Learning Quasi-Static 3D Models of Markerless Deformable Linear Objects for Bimanual Robotic Manipulation

The robotic manipulation of Deformable Linear Objects (DLOs) is a vital and challenging task that is important in many practical applications. Classical model-based approaches to this problem require an accurate model to capture how robot motions affect the deformation of the DLO. Nowadays, data-driven models offer the best tradeoff between quality and computation time. This paper analyzes several learning-based 3D models of the DLO and proposes a new one based on the Transformer architecture that achieves superior accuracy, even on the DLOs of different lengths, thanks to the proposed scaling method. Moreover, we introduce a data augmentation technique, which improves the prediction performance of almost all considered DLO data-driven models. Thanks to this technique, even a simple Multilayer Perceptron (MLP) achieves close to state-of-the-art performance while being significantly faster to evaluate. In the experiments, we compare the performance of the learning-based 3D models of the DLO on several challenging datasets quantitatively and demonstrate their applicability in the task of shaping a DLO.Comment: Under review for IEEE Robotics and Automation Letter

Deformable Linear Objects Manipulation With Online Model Parameters Estimation

Manipulating deformable linear objects (DLOs) is a challenging task for a robotic system due to their unpredictable configuration, high-dimensional state space and complex nonlinear dynamics. This letter presents a framework addressing the manipulation of DLOs, specifically targeting the model-based shape control task with the simultaneous online gradient-based estimation of model parameters. In the proposed framework, a neural network is trained to mimic the DLO dynamics using the data generated with an analytical DLO model for a broad spectrum of its parameters. The neural network-based DLO model is conditioned on these parameters and employed in an online phase to perform the shape control task by estimating the optimal manipulative action through a gradient-based procedure. In parallel, gradient-based optimization is used to adapt the DLO model parameters to make the neural network-based model better capture the dynamics of the real-world DLO being manipulated and match the observed deformations. To assess its effectiveness, the framework is tested across a variety of DLOs, surfaces, and target shapes in a series of experiments. The results of these experiments demonstrate the validity and efficiency of the proposed methodology compared to existing methods

Hybrid surgery - new possibilities for surgical treatment of chronic lower extremity ischaemia in patients in poor general condition. One year of observation

Background. The aim of this paper was the assessment of the effectiveness of concurrent endovascular angioplasty with stenting and classic "open" surgery in patients in poor general condition with numerous cardiovascular and respiratory risk factors, during one year of observation. Material and methods. The study group consisted of 43 persons (68.2% men and 31.8% women, with an average age of 63.7 years), selected from 56 patients operated on in our clinic in 2007, in which simultaneous surgery with use of "C" arm was carried out. All operations were performed in elective mode. During initial evaluation of all patients, the ankle-brachial pressure index (ABPI) was measured and - for assessment of intermittent claudication distance — walking test was performed with a runway velocity 3.4 km/h, if possible (patients with resting pains were excluded). All patients were qualified for surgery by a cardiologist; their average EF was 41.3%. The frequency of co-morbidities in this group was: ischaemic heart disease 58%, previous myocardial infarction 16%, previous CABG or PTCA 12%, diabetes 33%, chronic kidney disease 7%, cerebral vascular diseases 47%, arrhythmia 14%, and hypertension 67%. According to these co-morbidities, patients were qualified by an anaesthesiologist to ASA groups as follows: ASA I - 5%, ASA II - 43%, ASA II/III - 16%, ASA III - 30%, and ASA IV - 9%. The patients were operated on under local anaesthesia. In all of them endovascular angioplasty with or without stenting of the iliac artery was done and then, after improving arterial low, the classic operation was performed - outflow angioplasty of common femoral and deep femoral artery or femoropopliteal bypass, as needed. If there was not satisfactory arterial flow to the ischaemic extremity, and concurrent stenosis of br>opposite iliac artery was present, endovascular dilation of this artery ("flow donor") was performed and next non-anatomical suprapubic crossover femorofemoral bypass was carried out. The average duration of a single operation was 1 h 48 min. Results. Of the 43 operations performed, in 1 case (2.3%) it was necessary to make an intraoperative change to the classic technique; an iliofemoral bypass was carried out in the first case because of a breakage of the external iliac artery during balloon angioplasty. In 2 cases (3.5%) scheduled amputation was performed, at shin level in 1 case (1.7%) and at forefoot level in 1 case (1.7%). All patients were discharged in good general condition and with considerable improvement of perfusion in the operated leg, with a recommendation of taking oral antiplatelet and hypolipaemic medications. During postoperative follow up in 43 patients, ankle-brachial pressure index (ABPI) was measured and walking test on a running track was performed. The average objective preoperative distance of claudication was 49.09 m, and during the postoperative year it increased to an average of 358.38 m; in patients with critical ischaemia the resting and nocturnal pain has withdrawn, and the distance of claudication has increased to an average of 120 m. The average value of ABPI in the whole group before surgery was 0.315, and at the end of first postoperative year it has increased to 0.87. Conclusions. Early results of the study show the great effectiveness of hybrid surgery, especially in patients with numerous co-morbidities limiting the possibilities of "open" revascularisation. In one year of observation, it has been shown that the obtained postoperative improvement of blood supply in the operated extremity is maintained at a constant satisfactory level, and that the clinical effect of this treatment was good.Wstęp. Celem pracy jest ocena skuteczności jednoczasowej wewnątrznaczyniowej angioplastyki ze stentowaniem naczyń połączonej z operacją klasyczną - otwartą - u chorych z licznymi obciążeniami krążeniowo- oddechowymi na podstawie wykonanych badań kontrolnych w rocznej obserwacji. Materiał i metody. Badaniem objęto grupę 43 chorych spośród 56 operowanych jednoczasowo z użyciem ramienia C w klinice autorów niniejszej pracy w 2007 roku. U chorych wykonano wewnątrznaczyniową angioplastykę i stentowanie tętnicy biodrowej, a po uzyskaniu dobrego napływu krwi przeprowadzono klasyczny zabieg operacyjny - w zależności od potrzeb angioplastyka odpływowa tętnicy udowej wspólnej i głębokiej uda, ewentualnie przęsło udowo-podkolanowe. W przypadku, kiedy nie można było uzyskać napływu biodrowego po stronie kończyny niedokrwionej, a jednoczasowo stwierdzano zwężenie tętnicy biodrowej po drugiej stronie, wykonywano wewnątrznaczyniowe poszerzenie zwężonej tętnicy biodrowej (dawcy napływu krwi) i ekstraanatomiczne skrzyżowane przęsło nadłonowe. Grupę stanowiło 68,2% mężczyzn i 31,8% kobiet, średni wiek pacjentów wynosił 63,7 roku. Wszystkich chorych operowano w trybie planowym. W trakcie kwalifikacji do zabiegu u wszystkich pacjentów wykonywano badanie ABPI oraz - jeżeli było tylko możliwe (wyłączono chorych z bólami spoczynkowymi) - test marszowy na bieżni przy prędkości 3,4 km/h w celu obiektywnej oceny chromania przestankowego. Wszystkich pacjentów zakwalifikowano do leczenia operacyjnego po konsultacji kardiologicznej, średnia wartość frakcji (EF) wyrzutowej wynosiła 41,3%. Odnotowano następujące schorzenia współistniejące w badanej grupie: choroba niedokrwienna serca (58% chorych), wcześniej wykonane CABG lub PTCA (12% chorych), zawał serca (16% chorych), cukrzyca (33% chorych), choroby przewlekłe nerek (7% chorych), schorzenia pochodzenia naczyniowo-mózgowego (47% chorych), zaburzenia rytmu (14% chorych), nadciśnienie tętnicze (67% chorych). Na podstawie schorzeń współistniejących i po konsultacji anestezjologicznej pacjentów sklasyfikowano do grup ASA: ASA I - 5%, ASA II - 43%, ASA II/III - 16%, ASA III - 30%, ASA IV - 9%. U wszystkich chorych zabieg przeprowadzono w znieczuleniu przewodowym. Wyniki. Spośród 43 przeprowadzonych zabiegów w 1 przypadku (2,3%) doszło do konwersji do zabiegu klasycznego: przęsła biodrowo-udowego z powodu pęknięcia tętnicy biodrowej zewnętrznej podczas angioplastyki balonowej tej tętnicy. W dwóch przypadkach (4,6%) wykonano planowe amputacje: na poziomie goleni (1 chory, 2,3%) i przodostopia (1 chory, 2,3%). Średni czas zabiegu wynosił 1,48 godziny. Wszystkich chorych wypisano ze szpitala z dobrze ukrwioną kończyną operowaną i zaleceniami przyjmowania leków przeciwpłytkowych i hipolipemizujących. Podczas rocznej obserwacji u 43 chorych wykonano kontrolne badanie ABPI oraz kontrolny test na bieżni. Średni obiektywny dystans chromania przed zabiegiem operacyjnym wynosił 49,09 m, a w okresie pooperacyjnym w kontrolnych badaniach przeprowadzonych po roku dystans wydłużył się do wartości średniej 358,8. U chorych z krytycznym niedokrwieniem wycofały się bóle stałe kończyny i dystans chromania wynosił średnio 120 m. Średni wskaźnik ABPI przed zabiegiem wynosił 0,315, a po zabiegu operacyjnym w badaniach kontrolnych po roku jego wartość średnia wynosiła 0,87. Wnioski. Uzyskane wyniki wykazują wysoką skuteczność przeprowadzonych zabiegów hybrydowych szczególnie u pacjentów obciążonych licznymi schorzeniami współistniejącymi, które ograniczają możliwość rewaskularyzacji metodą otwartą. Jednocześnie wyniki odległe w obserwacji rocznej wskazują na utrzymywanie się uzyskanych parametrów na stałym, zadawalającym poziomie

Metal concentrations in hair of patients with various head and neck cancers as a diagnostic aid

Head and neck cancers are one of the most frequent cancers worldwide. This paper attempts to evaluate disturbances of homeostasis of the necessary elements (calcium, magnesium, zinc, copper, iron, manganese) and changes in the levels of toxic metals (lead, cadmium, cobalt, chromium VI) in hair of patients with head and neck cancers, as well as people without a diagnosed neoplastic disease. In order to quantify the necessary elements and toxic metals, a method using ICP-MS and ICP-OES techniques had been developed and validated. The studies have shown that patients with head and neck cancer used to drink alcohol and smoked much more frequently than healthy individuals, both in the past and presently. Statistically significant differences in concentrations of average metal content in the group of patients with head and neck cancers compared to the control group were confirmed. Significant differences in metal content between the group of patients with head and neck cancers and healthy individuals were found which enabled distinguishing between the study groups. To this end, a more advanced statistical tool, i.e. chemometrics, was used. The conducted research analyses and the use of advanced statistical techniques confirm the benefits of using alternative material to distinguish the patients with head and neck cancers from the healthy individuals

Teaching Autonomous Systems Hands-On: Leveraging Modular Small-Scale Hardware in the Robotics Classroom

Although robotics courses are well established in higher education, the courses often focus on theory and sometimes lack the systematic coverage of the techniques involved in developing, deploying, and applying software to real hardware. Additionally, most hardware platforms for robotics teaching are low-level toys aimed at younger students at middle-school levels. To address this gap, an autonomous vehicle hardware platform, called F1TENTH, is developed for teaching autonomous systems hands-on. This article describes the teaching modules and software stack for teaching at various educational levels with the theme of "racing" and competitions that replace exams. The F1TENTH vehicles offer a modular hardware platform and its related software for teaching the fundamentals of autonomous driving algorithms. From basic reactive methods to advanced planning algorithms, the teaching modules enhance students' computational thinking through autonomous driving with the F1TENTH vehicle. The F1TENTH car fills the gap between research platforms and low-end toy cars and offers hands-on experience in learning the topics in autonomous systems. Four universities have adopted the teaching modules for their semester-long undergraduate and graduate courses for multiple years. Student feedback is used to analyze the effectiveness of the F1TENTH platform. More than 80% of the students strongly agree that the hardware platform and modules greatly motivate their learning, and more than 70% of the students strongly agree that the hardware-enhanced their understanding of the subjects. The survey results show that more than 80% of the students strongly agree that the competitions motivate them for the course.Comment: 15 pages, 12 figures, 3 table

Contemporary Dilemmas of Management

Praca recenzowana / Peer-reviewed paperThe presented publication contains the articles maintaining widely understood problem of Organization Management. The notion of Management demands nowadays to undertook the interpretation of many important questions, such as: the way of influencing inferiors, the values commonly shared by random community, importance of culture, role of information, communication problems as a source of ideas concerning possible improvement of enterprise functioning effectiveness and marketing actions

Molecular EPISTOP, a comprehensive multi-omic analysis of blood from Tuberous Sclerosis Complex infants age birth to two years

We present a comprehensive multi-omic analysis of the EPISTOP prospective clinical trial of early intervention with vigabatrin for pre-symptomatic epilepsy treatment in Tuberous Sclerosis Complex (TSC), in which 93 infants with TSC were followed from birth to age 2 years, seeking biomarkers of epilepsy development. Vigabatrin had profound effects on many metabolites, increasing serum deoxycytidine monophosphate (dCMP) levels 52-fold. Most serum proteins and metabolites, and blood RNA species showed significant change with age. Thirty-nine proteins, metabolites, and genes showed significant differences between age-matched control and TSC infants. Six also showed a progressive difference in expression between control, TSC without epilepsy, and TSC with epilepsy groups. A multivariate approach using enrollment samples identified multiple 3-variable predictors of epilepsy, with the best having a positive predictive value of 0.987. This rich dataset will enable further discovery and analysis of developmental effects, and associations with seizure development in TSC.</p

Państwo, gospodarka, społeczeństwo w integrującej się Europie TOM 2

Ze wstępu: "Sekcja Zarządzania i Marketingu w ramach III Międzynarodowej Konferencji organizowanej przez Krakowską Szkołę Wyższą im. A. F. Modrzewskiego obradowała pod hasłem „Zarządzanie i marketing w procesie globalizacji”. Zarówno procesy globalizacji, jak i integracji obejmują szerokie spektrum przemian we wszystkich dziedzinach życia, do czego nawiązuje tytuł konferencji. Globalizacja jest procesem niekontrolowanym lub kontrolowanym tylko w niewielkim stopniu, integracja zaś podlega kontroli integrujących się państw, zależy od ich woli. Integracja jest łączeniem się mniejszych struktur w większe, dostosowaniem norm, otwarciem na współpracę. Globalizacja wynika przede wszystkim z postępu technicznego, który ułatwił wymianę informacji w skali całego globu. Globalizacja prowadzi w swej konsekwencji do umiędzynarodowienia działalności gospodarczej. Wynalazki z dziedziny multimediów i przetwarzania danych pozwalają przekraczać wiele barier w dziedzinie ekonomii, socjologii, kultury, techniki. W wielu przypadkach może to osłabiać działanie administracji państwowych i programów rządowych kreujących politykę gospodarczą państwa. Szczególnego tempa globalizacja nabiera na rynku finansowym, gdzie wiele produktów czy usług ma niematerialny charakter."(...