Revista Iberoamericana de Automática e Informática - Vol 14, No 4 (2017)
Tabla de contenidos
Artículos
- Control en Estaciones Depuradoras de Aguas Residuales: Estado actual y perspectivas
- Estado del Arte en Neurotecnologías para la Asistencia y la Rehabilitación en España: Tecnologías Fundamentales
- Estado del Arte en Neurotecnologías para la Asistencia y la Rehabilitación en España: Tecnologías Auxiliares, Trasferencia Tecnológica y Aplicación Clínica
- Nuevo Enfoque para la Clasificación de Señales EEG usando la Varianza de la Diferencia entre las Clases de un Clasificador Bayesiano
- Selección de Canales en Sistemas BCI basados en Potenciales P300 mediante Inteligencia de Enjambre
- Metodología de Evaluación de Eye-trackers como Dispositivos de Acceso Alternativo para Personas con Parálisis Cerebral
- Aplicación de las Máquinas de Soporte Vectorial (SVM) al diagnóstico clínico de la Enfermedad de Párkinson y el Temblor Esencial
- Identificación de Tareas Isométricas y Dinámicas del Miembro Superior Basada en EMG de Alta Densidad
- ParaTrough v1.0: Librería en Modelica para Simulación de Plantas Termosolares
- Diseño de Herramientas Didácticas Enfocadas al Aprendizaje de Sistemas de Control Utilizando Instrumentación Virtual
- Regulacion Saturada con Ganancia Variable Derivativa de Robots Manipuladores
- Implementación del Algoritmo Sünter-Clare en un Convertidor Matricial 3x3
- Simulación de Plataformas Robóticas de Movimiento para Aplicaciones de Realidad Virtual Mediante Filtros Digitales
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Item type: Artículo , Access status: Abierto , Control en Estaciones Depuradoras de Aguas Residuales: Estado actual y perspectivas(Universitat Politècnica de València, 2017-11-08) Vilanova, Ramón; Santín, Ignacio; Pedret, Carles; Ministerio de Economía y Competitividad[ES] Este trabajo constituye la segunda parte de una revisión de la problemática del control de estaciones depuradoras de aguas residuales (EDAR) para el tratamiento de agua residual urbana. Después de haber presentado en la primera parte las perspectivas correspondientes al modelado y simulación, en esta segunda parte nos centramos en el control de las mismas. Esta depuración se realiza, mayoritariamente, mediante procesos biológicos, concretamente, mediante el denominado proceso de fangos activados. El hecho de tratar con un proceso biológico conlleva una elevada complejidad tanto desde el punto de vista de modelado como, por supuesto, de control. Se revisa el control de EDAR desde su perspectiva histórica, como de los lazos de control más usuales, problemáticas que presentan y algunas de las soluciones propuestas. Se realiza también una revisión de la aplicación de las diferentes técnicas de control catalogándolas de acuerdo a su filosofía. Para terminar se ofrece una visión de las tendencia actuales y perspectivas de desarrollos futuros.Item type: Artículo , Access status: Abierto , Aplicación de las Máquinas de Soporte Vectorial (SVM) al diagnóstico clínico de la Enfermedad de Párkinson y el Temblor Esencial(Universitat Politècnica de València, 2017-11-08) González, Roberto; Barrientos, Antonio; Toapanta, Marcelo; Cerro, Jaime del; Centro de Referencia Estatal de Autonomía Personal y Ayudas Técnicas[ES] Los enfermos de Párkinson (EP) y de temblor esencial (TE) suponen un porcentaje importante de la casuística clínica en los trastornos del movimiento, que impiden a los sujetos afectados el llevar una vida normal, produciendo discapacidad física y una no menos importante exclusión social en muchos de los casos. Las vías de tratamiento son dispares, de ahí que sea crítico acertar con precisión en el diagnóstico en las etapas iniciales de la enfermedad. Hasta la actualidad, los profesionales y expertos en medicina, utilizan unas escalas cualitativas para diferenciar la patología y su grado de afectación. Dichas escalas también se utilizan para efectuar un seguimiento clínico y registrar la historia del paciente. En este trabajo se propone la utilización de clasificadores binarios centrados en las Máquinas de Soporte Vectorial (SVM) para obtener un diagnóstico diferencial entre las dos patologías de temblor mencionadas.Item type: Artículo , Access status: Abierto , Identificación de Tareas Isométricas y Dinámicas del Miembro Superior Basada en EMG de Alta Densidad(Universitat Politècnica de València, 2017-11-08) Rojas-Martínez, Mónica; Alonso, Joan F.; Jordanic, Mislav; Romero, Sergio; Mañanas, Miguel A.; Ministerio de Economía, Industria y Competitividad[EN] Identification of tasks and estimation of volitional movement based on electromyography (EMG) constitute a known problem that involves different areas in the field of expert systems and particularly pattern recognition, with many possible applications in assistive and rehabilitation devices. The obtained information can be very useful to control exoskeletons or robots used in active rehabilitation processes. The emerging technology of high-density electromyography (HD-EMG) opens up new possibilities to extract neural information, and it has already been reported that the spatial distribution of HD-EMG intensity maps is a valuable feature in the identification of isometric tasks. This study explores the use of the spatial distribution of myoelectric activity and carries out a task identification during dynamic exercises at different velocities which are much closer to the ones commonly used during therapy. To this end, HD-EMG signals were recorded in a group of healthy subjects while performing a set of isometric and dynamic upper limb tasks. The results show that spatial distribution is a very useful feature in the identification not only of isometric contractions but also of dynamic contractions, so it can be very useful to improve the control of rehabilitation devices, making it more natural and permitting to adapt better to the user.Item type: Artículo , Access status: Abierto , Regulacion Saturada con Ganancia Variable Derivativa de Robots Manipuladores(Universitat Politècnica de València, 2017-11-08) Limón-Díaz, Miguel A.; Reyes-Cortés, Fernando; González-Galván, Emilio J.; Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología, México[EN] In this paper a family with a large number of hyperbolictype saturated regulators for robot manipulators, was presented. The proposed regulators consider a constant proportional gain while the derivative variable gain is self-tuned according to a function that depends on the position error, speed of motion and a damping factor, in order to modify the velocity of the transient response of the robot. The derivative control with variable gain enables reduced overshots, oscillations and ripple, enabling a smooth arrival to the steady state. The paper also proposes a strict Lyapunov function which enables the demonstration of asymptotic global stability of the closed-loop equation. In order to illustrate the performance and functionality of the proposed family of control schemes, an experimental comparison between seven control schemes was implemented. Five of these control schemes belong to the proposed family while two additional control schemes are well-known strategies such as the proportional-derivative (PD) and hyperbolic tangent (Tanh) control schemes. The experiments were performed by using a three degree-of-freedom, direct-drive robot manipulator.Item type: Artículo , Access status: Abierto , Implementación del Algoritmo Sünter-Clare en un Convertidor Matricial 3x3(Universitat Politècnica de València, 2017-11-08) Ortiz Colín, Eliher A.; Hernández González, Ilver H.; Rodríguez Rivas, Jaime J.; Carranza Castillo, Óscar; Ortega González, Rubén; Morales Caporal, Roberto; Instituto Politécnico Nacional, México[EN] This paper presents the direct and easy way to implement digitally a Sünter-Clare modulation algorithm for a 7.5 KVA, three-wires, matrix converter. This modulation algorithm is used to calculate 3x3 matrix converter duty cycles to produce constant output voltage and frequency signals. The Sünter-Clare modulation algorithm recalculates switching patterns and switching times every sampling period in order to compensate the input voltage and frequency variations. This algorithm is defined in terms of the three-phase input and the output reference voltages at each sampling instant and is convenient for closed loop operations when the input voltage and frequency are variable in time as in the variable speed wind generation system. The experimental control setup is comprised of a field programmable gate array board, a digital signal processor and a graphics interface board.Item type: Artículo , Access status: Abierto , Estado del Arte en Neurotecnologías para la Asistencia y la Rehabilitación en España: Tecnologías Fundamentales(Universitat Politècnica de València, 2017-11-08) Barrios, Luis J.; Hornero, Roberto; Pérez-Turiel, Javier; Pons, José L.; Vidal, Joan; Azorín, José M.; Ministerio de Economía y Competitividad[EN] Neurotechnologies are those technologies aimed to study the nervous system, or to improve its function. These technologies expand the range of treatments for rehabilitating damaged functions and provide new healthcare solutions for the functions that have been lost. This paper reviews the rehabilitation and assistance neurotechnologies, mainly for motor disorders, it introduces a taxonomy that facilitates the systematic review, and it shows recent progresses made in Spain in the investigation, development, and application of their fundamental technologies.Item type: Artículo , Access status: Abierto , Nuevo Enfoque para la Clasificación de Señales EEG usando la Varianza de la Diferencia entre las Clases de un Clasificador Bayesiano(Universitat Politècnica de València, 2017-11-08) Botelho, Thomaz R.; Soprani, Douglas; Rodrigues, Camila; Ferreira, André; Frizera, Anselmo; Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico, Brasil; Coordenaçao de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior, Brasil; Fundação de Amparo à Pesquisa e Inovação do Espírito Santo, Brasil[ES] Los avances en robótica de rehabilitación están beneficiando en gran medida a los pacientes con discapacidad física. Los dispositivos de asistencia y rehabilitación pueden basar su funcionamiento en información fisiológica de los músculos y del cerebro a través de electromiografía (EMG) y electroencefalografía (EEG), para detectar la intención de movimiento de los usuarios. En este trabajo se presenta una propuesta de interfaz multimodal para la adquisición, sincronización y procesamiento de señales EEG y de sensores inerciales, para ser aplicada en tareas de rehabilitación con exoesqueletos robóticos. Se realizaron experimentos con individuos sanos con el objetivo de analizar la intención de movimiento, la activación muscular e inicio de movimiento durante los movimientos de extensión de la rodilla. Esta propuesta es un nuevo enfoque para la clasificación de señales EEG usando un clasificador bayesiano tomando en cuenta la varianza de la diferencia entre las clases usadas. El aporte de este trabajo se sustenta con los resultados que muestran un incremento del 30% en la precisión de clasificación con señales EEG en comparación con los enfoques tradicionales de clasificación, en un análisis off-line para el reconocimiento de la intención de movimiento de los miembros inferiores.Item type: Artículo , Access status: Abierto , Selección de Canales en Sistemas BCI basados en Potenciales P300 mediante Inteligencia de Enjambre(Universitat Politècnica de València, 2017-11-08) Martínez-Cagigal, V.; Hornero, R.; Ministerio de Economía y Competitividad; European Regional Development Fund; Junta de Castilla y León; Universidad de Valladolid[ES] Los sistemas Brain-Computer Interface (BCI) se definen como sistemas de comunicación que monitorizan la actividad cerebral y traducen determinadas características, correspondientes a las intenciones del usuario, en comandos de control de un dispositivo. La selección de canales en los sistemas BCI es fundamental para evitar el sobre-entrenamiento del clasificador, reducir la carga computacional y aumentar la comodidad del usuario. A pesar de que se han desarrollado varios algoritmos con anterioridad para tal fin, las metaheurísticas basadas en inteligencia de enjambre aún no han sido suficientemente explotadas en los sistemas BCI basados en potenciales P300. En este estudio se muestra una comparativa entre cinco métodos de enjambre, basados en el comportamiento de sistemas biológicos, aplicados con el objetivo de optimizar la selección de canales en este tipo de sistemas. Los métodos se han evaluado sobre la base de datos de la “III BCI Competition 2005”, reportando precisiones similares o, en algunos casos, incluso más altas que las obtenidas sin realizar ningún tipo de selección. Dado que los cinco métodos se han demostrado capaces de disminuir drásticamente los 64 canales originales a menos de la mitad sin comprometer el rendimiento del sistema, así como de superar el conjunto típico de 8 canales y el método backward elimination, se concluye que todos ellos son adecuados para su aplicación en la selección de canales en sistemas P300-BCI.Item type: Artículo , Access status: Abierto , Estado del Arte en Neurotecnologías para la Asistencia y la Rehabilitación en España: Tecnologías Auxiliares, Trasferencia Tecnológica y Aplicación Clínica(Universitat Politècnica de València, 2017-11-08) Barrios, Luis J.; Minguillón, Jesús; Perales, Francisco J.; Ron-Angevin, Ricardo; Solé-Casals, Jordi; Mañanas, Miguel A.; Ministerio de Economía y Competitividad[EN] Neurotechnologies are those technologies aimed to study the nervous system, or to improve its function. In rehabilitation and assistance this term encompasses a very varied set of them. This paper reviews recent advances made in Spain in the investigation, development, and application of the technologies that play complementary and supportive roles in the rehabilitation and assistive function. Besides, it reviews the progresses in technology transfer and clinical applications of neurotechnologies.Item type: Artículo , Access status: Abierto , Metodología de Evaluación de Eye-trackers como Dispositivos de Acceso Alternativo para Personas con Parálisis Cerebral(Universitat Politècnica de València, 2017-11-08) Clemotte, A.; Velasco, M.A.; Raya, R.; Ceres, R.; de Córdoba, R.; Rocón, E.; Ministerio de Economía y Competitividad[ES] Los procedimientos de evaluación de los sistemas alternativos de acceso al ordenador son poco rigurosos, sistemáticos y formales. Este trabajo presenta una metodología para la valoración de la interacción usuario-ordenador, cuando los sistemas de eye-tracking son utilizados como herramienta de acceso alternativo al ordenador por personas con Parálisis Cerebral (PC). Para ello, proponemos tres métricas de evaluación: tasa de fallos de calibración, tasa de error en el clic y tiempo de clic. Validamos la metodología, comparando 3 (tres) eye- trackers, con 9 (nueve) participantes con PC con trastornos motores severos. Los resultados indican que la calibración es un proceso crítico en estos escenarios como refleja la alta tasa de fallos de calibración medida. Los participantes con PC también tienen una alta tasa de error del clic, lo que indica que el uso de eye-trackers para alcanzar un objeto en pantalla es un proceso complejo para estos niveles de discapacidad motriz. Los tiempos de clics son similares entre todos los eye-trackers y participantes. Este trabajo pretende establecer líneas metodológicas para la efectiva evaluación de estos dispositivos, que pueden llegar a ser una interesante alternativa de acceso al ordenador para esta población.Item type: Artículo , Access status: Abierto , Diseño de Herramientas Didácticas Enfocadas al Aprendizaje de Sistemas de Control Utilizando Instrumentación Virtual(Universitat Politècnica de València, 2017-11-08) Martínez, J.; Padilla, A.; Rodríguez, E.; Jiménez, A.; Orozco, H.[ES] En este artículo se describe el diseño de tres herramientas didácticas enfocadas al aprendizaje de sistemas de control implementadas en el software de instrumentación virtual LabVIEW. Estas herramientas están dirigidas al análisis de estabilidad en sistemas de control, el diseño de compensadores utilizando la técnica del lugar geométrico de las raíces y el diseño de compensadores utilizando la técnica de respuesta en frecuencia con trazas de Bode. Cada una de estas herramientas didácticas cuenta con una interfaz gráfica amigable con el usuario. La ventaja de estas herramientas didácticas es que incluyen opciones para realizar simulación en las áreas de control que software especializado no tiene.Item type: Artículo , Access status: Abierto , Simulación de Plataformas Robóticas de Movimiento para Aplicaciones de Realidad Virtual Mediante Filtros Digitales(Universitat Politècnica de València, 2017-11-08) Casas, Sergio; Portalés, Cristina; Rueda, Silvia; Fernández, Marcos[ES] El uso de plataformas robóticas de movimiento en simuladores de vehículos y aplicaciones de Realidad Virtual es relativamente habitual. Sin embargo, el ajuste de los algoritmos que controlan su funcionamiento, denominados algoritmos de washout, no es sencillo y requiere de numerosas pruebas hasta obtener una apropiada fidelidad de movimiento. Disponer de herramientas que permitan simular plataformas de movimiento puede permitir simplificar esta tarea. Es por ello que este trabajo presenta un método para la caracterización y simulación de manipuladores robóticos mediante filtros digitales de segundo orden, sencillo de implementar y ajustar a partir de una caracterización previa. El simulador se construye con el objetivo de permitir la simulación rápida de manipuladores robóticos y se ejemplifica con una plataforma de dos grados de libertad, aunque el método propuesto podría emplearse en otros dispositivos. En las pruebas realizadas se valida la precisión y velocidad de la simulación, concluyéndose que se obtiene una fidelidad satisfactoria y una velocidad de simulación elevada que permite emplear el simulador como sustituto del hardware real con algoritmos de washout.Item type: Artículo , Access status: Abierto , ParaTrough v1.0: Librería en Modelica para Simulación de Plantas Termosolares(Universitat Politècnica de València, 2017-11-08) Romera Cabrerizo, Juan A.; Santos, Matilde[ES] El presente trabajo describe una librería desarrollada en Modelica que utiliza el entorno Dymola 6.1 para modelar y simular plantas termosolares de tecnología de colector cilindro-parabólico. El actual software de modelado y simulación es cada vez más potente gracias a los avances en computación y programación, pudiendo conseguir estimaciones muy precisas del comportamiento de estas plantas térmicas. Como mejora a otras propuestas actuales, la librería ParaTrough se ofrece como una herramienta pública, gratuita bajo licencia Modelica License 2, de código libre, flexible, modular, y por lo tanto fácilmente ampliable y modificable para los requerimientos específicos de cada planta y proceso en particular. En la versión 1.0 contemplada en este artículo, esta librería se puede usar para el modelado y simulación del recurso solar y del sistema de fluido de transferencia calorífica sin cambio de fase. Los modelos han sido validados con datos reales de una planta en operación, Andasol 3, en los términos municipales de Aldeire y La Calahorra (Granada). El objetivo de ParaTrough es poder ser utilizada gratuitamente y de forma amigable por analistas de procesos para uno o varios de los siguientes casos: evaluación del rendimiento, detección de fallos, exploración de nuevos modos de operación y optimización de la planta. Aunque en futuras versiones se puedan añadir otros elementos, esta aportación cubre una nueva área de aplicación específica para el software de Modelica y en su estado actual facilita la operación y mantenimiento de estas plantas.