VIS-NIR, SWIR and LWIR Imagery for Estimation of Ground Bearing Capacity

Ground bearing capacity has become a relevant concept for site-specific management that aims to protect soil from the compaction and the rutting produced by the indiscriminate use of agricultural and forestry machines. Nevertheless, commonly known techniques for its estimation are cumbersome and time-consuming. In order to alleviate these difficulties, this paper introduces an innovative sensory system based on Visible-Near InfraRed (VIS-NIR), Short-Wave InfraRed (SWIR) and Long-Wave InfraRed (LWIR) imagery and a sequential algorithm that combines a registration procedure, a multi-class SVM classifier, a K-means clustering and a linear regression for estimating the ground bearing capacity. To evaluate the feasibility and capabilities of the presented approach, several experimental tests were carried out in a sandy-loam terrain. The proposed solution offers notable benefits such as its non-invasiveness to the soil, its spatial coverage without the need for exhaustive manual measurements and its real time operation. Therefore, it can be very useful in decision making processes that tend to reduce ground damage during agricultural and forestry operations.The authors acknowledge funding from the European commission in the 7th Framework Programme (CROPS Grant Agreement No. 246252) and partial funding under ROBOCITY2030-III-CM project (Robótica aplicada a la mejora de la calidad de vida de los ciudadanos. Fase III; S2013/MIT-2748), funded by Programa de Actividades I + D en la Comunidad de Madrid and cofunded by Structural Funds of the EU. Héctor Montes also acknowledges support from Universidad Tecnológica de Panamá.We acknowledge support of the publication fee by the CSIC Open Access Publication Support Initiative through its Unit of Information Resources for Research (URICI).CHF 1,620 APC fee funded by the EC FP7 Post-Grant Open Access PilotPeer reviewe

TIRAMISU European Project: Design and Implementation of Tools for Humanitarian Demining

This paper presents the most relevant results of the work done within the framework of TIRAMISU European project (Toolbox Implementation for Removal of Anti-personnel Mines, Submunitions and UXO), by the Centre for Automation and Robotics CAR (CSIC-UPM). This project has been funded by European Union within the Seventh Framework Programme of R&D. In general, the works carried out during this project, currently in effect, have been the design and development of tools for training in search of landmines and other for locating anti-personnel landmines, such as: design and validation of e-tutors for land impact and non-Technical Survey tools, and landmines identification for training of trainee, who will collaborate in humanitarian demining tasks; design and implementation of a training tool to be used with compact metal detectors; design, implementation and evaluation of an intelligent prodder training tool for close-in detection of buried landmines; development of a semi-autonomous and teleoperated system for search and detection of anti-personnel mines, which consists of a hexapod robot and a scanning manipulator arm, that carries a metal detector at its end-effector.This project has been funded by European Union within the Seventh Framework Programme of R&D.Peer reviewe

Reconfiguration of a climbing robot in an all-terrain hexapod robot

This work presents the reconfiguration from a previous climbing robot to an all-terrain robot for applications in outdoor environments. The original robot is a six-legged climbing robot for high payloads. This robot has used special electromagnetic feet in order to support itself on vertical ferromagnetic walls to carry out specific tasks. The reconfigured all-terrain hexapod robot will be able to perform different applications on the ground, for example, as inspection platform for humanitarian demining tasks. In this case, the reconfigured hexapod robot will load a scanning manipulator arm with a specific metal detector as end-effector. With the implementation of the scanning manipulator on the hexapod robot, several tasks about search and localisation of antipersonnel mines would be carried out. The robot legs have a SCARA configuration, which allows low energy consumption when the robot performs trajectories on a quasi-flat terrain.Peer reviewe

Dispositivo para la medición automática del volumen de un fluido que corre por un conducto y el procedimiento para su medición y su posterior vaciado autónomo en función de la cantidad de fluido acumulado

Dispositivo para la medición del volumen de un fluido que corre por un conducto y su posterior vaciado autónomo compuesto por un receptor de líquido (1) y un sensor capacitivo (7) y que se caracteriza porque el receptor de líquido (1) tiene en su interior un elemento central móvil (12) con un obturador (13) para controlar el vaciado del líquido. El procedimiento para la medición y vaciado se caracteriza porque se mide el volumen de fluido Vi en el receptor de líquido (1) con un intervalo T1 hasta que Vi > R1 — ɛ, momento en que se interrumpe el cálculo del flujo relativo de líquido Qi y después del cual el elemento central móvil (12) y el obturador (13) empiecen a emerger, por lo que se empieza a vaciar el receptor de líquido (1), y en el momento en el que Vi ≤ ρ, el obturador (13) detiene el vaciado, y se reinicia el procesoPeer reviewedConsejo Superior de Investigaciones Científicas, Universidad Politécnica de Madrid, Universidad San Pablo CEUA2 Solicitud de patente sin informe sobre el estado de la técnic

Dispositivo para la medición automática del volumen de un fluido que corre por un conducto y el procedimiento para su medición y su posterior vaciado autónomo en función de la cantidad de fluido acumulado

Dispositivo para la medición del volumen de un fluido que corre por un conducto y su posterior vaciado autónomo compuesto por un receptor de líquido (1) y un sensor capacitivo (7) y que se caracteriza porque el receptor de líquido (1) tiene en su interior un elemento central móvil (12) con un obturador (13) para controlar el vaciado del líquido. El procedimiento para la medición y vaciado se caracteriza porque se mide el volumen de fluido Vi en el receptor de líquido (1) con un intervalo T1 hasta que Vi > R1 — ɛ, momento en que se interrumpe el cálculo del flujo relativo de líquido Qi y después del cual el elemento central móvil (12) y el obturador (13) empiecen a emerger, por lo que se empieza a vaciar el receptor de líquido (1), y en el momento en el que Vi ≤ ρ, el obturador (13) detiene el vaciado, y se reinicia el procesoPeer reviewedConsejo Superior de Investigaciones Científicas, Universidad Politécnica de Madrid, Universidad San Pablo CEUB1 Patente sin examen previ

Design of a training tool for improving the use of hand-held detectors in humanitarian demining

Purpose - The purpose of this paper is to introduce the design of a training tool intended to improve deminers' technique during close-in detection tasks. Design/methodology/approach - Following an introduction that highlights the impact of mines and improvised explosive devices (IEDs), and the importance of training for enhancing the safety and the efficiency of the deminers, this paper considers the utilization of a sensory tracking system to study the skill of the hand-held detector expert operators. With the compiled information, some critical performance variables can be extracted, assessed, and quantified, so that they can be used afterwards as reference values for the training task. In a second stage, the sensory tracking system is used for analysing the trainee skills. The experimentation phase aims to test the effectiveness of the elements that compose the sensory system to track the hand-held detector during the training sessions. Findings - The proposed training tool will be able to evaluate the deminers' efficiency during the scanning tasks and will provide important information for improving their competences. Originality/value - This paper highlights the need of introducing emerging technologies for enhancing the current training techniques for deminers and proposes a sensory tracking system that can be successfully utilised for evaluating trainees' performance with hand-held detectors. © Emerald Group Publishing Limited.The authors acknowledge funding from the European Community's Seventh Framework Programme (FP7/2007‐2013 TIRAMISU) under Grant Agreement No. 284747 and partial funding under Robocity2030 S‐0505/DPI‐0176 and FORTUNA A1/039883/11 (Agencia Española de Cooperación Internacional para el Desarrollo – AECID). Dr Roemi Fernández acknowledges support from CSIC under grant JAE‐DOC. Dr Héctor Montes acknowledges support from Universidad Tecnológica de Panamá and from CSIC under grant JAE‐DOC.Peer Reviewe

Multisensory System for the Detection and Localization of Peripheral Subcutaneous Veins

This paper proposes a multisensory system for the detection and localization of peripheral subcutaneous veins, as a first step for achieving automatic robotic insertion of catheters in the near future. The multisensory system is based on the combination of a SWIR (Short-Wave Infrared) camera, a TOF (Time-Of-Flight) camera and a NIR (Near Infrared) lighting source. The associated algorithm consists of two main parts: one devoted to the features extraction from the SWIR image, and another envisaged for the registration of the range data provided by the TOF camera, with the SWIR image and the results of the peripheral veins detection. In this way, the detected subcutaneous veins are mapped onto the 3D reconstructed surface, providing a full representation of the region of interest for the automatic catheter insertion. Several experimental tests were carried out in order to evaluate the capabilities of the presented approach. Preliminary results demonstrate the feasibility of the proposed design and highlight the potential benefits of the solution.Authors acknowledge partial funding from the CSIC Project Robótica y Sensores Para Los Retos Sociales (ROBSEN—PIE 20165E050) and the ROBOCITY203-III-CM Project (Robótica Aplicada a la Mejora de la Calidad de vida de los Ciudadanos. Fase III; S2013/MIT-2748), funded by Programa de Actividades de I + D en la Comunidad de Madrid and cofounded by Structural Funds of the EU. Roemi Fernández acknowledges the financial support from Ministry of Economy, Industry and Competitiveness under the Ramón y Cajal Programme.We acknowledge support by the CSIC Open Access Publication Initiative through its Unit of Information Resources for Research (URICI)

Reference tracking control for non classically actuated robotic systems

Tesis elaborada en la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales de la Universidad Politécnica de Madrid.lV, 266 p. : il., diagr.A pesar de los notorios avances experimentados por la robótica en los últimos 30 años, aún existen ciertos problemas que obstaculizan su completa integración en los sectores productivos de la sociedad, Los robots con ruedas y los robots caminantes son dos de los principales grupos que constituyen los robots móviles. Aunque los robots con ruedas han alcanzado una autonomía bastante satisfactoria, en muchas aplicaciones pueden carecer de la tracción necesaria y sufrir deslizamientos en sus ruedas, especialmente en superficies que presentan un coeficiente de ficción estética pequeño. Los robots con ptas, por su parte, exhiben una mayor movilidad versatilidad que los robots móviles con ruedas, pero están significativamente limitados por las bajas velocidades y los elevados consumos energéticos, lo que restringe notablemente su autonomía. Con el fin de mejorar el rendimiento de los robots móviles actuales, esta Tesis Doctoral se centra en el análisis, diseño y evaluación tanto de estrategias de control como de métodos de actuación no convencionales, que nos permitan incrementar la velocidad y la eficiencia energética delos robots caminantes y mejorar la tracción de los robots con ruedas que se muevan en superficies con un bajo coeficiente de fricción estática. Así pues, los objetivos fundamentales de la tesis son: * La investigación de técnicas de control modernas para el diseño e implementación de controladores no lineales que proporcionen un seguimiento asintótico de las señales de referencia deseadas. * La generación de las señales de referencia utilizando métodos de control de mínima energía y de tiempo óptimo, entre otros. * El diseño de nuevos métodos de actuación no convencionales para robots móviles. * La aplicación de los controladores diseñados para la resolución de los problemas que surgen de la utilización de los métodos de actuación no convencionales.Peer reviewe

Actuador para movimientos de arranque-parada, principalmente en robots caminantes, y el procedimiento para su control

Referencia OEPM: P200201197.-- Fecha de solicitud: 24/05/2002.-- Titular: Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC).Actuador para movimientos de arranque-parada, principalmente en robots caminantes, y el procedimiento para su control (Ver figura en archivo de texto adjunto). Actuador para movimientos de arranque-parada, que se caracteriza porque la conexión cinemática entre el motor (2) y el elemento de trabajo (4) contiene un eslabón móvil (5) conectado a la base (1) y con posibilidad de rotación alrededor del punto de conexión, una corredera (6) que se desliza a lo largo del eslabón móvil (5), y una manivela (7) conectada cinemáticamente con el motor (2) y unida a charnela por medio del dedo (8) con la corredera (6). El procedimiento para su control se caracteriza porque el movimiento del elemento de trabajo (4) se realiza a través del eslabón móvil (5), rotando la manivela (7) con la ayuda del motor (2) y porque las posiciones de arranque y parada están determinadas por el ángulo formado entre la manivela (7) y el eslabón móvil (5).Peer reviewe

Novel Robotic Platforms for the Accurate Sampling and Monitoring of Water Columns

The hydrosphere contains large amounts of suspended particulate material, including living and non-living material that can be found in different compositions and concentrations, and that can be composed of particles of different sizes. The study of this particulate material along water columns plays a key role in understanding a great variety of biological, chemical, and physical processes. This paper presents the conceptual design of two patented robotic platforms that have been conceived for carrying out studies of water properties at desired depths with very high accuracy in the vertical positioning. One platform has been specially designed for operating near to a reservoir bottom, while the other is intended to be used near the surface. Several experimental tests have been conducted in order to validate the proposed approaches.The authors acknowledge partial funding from the CSIC project ANERIS-C “Análisis y desarrollo de una sonda oceanográfica inteligente con capacidad autónoma de obtención de muestras” (Proyecto Intramural Frontera PIF08-015), the CSIC project Robótica y sensores para los retos sociales (ROBSEN-PIE 20165E050) and the ROBOCITY203-III-CM project (Robótica aplicada a la mejora de la calidad de vida de los ciudadanos. Fase III; S2013/MIT-2748), funded by Programa de Actividades de I + D en la Comunidad de Madrid and cofounded by Structural Funds of the EU. Roemi Fernández acknowledges the financial support from the Ministry of Economy and Competitiveness under the Ramón y Cajal Programme. We acknowledge support by the CSIC Open Access Publication Initiative through its Unit of Information Resources for Research (URICI)