogenically mediated. Manganese-oxides pseudomorphically replace small (1-5 mu m) spherical cell-like structures, and branching filamentous constructions (< 60 mu m long) probably representing manganese oxidizing bacteria. In addition, silicified consortia of spherical (5-10 mu m), filamentous, sheathed, septate and spiral (similar to 50-200 mu m) fossilized bacteria, proposed to represent photosynthetic thermophilic cyanobacteria, were found in quartz paragenetically related to the Mn ore. Fluid inclusions indicate formation temperatures around 100 degrees C. XRD and EMP analyses suggest X-ray-amorphous hollandite-group like Mn-oxide phases, and poorly crystalline todorokite and vernadite. These findings suggest a biological link between bacterial and mineralization processes

Análisis descriptivo y morfométrico cardíaco en embriones humanos del estadio 16 de O'Rahilly

El corazón, órgano cuyo latir ha representado "vida" y su silencio "muerte", es sin duda el órgano cuyo estudio más interés ha suscitado en cualquier campo de las Ciencias Médicas desde los albores de la humanidad y si bien el estudio de su Anatomía del Desarrollo ha sido realizado por numerosísimos autores aún persisten algunas controversias en los eventos de su morfogenesis y una ausencia, casi total, de parámetros morfométricas en las fases iniciales de su desarrollo. Frente al elevado número de autores que han estudiado aspectos cualitativos del corazón en periodo prenatal, son escasos los que han realizado estudios cuantitativos, predominando entre ellos los realizados en periodo fetal. ALVAREZ et al. 1987, describen la configuración anatomogeométrica para cada ventrículo en la vida fetal y perinatal. Respecto a los estudios morfométricos del corazón embrionario toda su cuantificación se resumen en el trabajo de GRANT, 1962, quien señala la carencia de estudios detallados sobre los cambios volumétricos del corazón durante el desarrollo y realizó medidas lineales del corazón en periodo embrionario en la idea de comparar el desarrollo cuantitativo de este órgano