3D collision-free trajectory generator for a UR3e manipulator with soft gripper

[EN] Pick-and-place operations are the most common in robotic applications, and often their design involves the presence of obstacles.This paper presents the development of a software platform that (allows-enables) the manipulation of a collaborative robot UR3ethrough the generation of 3D trajectories easily defined by the user, as well as a soft gripper capable of gripping objects withdifferent geometries. For this purpose, the development of a graphical interface in Unity is detailed, as well as the incorporation ofthe digital twin of the UR3e robot. In the same way, the different modules that allow the communication of the platform with themanipulator through ROS are exposed. The results show the creation of user-adapted paths for different cases in collision zones andthe arrangement of the gripper for gripping different objects. The accuracy error between the data sent and received from the robotduring the tracking of user-defined trajectories is also compared.[ES] Las operaciones pick-and-place son las más frecuentes en aplicaciones robóticas, y muchas veces su diseño incluye la presencia de obstáculos. En este trabajo se presenta la construcción de una plataforma software que permite la manipulación de un robot colaborativo UR3e mediante la generación de trayectorias 3D facilmente definidas por el usuario, además de una de pinza blanda capaz de sujetar objetos con diferentes geometrías. Para ello, se detalla el desarrollo de una interfaz gráfica en Unity, así como la incorporación del gemelo digital del robot UR3e. Del mismo modo, se exponen los diferentes módulos que permiten la comunicación de la plataforma con el manipulador a través de ROS. Los resultados muestran la creación de rutas adaptadas por el usuario ante diferentes casos en zonas de colisión y la disposición de la pinza para sujetar diferentes objetos. También se compara el error deprecisión entre los datos enviados respecto a los que se reciben desde el robot durante el seguimiento de trayectorias definidas por el usuario.Montenegro-Bravo, JS.; Ruiz-Flórez, JD.; Romero-Ante, JD.; Manrique-Córdoba, J.; Vivas Albán, OA.; Sabater-Navarro, JM. (2023). Generador 3D de trayectorias libres de colisiones para un manipulador UR3e con pinza blanda. Revista Iberoamericana de Automática e Informática industrial. 21(1):52-61. https://doi.org/10.4995/riai.2023.19332526121

Modelling and validation of the influence of the menstrual cycle on the glucose-insulin system in healthy individuals

[EN] Different studies have shown that insulin sensitivity fluctuates during the luteal and follicular phase of the menstrual cycle and can generate alterations in the behavior of the glucose level. Knowing the correlation between the menstrual cycle phases and the insulin resistance is a main goal looking forward to improving life quality in diabetic patients. In this research proposes a modification to the mathematical model developed by Dalla Man et al. (Dalla Man, C., Rizza, R. A., & Cobelli, C., 2007) to include the different stages of the menstrual cycle on the behavior of the blood glucose level, taking into account changes in insulin sensitivity and the baseline blood glucose. To verify the behavior of the glucose level during the menstrual cycle described in the literature, a glucose tolerance test was performed in a healthy regularly menstruating subject and compared with in-vitro simulation results. The results allowed us to observe the behavior described in the proposed model by relating the different phases of the menstrual cycle and insulin resistance.[ES] Diversos estudios han demostrado que la sensibilidad a la insulina presenta fluctuaciones durante la fase lútea y folicular del ciclo menstrual que pueden generar alteraciones en el comportamiento del nivel de glucosa. Diversos estudios han demostrado que la sensibilidad a la insulina presenta fluctuaciones durante la fase lútea y folicular del ciclo menstrual que pueden generar alteraciones en el comportamiento del nivel de glucosa. Conocer la relación entre las fases del ciclo menstrual y la resistencia a la insulina es un objetivo de salud personalizada, enfocada a la mejora de la calidad de vida. En esta investigación se propone una modificación al modelo matemático desarrollado por Dalla Man et al. (Dalla Man, C., Rizza, R. A., & Cobelli, C., 2007) para incluir las diferentes etapas del ciclo menstrual sobre el comportamiento del nivel de glucosa en la sangre, teniendo en cuenta cambios en la sensibilidad a la insulina y el valor basal de glucosa en la sangre. Para comprobar el comportamiento del nivel de glucosa durante el ciclo menstrual descrito en la literatura se realizó una prueba de tolerancia a la glucosa en una individua sana regularmente menstruante y se comparó con resultados de simulación in-vitro. Los resultados permiten observar comportamiento descrito en el modelo propuesto al relacionar las diferentes fases del ciclo menstrual y la resistencia a la insulina.Manrique-Córdoba, J.; Romero-Ante, JD.; Vicente Samper, JM.; Sabater-Navarro, JM. (2023). Modelado de la influencia del ciclo menstrual en el sistema glucosa-insulina en individuas sanas. Revista Iberoamericana de Automática e Informática industrial. 21(1):81-89. https://doi.org/10.4995/riai.2023.18533818921

3D trajectory subsampling based on the Douglas-Peucker algorithm for surgical robotics applications

[Resumen] El avance de la autonomía de robots quirúrgicos está ligado con avances en el aprendizaje de trayectorias hechas por cirujanos expertos al realizar procedimientos sencillos. Un primer paso en este aprendizaje es mejorar la capacidad de obtener trayectorias robóticas validas a partir de las maniobras captadas del cirujano. Las trayectorias manuales son habitualmente muestreadas con un número elevado de puntos que dificulta su inserción en algoritmos de aprendizaje. Este trabajo tiene como objetivo obtener trayectorias remuestreadas con un número significativamente menor de puntos y con la posibilidad de definir puntos clave paramétricos, de forma que puedan usarse para ser enviadas a un robot quirúrgico que replique las trayectorias aprendidas del cirujano sin comprometer otros parámetros como precisión, velocidad o fuerzas de interacción ejercidas. El artículo propone un algoritmo de simplificación basado en el algoritmo de Douglas-Peucker para reducir la cantidad de puntos que componen las trayectorias potencialmente complejas; una vez se tiene la simplificación, se define la velocidad cartesiana de movimiento a partir de la diferencia de los puntos ubicados en el espacio. El trabajo presenta los resultados obtenidos al ejecutar las trayectorias con un robot UR3e y se evalúa la simplificación hecha. Los resultados presentados evidencian que las trayectorias submuestreadas de esta forma pueden ser utilizadas en escenarios quirúrgicos para el aprendizaje de procedimientos autónomos.[Abstract] The advancement of the autonomy of surgical robots is linked to advances in the learning of trajectories made by expert surgeons when performing simple procedures. A first step in this learning is to improve the ability to obtain valid robotic trajectories from the captured maneuvers of the surgeon. Manual trajectories are usually sampled with a high number of points that makes it difficult to insert them into learning algorithms. This work aims to obtain resampled trajectories with a significantly lower number of points and with the possibility of defining parametric keypoints, so that they can be used to be sent to a surgical robot that replicates the trajectories learned from the surgeon without compromising other parameters such as precision, velocity or interaction forces exerted. The article proposes a simplification algorithm based on the Douglas-Peucker algorithm to reduce the number of points that make up potentially complex trajectories; Once the simplification is obtained, the Cartesian speed of movement is defined from the difference of the points located in space. The work presents the results obtained when executing the trajectories with a UR3e robot and the simplification made is evaluated. The results presented show that trajectories subsampled in this way can be used in surgical scenarios for learning autonomous procedures.Ministerio de Ciencia e Innovación; PID2019-111023RB-C3

Apnea detection in newborns using an abdominal IMU

[Resumen] En los últimos años, ha habido un aumento en los casos de colapso postnatal repentino en lactantes aparentemente sanos durante las primeras 24 horas de vida. Actualmente, los sistemas de monitoreo existentes no son capaces de detectar situaciones de apnea. En este trabajo, se propone un sistema que incluye un dispositivo electrónico para monitorear el movimiento abdominal generado por la respiración en recién nacidos y, una interfaz de usuario para el seguimiento de información. Se llevaron a cabo pruebas experimentales para validar el funcionamiento del sistema, tanto en posición supina como prona, así como en situaciones que involucraron el contacto entre la madre y el recién nacido. En general, los resultados obtenidos respaldan la viabilidad de utilizar dispositivos electrónicos de contacto directo como una alternativa prometedora para mejorar la detección de la respiración y la identificación de situaciones de apnea.[Abstract] In recent years, there has been an increase in cases of sudden postnatal collapse in apparently healthy newborns within the first 24 hours of life. Currently, existing monitoring systems are unable to detect apnea situations. In this study, a system is proposed that includes an electronic device to monitor the abdominal movement generated by respiration in newborns, along with a user interface for information tracking. Experimental tests were conducted to validate the system’s performance in both supine and prone positions, as well as in situations involving mother-infant contact. Overall, the results support the feasibility of using direct contact electronic devices as a promising alternative to improve the detection of respiration and identify apnea situations.Ministerio de Ciencia e Innovación; PID2019-111023RB-C3

Plataforma experimental para la obtención de las fuerzas de interacción en cirugía mínimamente invasiva

[Resumen] En este trabajo se presenta una plataforma experimental versátil para la medición de fuerzas en escenarios MIS y que consiste en un sensor de par de alta precisión HEX-E QC de la marca OnRobot que se puede integrar en diferentes configuraciones y escenarios para simular intervenciones como cirugía endonasal, laparoscopia o fresado de hueso. El objetivo es estudiar la relación de las fuerzas leídas en distintos puntos para poder utilizar esta información en futuros desarrollos de estimadores en los que sólo se disponga de información parcial de uno de los sensores de fuerza. Otro objetivo del trabajo es que se puede hacer una estimación cuantitativa y parametrizar los máximos y mínimos en cada procedimiento quirúrgico con la finalidad de determinar umbrales para hacer las operaciones asistidas por robot más efectivas y seguras.[Abstract] This paper presents a versatile experimental platform for the measurement of forces in MIS scenarios, consisting of a highprecision torque sensor HEX-E QC from OnRobot company that can be integrated into different configurations and scenarios to simulate interventions such as surgery. endonasal, laparoscopy or bone milling. The objective is to study the relationship of the forces read at different points to be able to use this information in future estimator developments in which only partial information is available from one of the force sensors. Another objective of the work is that a quantitative estimate can be made and the maximum and minimum values can be parameterized in each surgical procedure in order to determine thresholds to make robotassisted operations more effective and safe.Ministerio de Ciencia e Innovación; PID2019-111023RB-C3

Impact of COVID-19 on cardiovascular testing in the United States versus the rest of the world

Objectives: This study sought to quantify and compare the decline in volumes of cardiovascular procedures between the United States and non-US institutions during the early phase of the coronavirus disease-2019 (COVID-19) pandemic. Background: The COVID-19 pandemic has disrupted the care of many non-COVID-19 illnesses. Reductions in diagnostic cardiovascular testing around the world have led to concerns over the implications of reduced testing for cardiovascular disease (CVD) morbidity and mortality. Methods: Data were submitted to the INCAPS-COVID (International Atomic Energy Agency Non-Invasive Cardiology Protocols Study of COVID-19), a multinational registry comprising 909 institutions in 108 countries (including 155 facilities in 40 U.S. states), assessing the impact of the COVID-19 pandemic on volumes of diagnostic cardiovascular procedures. Data were obtained for April 2020 and compared with volumes of baseline procedures from March 2019. We compared laboratory characteristics, practices, and procedure volumes between U.S. and non-U.S. facilities and between U.S. geographic regions and identified factors associated with volume reduction in the United States. Results: Reductions in the volumes of procedures in the United States were similar to those in non-U.S. facilities (68% vs. 63%, respectively; p = 0.237), although U.S. facilities reported greater reductions in invasive coronary angiography (69% vs. 53%, respectively; p < 0.001). Significantly more U.S. facilities reported increased use of telehealth and patient screening measures than non-U.S. facilities, such as temperature checks, symptom screenings, and COVID-19 testing. Reductions in volumes of procedures differed between U.S. regions, with larger declines observed in the Northeast (76%) and Midwest (74%) than in the South (62%) and West (44%). Prevalence of COVID-19, staff redeployments, outpatient centers, and urban centers were associated with greater reductions in volume in U.S. facilities in a multivariable analysis. Conclusions: We observed marked reductions in U.S. cardiovascular testing in the early phase of the pandemic and significant variability between U.S. regions. The association between reductions of volumes and COVID-19 prevalence in the United States highlighted the need for proactive efforts to maintain access to cardiovascular testing in areas most affected by outbreaks of COVID-19 infection

T1D patient simulator in real time

[Resumen] Este artículo desarrolla una implementación en tiempo real de un modelo matemático que describe la dinámica glucosa - insulina de un paciente con Diabetes Mellitus Tipo 1 (T1D). Adicionalmente, se realizan aportes al modelo para contemplar la ingesta de grasas y proteínas, de manera que se pueda evidenciar la influencia de estas sobre el nivel de glucosa en sangre. También, se considera la infusión de insulina exógena a través de MDI o ISCI, teniendo en cuenta diferentes tipos de insulina, y la variación de la sensibilidad a la insulina durante el día. Asimismo, se muestra el acople del modelo a una herramienta de monitorización remota que actualmente se utiliza en casos reales. La implementación en tiempo real permite demostrar que desde la ingeniería se pueden realizar aportes al tratamiento de la T1D.[Abstract] This paper develops a real time implementation of a mathematical model that describes the glucose – insulin dynamics of a patient with Type 1 Diabetes Mellitus (T1D). In addition, the intake of fats and proteins is contemplated. The model also considers the infusion of exogenous insulin and the variation of insulin sensitivity through the day. Likewise, the engagement of the model to a remote monitoring tool is shown. The real time implementation allows to demonstrate that from engineering is possible to contribute to the T1D insulin treatments.Agencia Estatal de Investigación; FEDER DPI2016-80391-C3-2-

Smart insulin bolus calculator in Alexa Amazon skill for patients with diabetes mellitus and visual impairment

[Resumen] Este artículo presenta una funcionalidad (skill) para el asistente virtual de voz Alexa Amazon, como herramienta de apoyo para los pacientes con diabetes. La lógica de la skill fue desarrollada como una calculadora de bolo para los pacientes, teniendo en cuenta un modelo de conteo de carbohidratos, grasas y proteínas consumidas. Respecto a la interacción, se implementó teniendo en cuenta el diálogo entre un camarero y un cliente, el sistema puede registrar cada uno de los alimentos que el usuario ingrese y respecto a la cantidad de macronutrientes que contenga cada uno de ellos, responder al paciente el total de raciones consumidas y los porcentajes correspondientes al bolo normal y cuadrado de insulina. Además, se integró una base de datos donde se encuentran los macronutrientes de más de 500 alimentos. Los resultados de la investigación permitieron validar la utilización de la aplicación como herramienta de apoyo para la estimación de los macronutrientes de los alimentos, siendo de utilidad para la gestión del nivel de glucosa.[Abstract] This paper presents a functionality (skill) for the virtual voice assistant Alexa Amazon, as a support tool for patients with diabetes. The logic of the skill was developed as a bolus calculator for patients, considering a model of counting carbohydrates, fats and proteins consumed. Regarding the interaction, it was implemented considering the dialogue between a waiter and a client, the system can register each one of the foods that the user enters and regarding the number of macronutrients that each one of them contains, respond to the patient the total portions consumed and the percentages corresponding to the normal and square insulin bolus. In addition, a database was integrated where the macronutrients of more than 500 foods are found. The results of the research made it possible to validate the use of the application as a support tool for estimating macronutrients in food, being useful for glucose level management.CYTED; 220RT000

Validation of a New Ankle Brachial Index Measurement System Using Pulse Wave Velocity

Peripheral artery disease (PAD) is a common circulatory disorder characterized by the accumulation of fats, cholesterol, and other substances in the arteries that restrict blood flow to the extremities, especially the legs. The ankle brachial index (ABI) is a highly reliable and valid non-invasive test for diagnosing PAD. However, the traditional method has limitations. These include the time required, the need for Doppler equipment, the training of clinical staff, and patient discomfort. PWV refers to the speed at which an arterial pressure wave propagates along the arteries, and this speed is conditioned by arterial elasticity and stiffness. To address these limitations, we have developed a system that uses electrocardiogram (ECG) and photoplethysmography (PPG) signals to calculate pulse wave velocity (PWV). We propose determining the ABI based on this calculation. Validation was performed on 22 diabetic patients, and the results demonstrate the accuracy of the system, maintaining a margin of ±0.1 compared with the traditional method. This confirms the correlation between PWV and ABI and positions this technique as a promising alternative to overcome some of the limitations of the conventional method

Jornadas Nacionales de Robótica y Bioingeniería 2023: Libro de actas

Las Jornadas de Robótica y Bioingeniería de 2023 tienen lugar en la Escuela Técnica Superior de Ingeniería Industrial de la Universidad Politécnica de IVIadrid, entre los días 14 y 16 de junio de 2023. En este evento propiciado por el Comité Español de Automática (CEA) tiene lugar la celebración conjunta de las XII Jornadas Nacionales de Robótica y el XIV Simposio CEA de Bioingeniería. Las Jornadas Nacionales de Robótica es un evento promovido por el Grupo Temático de Robótica (GTRob) de CEA para dar visibilidad y mostrar las actividades desarrolladas en el ámbito de la investigación y transferencia tecnológica en robótica. Asimismo, el propósito de Simposio de Bioingeniería, que cumple ahora su decimocuarta dicción, es el de proporcionar un espacio de encuentro entre investigadores, desabolladores, personal clínico, alumnos, industriales, profesionales en general e incluso usuarios que realicen su actividad en el ámbito de la bioingeniería. Estos eventos se han celebrado de forma conjunta en la anualidad 2023. Esto ha permitido aunar y congregar un elevado número de participantes tanto de la temática robótica como de bioingeniería (investigadores, profesores, desabolladores y profesionales en general), que ha posibilitado establecer puntos de encuentro, sinergias y colaboraciones entre ambos. El programa de las jornadas aúna comunicaciones científicas de los últimos resultados de investigación obtenidos, por los grupos a nivel español más representativos dentro de la temática de robótica y bioingeniería, así como mesas redondas y conferencias en las que se debatirán los temas de mayor interés en la actualidad. En relación con las comunicaciones científicas presentadas al evento, se ha recibido un total de 46 ponencias, lo que sin duda alguna refleja el alto interés de la comunidad científica en las Jornadas de Robótica y Bioingeniería. Estos trabajos serán expuestos y presentados a lo largo de un total de 10 sesiones, distribuidas durante los diferentes días de las Jornadas. Las temáticas de los trabajos cubren los principales retos científicos relacionados con la robótica y la bioingeniería: robótica aérea, submarina, terrestre, percepción del entorno, manipulación, robótica social, robótica médica, teleoperación, procesamiento de señales biológicos, neurorehabilitación etc. Confiamos, y estamos seguros de ello, que el desarrollo de las jornadas sea completamente productivo no solo para los participantes en las Jornadas que podrán establecer nuevos lazos y relaciones fructíferas entre los diferentes grupos, sino también aquellos investigadores que no hayan podido asistir. Este documento que integra y recoge todas las comunicaciones científicas permitirá un análisis más detallado de cada una de las mismas