Reinforcement and Curriculum Learning for Off-Road Navigation of an UGV with a 3D LiDAR

This paper presents the use of deep Reinforcement Learning (RL) for autonomous navigation of an Unmanned Ground Vehicle (UGV) with an onboard three-dimensional (3D) Light Detection and Ranging (LiDAR) sensor in off-road environments. For training, both the robotic simulator Gazebo and the Curriculum Learning paradigm are applied. Furthermore, an Actor–Critic Neural Network (NN) scheme is chosen with a suitable state and a custom reward function. To employ the 3D LiDAR data as part of the input state of the NNs, a virtual two-dimensional (2D) traversability scanner is developed. The resulting Actor NN has been successfully tested in both real and simulated experiments and favorably compared with a previous reactive navigation approach on the same UGV.Partial funding for open access charge: Universidad de Málag

Antioxidant activity of alkyl gallates and glycosyl alkyl gallates in fish oil in water emulsions: Relevance of their surface active properties and of the type of emulsifier

The antioxidant activity of gallic acid and a series of alkyl gallates (C4-C18) and glycosylated alkyl gallates (C4-C18) on fish oil-in-water emulsions was studied. Three types of emulsifiers, lecithin, Tween-20 and sodium dodecyl sulphate (SDS) were tested. A nonlinear behavior of the antioxidant activity of alkyl gallates when increasing alkyl chain length was observed for emulsions prepared with lecithin. Medium-size alkyl gallates (C6-C12) were the best antioxidants. In contrast, for emulsions prepared with Tween-20, the antioxidants seem to follow the polar paradox. Glucosyl alkyl gallates were shown previously to be better surfactants than alkyl gallates. Nevertheless, they exhibited a worse antioxidant capacity than their corresponding alkyl gallates, in emulsions prepared with lecithin or Tween-20, indicating the greater relevance of having three OH groups at the polar head in comparison with having improved surfactant properties but just a di-ortho phenolic structure in the antioxidant

Análisis sobre la influencia de la densidad en la termografía de infrarrojos y el alcance de esta técnica en la detección de defectos internos en la madera

This paper shows the results of a laboratory phase for the determination of the 1limits of infrared thermography in detecting internal defects in wood and, furthermore, it analyses how the density of this material can influence the surface temperature displayed in a thermogram. To this end, experimental work is carried out whereby a series of work and environmental parameters are monitored (such as environmental temperature, relative humidity, distance to target), and the process is systematized by using pieces of different wood species (different densities) and by devising a set of samples for which various possible cases are analysed in terms of size and internal position of the damage. Similarly, using these samples, a study has been conducted on the effect on the thermal image produced by an increase of humidity inside the defect phenomena normally associated with wood decay.En el presente artículo se muestran los resultados obtenidos en una fase de laboratorio al tratar de determinar el alcance de la termografía de infrarrojos en la detección de defectos internos en la madera y, por otro lado, cómo interviene la densidad de este material sobre la temperatura superficial mostrada en un termograma. Para ello se ha desarrollado un trabajo experimental donde se han controlado una serie de parámetros ambientales y de trabajo (temperatura ambiente, humedad relativa, distancia al objetivo…), y se ha sistematizado el proceso utilizando piezas de distintas especies de madera (distintas densidades) y diseñando una serie de probetas donde se han analizado varias casuísticas posibles en cuanto a tamaño y posición interna de los daños. Análogamente, sobre estas probetas se ha estudiado el efecto que produce sobre la imagen termográfica un incremento de humedad interna en el defecto asociada normalmente a los fenómenos de pudrición de la madera

Sincronización de caos mediante observadores para cifrado en comunicaciones

En este trabajo, se presenta una estrategia de sincronización para la clase más simple de sistemas caóticos, conocida como clase P. El problema de sincronización es tratado mediante la aplicación de la teoría de observadores de estado para reconstruir las señales. Además, se presenta un estudio donde la estrategia de sincronización propuesta es aplicada al problema de cifrado de información en un sistema de comunicaciones seguras. Se presentan resultados en simulación, donde se ilustra el desempeño de este esquema y su potencial en aplicaciones de comunicación segur

Control de sistemas caóticos

Se presenta una estrategia para control de caos (supresión y sincronización) en una clase de sistemas. Los sistemas estudiados, conocidos como clase P, son los más simples que exhiben caos. Se diseña un observador adaptable para una clase de sistemas afines en el estado, el cual se sincroniza con los sistemas clase P al estimar sus estados y parámetros desconocidos. Además, se considera una ley de control, dependiente de las estimaciones del observador, que permite realizar supresión en la clase de sistemas estudiada. Se presentan resultados mediante simulaciones y pruebas experimentales para ilustrar el desempeño de dichos esquemas. Finalmente se exponen algunas conclusiones

Analysis of Tread ICRs for Wheeled Skid-Steer Vehicles on Inclined Terrain

The instantaneous centers of rotation (ICRs) for the two treads of skid-steer vehicles moving with low inertia on hard horizontal terrain almost remain with constant local coordinates, which allows to establish an equivalence with differential-drive locomotion. However, this significant kinematic relationship has not been analyzed yet on sloped ground. One relevant difficulty of studying ICR behavior on inclined terrain, even on a flat surface, is the continuous variation of pitch and roll angles while turning. To overcome this problem, this paper analyzes a dynamic simulation of a skid-steer vehicle on horizontal ground where gravity is substituted by an equivalent external force in such a way that pitch and roll are kept constant. Relevant tread ICR variations on inclined ground have been deduced, which have a significant impact on skid-steer kinematics. These new findings have been corroborated experimentally with a four-wheeled mobile robot that turns on an inclined plane.Spanish Project PID2021-122944OB-I0

A Comprehensive Review of the Effect of Honey on Human Health

Honey is a nutritious, healthy, and natural food, to which antioxidant, anti-inflammatory, and antimicrobial properties have been attributed, mainly due to its content of phenolic compounds. The aim of this review is to analyze the available evidence of the effect of honey on humans. Fortyeight clinical trials published between 1985 and 2022 were analyzed, with a total of 3655 subjects. More beneficial effects of honey intake than no or negative effects on different cardiovascular and metabolic risk factors, glucose tolerance, mucositis caused by chemo-radiotherapy, cough in children and wound healing, among others have been observed. Although the number of studies conducted to date is limited and the different investigations are not standardized, beneficial effects of honey intake have been observed, especially when its intake replaces the intake of other sweeteners. In addition, honey could be a safe adjuvant to be administered alongside drugs used for certain diseases.Programa Operativo de Empleo Juvenil (Youth Employment Program)Junta de Andalucía-Consejería de Universidad, Investigación e Innovación Research Project: P21_00777 M.P.-M

Performance evaluation over HW/SW co-design SoC memory transfers for a CNN accelerator

Many FPGAs vendors have recently included embedded processors in their devices, like Xilinx with ARM-Cortex A cores, together with programmable logic cells. These devices are known as Programmable System on Chip (PSoC). Their ARM cores (embedded in the processing system or PS) communicates with the programmable logic cells (PL) using ARM-standard AXI buses. In this paper we analyses the performance of exhaustive data transfers between PS and PL for a Xilinx Zynq FPGA in a co-design real scenario for Convolutional Neural Networks (CNN) accelerator, which processes, in dedicated hardware, a stream of visual information from a neuromorphic visual sensor for classification. In the PS side, a Linux operating system is running, which recollects visual events from the neuromorphic sensor into a normalized frame, and then it transfers these frames to the accelerator of multi-layered CNNs, and read results, using an AXI-DMA bus in a per-layer way. As these kind of accelerators try to process information as quick as possible, data bandwidth becomes critical and maintaining a good balanced data throughput rate requires some considerations. We present and evaluate several data partitioning techniques to improve the balance between RX and TX transfer and two different ways of transfers management: through a polling routine at the userlevel of the OS, and through a dedicated interrupt-based kernellevel driver. We demonstrate that for longer enough packets, the kernel-level driver solution gets better timing in computing a CNN classification example. Main advantage of using kernel-level driver is to have safer solutions and to have tasks scheduling in the OS to manage other important processes for our application, like frames collection from sensors and their normalization.Ministerio de Economía y Competitividad TEC2016-77785-

Ayudas Técnicas para el Trasiego de Pacientes Internos del CENARE.

Proyecto de Graduación (Bachillerato en Ingeniería en Diseño Industrial). Instituto Tecnológico de Costa Rica. Escuela de Ingeniería en Diseño Industrial, 2010.El trabajo que se desarrolla a continuación tiene como objetivo general generar un sistema auxiliar que optimice el trasiego de los pacientes internos en el Centro de Rehabilitación Nacional (CENARE), se busca reducir esfuerzos por parte del personal, optimizar el recurso humano en las actividades de transferencia y traslado y minimizar la manipulación del paciente por parte de enfermeros y auxiliares. Se diseña específicamente para pacientes que sufren hemiplejía, esta se define como una parálisis de un lado del cuerpo, que se da cuando se daña un hemisferio del cerebro, es por esta razón que el paciente es sometido diariamente a terapias que lo ayudan a ir estimulando los músculos y nervios que necesita para poder incorporarse de nuevo a su vida cotidiana. Existen dos áreas de encamados en el CENARE con capacidad para cuarenta y cuatro pacientes cada una y están ubicadas en lados opuestos del pasillo principal. Para movilizar un paciente desde el área de encamados hasta el área de terapia toma aproximadamente de 20 a 30 minutos, que corresponden a preparar al paciente hasta llevarlo al área correspondiente. Se cuenta con únicamente dos enfermeros para preparar y transportar a cuatro pacientes a cada sesión, lo cual debería realizarse, idealmente, en menos de quince minutos. Como primera etapa del proyecto se realiza un análisis del problema y se divide para lograr una solución focalizada para concluir en una solución integrada, luego se plantean los objetivos del proyecto para alcanzar la solución del problema. La segunda etapa consiste en un análisis extensivo de procesos y ayudas existentes en el mercado para solucionar problemas similares. También se hacen análisis complementarios de antropometría, ergonomía, materiales, procesos de producción, etc. Todo esto con el fin de tener las herramientas para diseñar la propuesta ideal. La tercera etapa o gestión de diseño se basa en la generación de conceptos y elección de concepto-propuesta por medio de criterios de evaluación basados en los requisitos. Como última etapa se desarrolla la propuesta que cumple a cabalidad los objetivos propuestos. La propuesta final de diseño es un sistema compuesto de dos partes diferenciables por la función que cada una realiza. El sistema permite mejorar la calidad de vida del personal del Centro Nacional de Rehabilitación, minimiza el esfuerzo del personal del Centro, reduce la cantidad de personal necesaria para atender a cada paciente, disminuye el esfuerzo físico y estrés de los pacientes, maximiza el tiempo de terapia, reduce el tiempo de recuperación de los pacientes, entre otros.Instituto Tecnológico de Costa Rica, Escuela de Ingeniería en Diseño Industrial

Supervised learning of natural-terrain traversability with synthetic 3D laser scans

Autonomous navigation of ground vehicles on natural environments requires looking for traversable terrain continuously. This paper develops traversability classifiers for the three-dimensional (3D) point clouds acquired by the mobile robot Andabata on non-slippery solid ground. To this end, different supervised learning techniques from the Python library Scikit-learn are employed. Training and validation are performed with synthetic 3D laser scans that were labelled point by point automatically with the robotic simulator Gazebo. Good prediction results are obtained for most of the developed classifiers, which have also been tested successfully on real 3D laser scans acquired by Andabata in motion.Andalusian project UMA18-FEDERJA-090 and Spanish project RTI2018-093421-B-I0