Motion planning of a climbing parallel robot

This paper proposes a novel application of the Stewart–Gough parallel platform as a climbing robot and its kinematics control to climb through long structures describing unknown spatial trajectories, such as palm trunks, tubes, etc. First, the description and design of the climbing parallel robot is presented. Second, the inverse and forward kinematics analysis of a mobile six-degrees-of-freedom parallel robot is described, based on spatial constraint formulation. Finally, the gait pattern and the climbing strategy of the parallel robot is described. The information from this research is being used in an actual climbing parallel robot design at Miguel Hernández University of Elche (Alicante), Spain.This paper was recommended for publication by Associate Editor M. Shoham and Editor I. Walker upon evaluation of the reviewers’ comments. This work was supported by the Spanish Ministry of Education and Culture under Project 1FD1997-1338

Mejoras en la patente principal P200201666: “Robot paralelo trepador y deslizante para trabajos en estructuras y superficies”.

Número de publicación: 2 253 960 Número de solicitud: 200302920La presente invención se refiere a un robot submarino de estructura paralela consistente en la mejora o desarrollo de la patente principal P200201666: “Robot paralelo trepador y deslizante para trabajos en estructuras y superficies” a la navegación teleoperada bajo el agua. El desarrollo que se presenta consiste en adosar a cada anillo del robot (1) y (2) las aletas (7) para el control de la estabilidad y la navegación bajo el agua. El robot submarino, dispone de motores impulsores (4) que van ensamblados en los anillos (1) y (2) y que le permiten propulsarse, así como brazos manipuladores (9) más un sistema de control por computador alojado en los anillos (1) y (2).Universidad Politécnica de CartagenaUniversidad Politécnica de Madri

Avances en el desarrollo de un robot trepador de estructuras cilíndricas

En este artículo se presentan los avances alcanzados en la realización de un segundo prototipo para el diseño de un robot trepador sobre estructuras cilíndricas alargadas. Se ha realizado un nuevo diseño que posibilita un control más robusto de la estructura mecánica así como una mejor y adecuada maniobrabilidad. Asimismo se presenta el algoritmo utilizado para el control de trayectorias en tiempo real basado en la medida estimada del centro de la estructura cilíndrica por la que asciende el robot mediante el empleo de unos sensores de ultrasonidos en cada una de las bases del robot.El trabajo presentado en este artículo se ha realizado gracias a la financiación aportada por el Ministerio de Educación y Cultura (Dirección General de Enseñanza Superior e Investigación Científica) para el desarrollo del proyecto de investigación ‘Robot Trepador para mantenimiento de palmerales y de estructuras cilíndricas alargadas’ 1FD1997-1338

Emulación del sistema músculo-esqueletal y el control de movimiento en una plataforma experimental

Muchos fisiólogos han observado que el músculo humano o animal es una especie de tejido elástico (como un muelle) con componentes contráctiles, los cuales dan una longitud de umbral modificable neuralmente para el desarrollo de fuerzas. La determinación de las fuerzas del músculo durante el movimiento no es solamente esencial para el análisis de las cargas internas que actúan en los huesos y articulaciones, si no que también contribuyen ha entender más profundamente los controladores neuronales. Los sistemas de control biológicos han sido estudiados como una posible inspiración para la construción de controladores de sistemas robóticos. En este trabajo, se diseño e implemento un sistema biomecánico que tiene propiedades mécanicas casi similares a las de un brazo humano o animal. En este sistema se implementaron modelos matemáticos del músculo biológico, para la generación de fuerzas en el músculo esqueletal total. Además, se desarrollo una red cortical para el control de movimientos voluntarios con restricciones neurofisiológicas y psicofísicas motoras. El controlador neuronal es propuesto para realizar el seguimiento de trajectorias deseadas en la articulación de un simple eslabón controlado por un par de actuadores agonista-antagonista con propiedades musculares. El sistema es capaz de ejecutar movimientos de alcance voluntarios, con perfiles de velocidad en forma de campana bajo perturbaciones. Los resultados experimentales muestran que el sistema presenta las propiedades básicas del músculoesqueletal las cuales son las relaciones fuerza-longitud y fuerza-velocidad. El controlador neuronal permite controlar los movimientos deseados y compesar las fuerzas externas.Se agradece el apoyo recibido por los miembros del grupo de investigación de Neurotecnología, Control y Robótica (NEUROCOR) del departamento de Ingeniería de Sistemas y Automática de la Universidad Politécnica de Cartagena. Este trabajo fue financiado en parte por la CICYTTIC99- 0446-C02-01, y por el proyecto SYNERAGH - BRE2-CT980797 BRITE EURAM- de Investigación Básica

Internet of medical things. Measurement of respiratory dynamics using wearable sensors in post-COVID-19 patients

Respiratory dynamics; Post-COVID-19 condition; Respiratory rateDinàmica respiratòria; Condició post-COVID-19; Freqüència respiratòriaDinámica respiratoria; Condición post-COVID-19; Frecuencia respiratoriaNowadays, the measurement of respiratory dynamics is underrated at clinical setting and in the daily life of a subject, still representing a challenge from a technical and medical point of view. In this article we propose a concept to measure some of its parameters, such as the respiratory rate (RR), using four inertial sensors. Two different experiments were performed to validate the concept. We analyzed the most suitable placement of each sensor to assess those features and studied the reliability of the system to measure abnormal parameters of respiration (tachypnea, bradypnea and breath holding). Finally, we measured post-COVID-19 patients, some of them with breath alterations after more than a year of the diagnosis. Experimental results showed that the proposed system could be potentially used to measure the respiratory dynamics at clinical setting. Moreover, while RR can be easily calculated by any sensor, other parameters need to be measured with a sensor in a particular position.Hoy en día la medición de la dinámica respiratoria está infravalorada en el ámbito clínico y en la vida diaria de un sujeto ,y sigue representando un reto desde el punto de vista técnico y médico. En este artículo proponemos un concepto para medir algunos de sus parámetros, como la frecuencia respiratoria (FR), utilizando cuatro sensore sinerciales. Se realizaron dos experimentos diferentes para validar el concepto. Analizamos la colocación más adecuada de cada sensor para evaluar esas características y estudiamos la fiabilidad del sistema para medir parámetros anormales de la respiración (taquipnea, bradipnea y retención de la respiración). Por último, realizamos mediciones en pacientes pos COVID-19, algunos de ellos con alteraciones respiratorias después de más de un año del diagnóstico. Los resultados experimentales mostraron que el sistema propuesto podría utilizarse potencialmente para medir la dinámica respiratoria en el ámbito clínico. Además, mientras que la FR puede calcularse fácilmente con cualquier sensor, otros parámetros deben medirse con un sensor en una posición determinada.This research was partially funding by RoboCity2030-DIHCM Madrid Robotics Digital Innovation Hub (“Robotica aplicada a la mejora de la calidad de vida de los ciudadanos, Fase IV”; S2018/NMT-4331), funded by “Programas de Actividades I+D en la Comunidad de Madrid” and cofunded by Structural Funds of the EU. J. Benito-Leon is supported by the National Institutes of ´ Health, Bethesda, MD, USA (NINDS # R01 NS39422), the European Commission (grant ICT-2011-287739, NeuroTREMOR), the Ministry of Economy and Competitiveness (grant RTC2015-3967-1, NetMD—platform for the tracking of movement disorder), and the Spanish Health Research Agency (grant FIS PI12/01602 and grant FIS PI16/00451)

Herramientas para la simulación de plataformas paralelas usadas como robots trepadores

Se presenta en este informe una serie de herramientas de dinámica computacional desarrolladas con el fin de analizar el comportamiento cinemático y dinámico de plataformas Steward, utilizadas como robots trepadores. Estas herramientas se engloban dentro de un proyecto de simulación de entornos virtuales que permita el análisis y diseño de este tipo de estructuras y su interacción con el entorno, así como el estudio de diversas estrategias de control y el guiado sensorial del robot. (PREMIO RECIBIDO A LA MEJOR PONENCIA DEL CONGRESO.)El proyecto TREPA está siendo desarrollado gracias al apoyo de la Asociación de Palmereros de Elche y las empresas Lar Meridional S.L. y Tamegar. S.L., seleccionadas para la fabricación del primer prototip

Diseño mecatrónico de un dedo antropomórfico. Parte I: mecánica

En este trabajo, presentamos el diseño de un propotipo de un dedo antropomórfico. La meta principal perseguida durante el desarrollo del dedo artificial ha sido el de diseñar un sistema ligero y pequeño con cinemática antropomorfa, el cual fuera fácil de reproducir e integrarlo a pequeñas manos robots. El artículo describe las características cinemática y estructural del dedo. El sistema de actuación que emula el sistema muscular del dedo es representado por un sistema de transmisión basado por tendones y motores de corriente continua. El dedo antropomorfo diseñado presenta dos grados de libertad. Cada eslabón del dedo tiene asociado dos tendones (agonista/ antagonista). El primero es causante de la flexión del dedo y el segundo de la extensión del mismo. El propósito de diseñar un dedo robot antropomorfo es la de poder demostrar y validar controladores neuronales basados en modelos neurobiológicos.Se agradece el apoyo recibido por los miembros del grupo de investigación de Neurotecnología, Control y Robótica (NEUROCOR) del departamento de Ingeniería de Sistemas y Automática de la Universidad Politécnica de Cartagena. Este trabajo fue financiado en parte por la CICYTTIC99- 0446-C02-01, y por el proyecto SYNERAGH - BRE2-CT980797 BRITE EURAM- de Investigación Básica

An Intelligent Algorithm for Decision Making System and Control of the GEMMA Guide Paradigm Using the Fuzzy Petri Nets Approach

The aim of this article is to present the fuzzy Petri net algorithm and its implementation on the Guide d’etude des modes de marche et d’arrêt (GEMMA) guide paradigm. Additionally, this article presents a brief description of the GEMMA guide paradigm, the fuzzy logic approach, the Petri nets theory, and fuzzy Petri nets. Each algorithm is intended for a specific set of transitions, depending on their essential conditions. All these algorithms generate intelligent and safe control of the GEMMA guide paradigm in order to have the best control system for the machine. Moreover, the algorithms are able to make the best decision automatically depending on the machine’s situation and condition, something that allows the machine to be placed in the appropriate mode for each situation. The results show that the different fuzzy Petri net algorithms were working properly for the GEMMA guide paradigm and provided a proper solution for the automation of production systems