Revista Iberoamericana de Automática e Informática - Vol 14, No 2 (2017)https://riunet.upv.es:443/handle/10251/1433642024-03-28T16:21:54Z2024-03-28T16:21:54ZDecodificación de Movimientos Individuales de los Dedos y Agarre a Partir de Señales Mioeléctricas de Baja DensidadVillarejo Mayor, John J.Mamede Costa, ReginaFrizera Neto, AnselmoFreire Bastos, Teodianohttps://riunet.upv.es:443/handle/10251/1435182023-11-21T11:51:14Z2020-05-18T08:18:52ZDecodificación de Movimientos Individuales de los Dedos y Agarre a Partir de Señales Mioeléctricas de Baja Densidad
Villarejo Mayor, John J.; Mamede Costa, Regina; Frizera Neto, Anselmo; Freire Bastos, Teodiano
[ES] Uno de los principales retos en el diseño de prótesis de mano es poder establecer un control intuitivo que reduzca el esfuerzo del usuario durante su entrenamiento. Este trabajo presenta un esquema para identificar tareas de motricidad fina de la mano, agrupadas en movimientos de los dedos individuales y gestos para el agarre de objetos el cual se ha validado con sujetos amputados. Se han comparado diferentes métodos de selección de características y clasificadores para el reconocimiento de patrones mioeléctricos, utilizando cuatro electrodos superficiales. Las características de las señales en el dominio del tiempo y la frecuencia se han combinado con métodos no lineales basados en análisis de fractales, mostrando una diferencia significativa en comparación con los métodos expuestos en la literatura para clasificar tareas de fuerza. Los resultados con amputados mostraron una exactitud de hasta 99,4% en los movimientos individuales de los dedos, superior a la obtenida con los gestos de agarre, de hasta 93,3%. El sistema ha obtenido una tasa de acierto promedio de 86,3% utilizando máquinas de soporte vectorial (SVM), seguido muy de cerca por K-vecinos más cercanos (KNN) con 83,4%. Sin embargo, KNN ha obtenido un mejor rendimiento global, debido a que es más rápido que SVM, lo que representa una ventaja para aplicaciones en tiempo real. El método aquí propuesto ofrece una mayor funcionalidad en el control de prótesis de mano, lo que mejoraría su aceptación por parte de los amputados.; [EN] Intuitive prosthesis control is one of the most important challenges in order to reduce the user effort in learning to use an artificial hand. This work presents the development of a myoelectric pattern recognition system for myoelectric weak signals able to discriminate dexterous hand movements using a reduced number of electrodes. The system was evaluated in six forearm amputees and the results were compared with the performance of able-bodied subjects. Different methods were analyzed to classify individual fingers flexion, hand gestures and different grasps using four electrodes and considering the low level of muscle contraction in these tasks. Multiple features of sEMG signals were also analyzed considering traditional magnitude-based features and fractal analysis. Statistical significance was computed for all the methods using different set of features, for both groups of subjects (able-bodied and amputees). For amputees, results showed accuracy up to 99.4% for individual finger movements, higher than the achieved by grasp movements, up to 93.3%. Best performance was achieved using support vector machine (SVM), followed very closely by K-nearest neighbors (KNN). However, KNN produces a better global performance because it is faster than SVM, which implies an advantage for real-time applications. The results show that the method here proposed is suitable for accurately controlling dexterous prosthetic hands, providing more functionality and better acceptance for amputees.
2020-05-18T08:18:52ZHeurísticas para el Ajuste de Algoritmos de Control de Plataformas Robóticas de Movimiento en SimuladoresCasas, SergioPortalés, CristinaRiera, José V.Fernández, Marcoshttps://riunet.upv.es:443/handle/10251/1435172023-11-21T11:51:14Z2020-05-18T08:08:26ZHeurísticas para el Ajuste de Algoritmos de Control de Plataformas Robóticas de Movimiento en Simuladores
Casas, Sergio; Portalés, Cristina; Riera, José V.; Fernández, Marcos
[ES] Diversos tipos de plataformas robóticas son empleadas habitualmente para la generación de claves gravito-inerciales en simuladores. Además del control de los actuadores, dichas plataformas deben ejecutar complejos algoritmos de control conocidos como algoritmos de washout, que deben ser ajustados para que el movimiento generado sea similar al simulado. El ajuste de dichos algoritmos es complejo por el elevado número de parámetros que poseen. Además, dicho ajuste se ha venido realizando tradicionalmente de modo manual mediante evaluaciones subjetivas. En este trabajo, los autores proponen un método automático de ajuste basado en optimización heurística, métricas objetivas, y simulación de la plataforma robótica para conseguir realizar el ajuste de manera más rápida. Se valida la corrección de las soluciones, y se comparan diversas técnicas de optimización, para concluir que la técnica más apropiada es la de los algoritmos genéticos.; [EN] Motion cueing algorithms are commonly used in vehicle simulators to control robotic motion platforms. These algorithms usually have a significant number of parameters that need to be tuned. This process has been traditionally performed in a pilot-inthe-loop subjective manner. The authors propose a simulationbased objective and automatic method using heuristic optimization. Several schemes are proposed, assessed and compared in this paper, showing that a genetic algorithm is the one that suits best this problem.
2020-05-18T08:08:26ZMuestreo adaptativo aplicado a la robótica: Revisión del estado de la técnicaPastor, IgnacioValente, Joaohttps://riunet.upv.es:443/handle/10251/1435162023-11-21T11:51:14Z2020-05-18T08:05:31ZMuestreo adaptativo aplicado a la robótica: Revisión del estado de la técnica
Pastor, Ignacio; Valente, Joao
[ES] En este artículo se presenta la revisión de una técnica de muestreo de especial interés para aplicaciones a sistemas roboticos dedicados a la teledetección. Esta técnica es conocida como muestreo adaptativo. En este artículo se realiza una recopilación de las principales técnicas de muestreo adaptativo aplicados a la robótica, haciendo uso de la planificación de trayectorias. Finalmente, se destaca un conjunto de proyectos actualmente en desarrollo, sobre aplicaciones reales de la técnica de muestreo adaptativo en la robótica.; [EN] In this paper, a robotics sampling methodology known as Adaptive Sampling (AS) is reviewed. Although the method is not yet widespread in robotics, it plays an important role in remote sensing applications over rapidly changing environments. This article gives an introduction to AS and summarizes the main AS techniques and algorithms applied to robotics. Finally, a number of projects currently under development using AS to solve relevant monitoring or sampling issues, are highlighted.
2020-05-18T08:05:31ZSistema de detección de señales de tráfico para la localización de intersecciones viales y frenado anticipadoVillalón Sepúlveda, GabrielTorres Torriti, MiguelFlores Calero, Marcohttps://riunet.upv.es:443/handle/10251/1435152023-11-21T11:51:14Z2020-05-18T08:01:03ZSistema de detección de señales de tráfico para la localización de intersecciones viales y frenado anticipado
Villalón Sepúlveda, Gabriel; Torres Torriti, Miguel; Flores Calero, Marco
[ES] En este trabajo se presenta un sistema de detección de señales de tráfico aledañas a intersecciones viales y rotondas, y un análisis para conocer su capacidad de detección en función de la distancia. El método propuesto está basado en la segmentación por color sobre el espacio RGB-normalizado (ErEgEb) para la generación de regiones de interés (ROIs), la clasificación del tipo de señal usando los espacios YCbCr y ErEgEb para construir una plantilla estadística, donde para eliminar el fondo se ha propuesto una función de distribución de probabilidad que modeliza el color de los objetos de interés. El sistema está especializado en dos tipos de señales: disco Pare y triángulo invertido de Ceda el Paso. Luego se analiza su desempeño, al compararlo con el método de Viola & Jones, donde se verifica la capacidad de detección a diferentes distancias. Para distancias menores a 48 metros, el método propuesto ha logrado una tasa de detección del 87.5% en el caso de la señal de Ceda el Paso, y del 95.4% en el caso del disco Pare, mientras que para distancias inferiores a 30 metros la detección lograda es del 100%. Estos resultados son superiores a los reportados en la mayoría de la literatura existente, la cual a diferencia del presente trabajo no aborda la sensibilidad de los métodos propuestos ante la variación de la distancia a las señales de tráfico aún cuando esto es uno de los principales desafíos en la implementación de sistemas de asistencia al conductor aplicables al mundo real. Los experimentos han sido desarrollados sobre una base de datos de señales de tráfico, generadas a partir de imágenes tomadas en varias calles de la ciudad de Santiago, Región Metropolitana, Chile, usando un vehículo experimental diseñado para desarrollar sistemas inteligentes.; [EN] This paper describes a system for traffic sign detection from surrounding traffic intersections and analysis for the ability of detection depending on the distance is presented. The method is based on segmentation by color on the RGB-normalized space (ErEgEb) for generating regions of interest (ROIs), the classification of the type of signal using YCbCr and ErEgEb spaces to build a statistical template, where to remove the background has proposed a probability distribution function that models the color of the objects of interest and its background. This system is specialized in Stop and Give way signs.After that when compared to the Viola & Jones method where the detection capability is verified at different distances is then analyzed. For distances less than 48 meters, this method reaches a detection rate of 87.5%, in the case of Give way sign and 95.4% regarding the Stop sign, while for distances less than 30 meters the detection rate is 100%. These results are higher than those in the state of the art. Experiments have been developed over a traffic signs database, generated from images taken in several streets of the Santiago, Metropolitan Region, Chile, using an experimental vehicle designed to develop intelligent systems.
2020-05-18T08:01:03ZPlataforma Experimental para el Estudio de la Vulnerabilidad Hardware en los Robots Móviles: el Bus I2C como Caso de EstudioGómez Bravo, F.Medina García, J.Jiménez Naharro, R.Gómez Galán, J.A.Sánchez Raya, M.https://riunet.upv.es:443/handle/10251/1435142023-11-21T11:51:14Z2020-05-18T07:43:31ZPlataforma Experimental para el Estudio de la Vulnerabilidad Hardware en los Robots Móviles: el Bus I2C como Caso de Estudio
Gómez Bravo, F.; Medina García, J.; Jiménez Naharro, R.; Gómez Galán, J.A.; Sánchez Raya, M.
[ES] Este artículo presenta una plataforma experimental para estudiar los efectos de las vulnerabilidades hardware de los robots móviles. La plataforma se ha diseñado de forma que los elementos hardware que intervienen en el proceso de navegación pueden ser monitorizados durante el funcionamiento del robot, y, si es el caso, su comportamiento puede ser alterado, simulando de esta forma una situación de fallo. El artículo muestra como caso particular de estudio la vulnerabilidad del Bus I2C cuando se producen anomalías en la señal de reloj. Se incluyen un conjunto de resultados experimentales que confirman el interés de las vulnerabilidades estudiadas y la aplicabilidad de la plataforma desarrollada.; [EN] This paper presents an experimental platform for studying the effects of hardware vulnerabilities in mobile robots. The platform is designed so that the hardware, involved in the navigation process, can be monitored during the robot operation and, if desired, their behavior can be altered, allowing the simulation of a failure. The paper shows a particular case of study: the I2C Bus vulnerability when some anomalies appear in the clock signal. A set of experimental results confirm the interest of the studied vulnerabilities and the applicability of the developed platform.
2020-05-18T07:43:31ZLázaro: Robot Móvil dotado de Brazo para Contacto con el SueloGarcía, Jesús M.Medina, Itza J.Martínez, Jorge L.García Cerezo, Alfonsohttps://riunet.upv.es:443/handle/10251/1434942023-11-21T11:51:14Z2020-05-18T07:28:31ZLázaro: Robot Móvil dotado de Brazo para Contacto con el Suelo
García, Jesús M.; Medina, Itza J.; Martínez, Jorge L.; García Cerezo, Alfonso
[EN] This paper aims to describe Lázaro, which is a small mobile robot that has an arm designed especially to provide an additional contact point with the ground that can be used to improve the tipover stability and to overcome obstacles. Specifically, the description of the mechanical structure and electronic components for perception, communication and control is discussed. Subsequently, the operating characteristics of the robot are reviewed in terms of kinematics, control architecture, operating modes and interface. Finally, a description of some performance tests is presented.; [ES] Este artículo tiene por objetivo describir a Lázaro, el cual es un pequeño robot móvil que posee un brazo diseñado especialmente para propiciar un punto adicional de contacto con el suelo que puede utilizarse para mejorar la estabilidad al vuelco y superar obstáculos. Específicamente, se aborda la descripción de la estructura mecánica así como los componentes electrónicos destinados a percepción, comunicación y control. Posteriormente, se revisan las características de funcionamiento de este robot, en cuanto a su cinemática, arquitectura de control, modos de operación e interface. Finalmente, se hace una descripción de algunas pruebas de funcionamiento.
2020-05-18T07:28:31ZSistema de Absorción de Vibraciones de amplio Espectro basado en un nuevo Muelle de Rigidez variableGonzález Rodríguez, Ángel G.González Rodríguez, AntonioChacón, Jesús M.Castillo, Fernando J.https://riunet.upv.es:443/handle/10251/1434802023-11-21T11:51:14Z2020-05-18T06:44:20ZSistema de Absorción de Vibraciones de amplio Espectro basado en un nuevo Muelle de Rigidez variable
González Rodríguez, Ángel G.; González Rodríguez, Antonio; Chacón, Jesús M.; Castillo, Fernando J.
[ES] Este artículo presenta un sistema de absorción de vibraciones ajustable. Las vibraciones son absorbidas por una masa secundaria que se añade al sistema mediante un muelle de rigidez variable, que consta de dos pares de láminas elásticas trabajando en oposición. El amplio rango de valores de rigidez que presenta (entre 1 kN m−1 y 16 kN m−1) permite al sistema de absorción cancelar vibraciones en el rango de 1.43 – 5.73 Hz. Ante vibraciones de frecuencia variable en este rango, un motor de corriente continua permite ajustar la rigidez de dicho muelle en función de la frecuencia para que la atenuación de la vibración sea máxima en todo momento. El sistema de absorción de vibraciones ha sido incluido en una bancada que modela un sistema de segundo orden, y se han desarrollado un conjunto de experimentos que muestran una buena concordancia con los resultados teóricos para excitaciones de baja magnitud. Sin embargo, al aumentar la magnitud de la excitación, la desviación respecto del comportamiento lineal impide aplicar escalabilidad y superposición.; [EN] This paper presents an adaptive tuned vibration absorber. The vibrations are absorbed by a secondary mass that is attached to the system through a new adjustable-stiffness spring, which consists of two pairs of leaf springs working in opposition. Its wide range of stiffness values (between 1 kN m/s and 16 kN m/s) allows the absorber to cancel vibration in the range 1.43–5.73 Hz. A DC motor allows the spring to adjust its stiffness such that the vibration attenuation is maximum for any frequency in the mentioned interval. The vibration absorber has been included in a test bench modelling a second order system, and a set of experiments have been conducted that show a good agreement to the theoretical results for low magnitude excitations. However, as the excitation magnitude increases, the deviation from the linear behaviour impedes applying scalability and addition.
2020-05-18T06:44:20ZDiseño de un Controlador Difuso mediante la Síntesis Difusa de Lyapunov para la Estabilización de un Péndulo de Rueda InercialCazarez-Castro, Nohe R.Aguilar, Luis T.Cardenas-Maciel, Selene L.Goribar-Jiménez, Carlos A.Odreman-Vera, Mauriciohttps://riunet.upv.es:443/handle/10251/1434762023-11-21T11:51:14Z2020-05-18T06:21:25ZDiseño de un Controlador Difuso mediante la Síntesis Difusa de Lyapunov para la Estabilización de un Péndulo de Rueda Inercial
Cazarez-Castro, Nohe R.; Aguilar, Luis T.; Cardenas-Maciel, Selene L.; Goribar-Jiménez, Carlos A.; Odreman-Vera, Mauricio
[ES] En el presente trabajo se reporta el diseño de un controlador difuso tipo Mamdani para el problema de estabilización de un péndulo de rueda inercial. Las reglas difusas son obtenidas mediante la síntesis difusa de Lyapunov, lo cual permite mantener al mínimo el uso de la heurística, y desde la etapa de diseño garantizar estabilidad en lazo cerrado. Por otra parte el diseño de las reglas difusas es mucho más simple que la ardua tarea de resolver las ecuaciones diferenciales no lineales usadas tradicionalmente para modelar sistemas de control. Merece énfasis especial el hecho de que el diseño se hace libre del modelo matemático del sistema a controlar.; [EN] In this paper was presented the design of a Mamdani type fuzzy controller to solve the stabilization problem for an inertial wheel pendulum. The fuzzy rule base are designed following the fuzzy Lyapunov synthesis, which guarantee the local asymptotic stability of the closed-loop system, by using a Lyapunov function whose time-derivative is negative semidefinite, while the use of heuristics is minimized in the design process. Moreover, the design of the fuzzy rule base is simplest than the hard task of solve the nonlinear differential equations traditionally used to model control systems. Deserves special emphasis the fact that the design is made without a mathematical model of the inertia wheel pendulum.
2020-05-18T06:21:25ZControl Neuronal en Línea para Regulación y Seguimiento de Trayectorias de Posición para un QuadrotorYañez Badillo, HugoTapia Olvera, RubénAguilar Mejía, OmarBeltrán Carbajal, Franciscohttps://riunet.upv.es:443/handle/10251/1434742023-11-21T11:51:14Z2020-05-18T05:51:08ZControl Neuronal en Línea para Regulación y Seguimiento de Trayectorias de Posición para un Quadrotor
Yañez Badillo, Hugo; Tapia Olvera, Rubén; Aguilar Mejía, Omar; Beltrán Carbajal, Francisco
[ES] Los sistemas de control automático día a día se han convertido en elementos importantes en la vida cotidiana, en tal sentido, se deben proponer nuevas y mejores formas de incorporar modelos matemáticos y algoritmos de control adaptativos para superar la gran cantidad de cambios técnicos y físicos a los que se enfrentan para su utilización. En este artículo se realiza el control de posición y seguimiento de trayectorias para un Quadrotor. Debido a la naturaleza no lineal de este sistema subactuado, se propone el empleo de un controlador adaptativo basado en redes neuronales B-spline que permita determinar las señales de control mediante un entrenamiento dividido en dos etapas: a) uno inicial fuera de línea y; b) uno continuo en línea. Esta forma de aprendizaje permite al Quadrotor extender un desempeño satisfactorio ante diferentes condiciones operativas y seguimiento de los valores de referencia. Los resultados de simulación verifican la aplicabilidad del controlador propuesto y el impacto que se tiene en el desempeño del sistema minimizando la necesidad de contar con un modelo matemático no lineal detallado, así como el conocimiento exacto de los valores de los parámetros del Quadrotor.; [EN] Automatic control systems every day become more important in everyday life; therefore, it must find new and better ways to incorporate mathematical models and adaptive control algorithms to cope with a number of technical and physical challenges for exploitation. In this paper, the algorithm of the dynamic model of a Quadrotor applied to an angular position and trajectory control as a study case is detailed. Due to nonlinear nature of this type of systems, an adaptive on line neurocontroller algorithm based on B-spline neural networks is proposed, the learning procedure is divided in two stages: a) an initial off line training and; b) an on line continuous learning. This form of learning allows the Quadrotor extend its satisfactory performance at different operating conditions and trajectory tracking. The simulation results demonstrate the applicability of the developed model and the impact of dynamic control on the system performance, diminishing the exact model requirement and the possibility to incorporate the system non linearities.
2020-05-18T05:51:08Z