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ROBOTICA



148 tesis en 8 páginas: 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8
  • ARQUITECTURA DE REFERENCIA PARA UNIDADES DE CONTROL DE ROBOTS DE SERVICIO TELEOPERADOS .
    Autor: ORTIZ ZARAGOZA FRANCISCO JOSÉ.
    Año: 2004.
    Universidad: POLITECNICA DE CARTAGENA.
    Centro de lectura: E.T.S. DE INGENIEROS INDUSTRIALES.
    Centro de realización: ETSII.
    Resumen: Las unidades de control de robots son sistemas intensivos en software, por lo que el diseño del mismo es esencial para el desarrollo y evolución del sistema global. El hardware es también un elemento primordial en estos sistemas, no sólo por su papel como plataforma de ejecución del software de control, sino porque es habitual encontrar componentes COTS o diseñados especialmente para la aplicación, que realizan parte de la funcionalidad del sistema. Por ello, hardware y software se deben poder integrar adecuadamente y combinar de distintas formas de acuerdo con el diseño del sistema. Para manejar la complejidad intrínseca de estos sistemas, se hace necesario plantear modelos de desarrollo rigurosos y arquitecturas bien definidas que se puedan reutilizar en otros productos. Disponer de tales arquitecturas facilita enormemente el desarrollo de nuevas aplicaciones fiables y de calidad, pues permite, por un lado la reutilización de modelos y componentes y por otro, ofrece un marco para el desarrollo de los mismos. De este modo se pueden reducir costes dado que se reduce el tiempo de desarrollo y se reutilizan componentes ya probados. En esta tesis se propone ACROSET como una arquitectura de referencia para el dominio de las unidades de control de robots de servicio teleoperados que define los principales subsistemas que deben o pueden aparecer en cualquier arquitectura concreta, sus responsabilidades y relaciones. En ACROSET se propone un modelo de componentes conceptual en el que se definen los componentes que pueden aparecer en cualquier sistema del dominio considerado y los patrones de interacción entre componentes al mismo nivel que éstos, gracias al uso de puertos y conectores. Una de las principales características de ACROSET es su flexibilidad tanto para la definición de arquitecturas de sistemas concretos como para la evolución de las mismas. Precisamente el éxito de la arquitectura residirá en su habilidad para adaptarse a la variabilidad entre los sistemas del dominio para el que ha sido definida. Para el nivel de abstracción que exige el manejo de tal variabilidad, las metodologías de desarrollo dirigidas por casos de uso no son apropiadas, por lo que se adopta una metodología orientada específicamente hacia el diseño de arquitecturas como el ABD (Architecture Based Design Method), que parte de requisitos funcionales y de calidad lo suficientemente amplios y abstractos como para abarcar todo el dominio. Dicha metodología se completa con el modelo de 4 vistas propuesto por Hofmeister con el fin de expresar el modelo conceptual en UML y tratar a componentes y conectores como entidades de primera clase. Se ha validado ACROSET con su instanciación para las unidades de control de diversos robots de limpieza de cascos de buques. En concreto, en esta tesis se presenta su instanciación para el prototipo GOYA y la familia de robots del proyecto EFTCoR. También se ha utilizado un robot didáctico 4U4 para probar diferentes combinaciones hardware/software a partir de ACROSET.
  • Técnicas de Control y Fusión Sensorial Multifrecuenciales y su Aplicación a la Robótica Móvil .
    Autor: ARMESTO ÁNGEL LEOPOLDO.
    Año: 2004.
    Universidad: POLITECNICA DE VALENCIA.
    Centro de lectura: Dep. Ingenieria de Sistemas y Automatica.
    Centro de realización: Universidad Politécnica de Valencia.
    Resumen: La presente tesis doctoral versa sobre las técnicas de control multifrecuencia y fusión sensorial y su aplicación al campo de la robótica móvil. En concreto, la tesis profundiza en temas tales como: Modelado de Sistemas Multifrecuencia: Se generan algunos de los diferentes modelos multifrecuencia LTI más conocidos (lifting, operadores de Kranc y BMIO) a partir del modelado de Tornero (deltas), demostrándose sus equivalencias. Retenedores Multifrecuencia: Diseño de una metodología para la obtención de retenedores multifrecuencia a partir de una función primitiva. Dentro de la gran variedad de funciones primitiva presentadas, cabe destacar aquellas que generan los equivalentes discretizados de retenedores clásicos, como ZOH, FOH, impulsional, etc. y otros más novedosos tales como los basados en funciones de Bézier, Splines, exponenciales y senoidales. Así mismo, introducen unos nuevos retenedores que basados en el comportamiento dinámico del sistema en bucle cerrado, que permiten, en última instancia, generar la señal de error de un bucle de control a periodo rápido, aún a pesar de la ausencia de medidas. Controladores Multifrecuencia: En concreto, se trabaja en el diseño de reguladores LQG multifrecuenciales mediante dos técnicas de modelado distintas: el lifting y el modelado periódico (deltas). Se demuestra, que los reguladores obtenidos son equivalentes, proporcionando la misma evolución del sistema cada metaperiodo. Así mismo, también se trabaja en el diseño de filtros de Kalman multifrecuencia. Merece la pena destacar la demostración de la convergencia del filtro periódico multifrecuencia a su equivalente continuo (Bucy-Kalman). Técnicas de Fusión Sensorial Multifrecuencia: Se incorpora una metodología para la conversión de filtros recursivos no lineales monofrecuencia a filtros recursivos no lineales multifrecuencia. Dentro, de esta metodología, se concretan tres filtros distintos: el filtro de Kalman Extendido y de lo Desconocido (Unscented) y los filtros de partículas (Monte-Carlo). Finalmente, cabe destacar que en la tesis se describen diferentes aplicaciones en las que se utilizan y validan los filtros multifrecuencia. En concreto, se realiza la fusión sensorial de un sensor de visión y un inercial para la estimación 3D de una persona, robot, etc. Así mismo, se trabaja en la localización y construcción de mapas de manera simultánea (SLAM), realizando la fusión sensorial multifrecuencia de un sensor láser telemétrico y las velocidades de rueda. Este algoritmo de localización se ha utilizado satisfactoriamente en el proyecto de investigación AutoTrans, con una clara aplicación industrial y descrito al final de la tesis.
  • INTERACCION REMOTA CON ROBOTS MOVILES BASADAS EN INTERNET .
    Autor: KHAMIS RASHWAN ALAA MOHAMED.
    Año: 2003.
    Universidad: CARLOS III DE MADRID.
    Centro de lectura: ESCUELA POLITECNICA SUPERIOR .
    Centro de realización: UNIVERSIDAD CARLOS III DE MADRID.
    Resumen: El objetivo de esta tesis es el desarrollo de una arquitectura software para un laboratorio remoto en el campo de robótica móvil para facilitar la interacción remota con robots móviles utilizando varios dispositivos de interacción. Se ha realizado esta tesis en el marco del proyecto IECAT, que pretende desarrollar una red de laboratorios remotos entre seis universidades en Europa y EE.UU. en el campo de los sistemas autónomos y teleoperados. En la tesis se estudian las ventajas y los inconvenientes de utilizar la red Internet como medio de comunicación en los sistemas de interacción remota con robots móviles. Se ha utilizado el paradigma del control supervisado en el desarrollo del sistema propuesto para disminuir el ancho de banda necesario y la sensibilidad del sistema al retraso temporal. En la tesis se propone la utilización de los patrones de software para desarrollar interfaces hombre-robot flexibles y reutilizables. Se estudia también el uso de los dispositivos móviles tales como las PDAs y los teléfonos móviles como elementos de interacción con el robot. Finalmente, se propone una metodología para construir entornos educativos innovadores para la robótica móvil.
  • SISTEMA DE NAVEGACION TOPOLOGICA PARA ROBOTS MOVILES AUTONOMOS .
    Autor: EGIDO GARCIA VERONICA.
    Año: 2003.
    Universidad: CARLOS III DE MADRID.
    Centro de lectura: ESCUELA POLITECNICA SUPERIOR .
    Centro de realización: UNIVERSIDAD CARLOS III DE MADRID.
    Resumen: Se ha desarrollado un sistema de navegación completo, que permite a un robot moverse por un entorno, reaccionando ante cambios y modificando su conducta dependiendo de experiencias pasadas, así como recuperarse de situaciones imprevistas durante el transcurso de la navegación. Este sistema de navegación se denomina AURON "Autonomous Robot Navigation". Constituye un sistema de navegación de carácter fundamentalmente topológico que basa su forma de navegar en la metodología EDN "Event Driven Navigation" que imita la manera de moverse de los humanos, mediante la sucesión de acciones y eventos. El Sistema AURON completa la funcionalidad de la navegación EDN con mecanismos de planificación, relocalización y exploración del entorno.La autonomía del Sistema de Navegación AURON se logra mediante la interacción de cuatro componentes básicos: la generación autónoma de la representación del entorno, la planificación de la secuencia de acciones y percepciones que llevan al robot de un evento inicial a otro final de acuerdo a un criterio de optimización, la navegación que convierte esas secuencias en movimientos reales supervisando todo el proceso y, por último, la relocalización que permite situar de nuevo al robot en la representación en caso de que se haya perdido. Todos estos componentes han sido implementados en la arquitectura de control AD (Automatico-Deliberativa) como habilidades del nivel deliberativo, haciéndose necesario la creación de un modelo de habilidad deliberativa para su implementación. Se ha modificado y ampliado la representación del entorno llamada Carta de Navegación, utilizada en la navegación basada en eventos. Se le ha dotado de las características necesarias para constituir el nexo entre los cuatro componentes del Sistema de Navegación AURON, facilitando la autonomía buscada.Finalmente, se han realizado resultados experimentales sobre un robot móvil que demuestran la viabilidad del Sistema de Navegación propuesto.
  • SLAM GEOMETRICO EN TIEMPO REAL PARA ROBOTS MOVILES EN INTERIORES BASADO EN EKF .
    Autor: RODRIGUEZ LOSADA GONZALEZ DIEGO.
    Año: 2003.
    Universidad: POLITECNICA DE MADRID.
    Centro de lectura: E.T.S. INGENIEROS INDUSTRIALES .
    Centro de realización: ESCUELA TECNICA SUPERIOR DE INGENIEROS INDUSTRIALES.
    Resumen: La construcción de un mapa del entorno con un robot móvil pasa obligatoriamente por la necesidad de localizar simultáneamente el robot en dicho mapa, lo que es conocido como el problema "Simultaneous Localization and Mapping" o SLAM. La solución al mismo es considerada como una pieza clave en la consecución de un sistema robótico verdaderamente autónomo. Dentro de las soluciones al problema SLAM, destacan las probabilísticas, especialmente aquellas que utilizan un Filtro Extendido de Kalman o EKF para realizar la estimación del mapa, ya que este algoritmo tiene teóricamente unas excelentes propiedades. Existen en la literatura numerosos trabajos basados en este algoritmo, pero sin embargo, los resultados para construir mapas de entornos de interiores de considerable tamaño, son ciertamente escasos. Esta tesis intenta dar respuesta a este vacío, realizando desde el planteamiento conceptual hasta la experimentación intensiva, pasando por una formulación matemática rigurosa y una implementación eficiente. Se establece una representación eficiente adecuada para los entornos de interiores que pueda ser manejada por el EKF, se estudia la consistencia y convergencia de la solución, y se realiza una nueva formulación que mejora notablemente dichas propiedades. También se formulan, implementan y experimentan con éxito otros planteamientos, cuyo objetivo es conseguir el procesamiento de los mapas en tiempo real y extender la aplicación de los algoritmos para la construcción de un mapa mediante la colaboración de varios robots. Los resultados obtenidos son ciertamente destacables, comprobando la construcción exitosa de mapas en distintos entornos y con distintos robots, bajo distintas condiciones experimentales, como la exploración remota de entornos poblados por personas o la construcción de mapas grandes en tiempo real mediante varios robots. Estos mapas son además, extremadamente útiles para posteriores tareas de navegación de los robots en los entornos explorados.
  • ESTABILIDAD EN SISTEMAS NEURONALES REALIMENTADOS. APLICACIÓN AL CONTROL .
    Autor: ATENCIA RUIZ MIGUEL ALEJANDRO.
    Año: 2003.
    Universidad: MALAGA.
    Centro de lectura: INGENIEROS DE TELECOMUNICACION.
    Centro de realización: E.T.S.I. TELECOMUNICACIÓN.
    Resumen: Esta tesis presenta un estudio de las redes neuronales de Hopfield, en cuanto a su capacidad para resolver problemas de optimización. El análisis teórico de las características de estos sistemas se abordan con rigor matemático, al tiempo que se obienen conclusiones de orden práctico sobre su eficienciacomo método computacional de optimización. Los problemas que son objeto de estudio provienen de dos ámbitos distintos: la optimización combinatorial y la identificación de sistemas dinámicos. Con respecto al primero, si bien la aplicación de las redes de Hopfield a optimización combinatoria no es nueva, existían aún lagunas en la fundamentación de la metodología de optimización con redes de Hopfield, habiéndose justificado un gran número de resultados con argumentos exclusivamente empíricos. Por tanto, la tesis incluye el estudio teórico de las características de estos sistemas, de forma que las aplicaciones posteriores estén fundadas sobre bases sólidas. Este estudio comienza con una descripción, en base a trabajos previos, de la metodología de optimización con redes de Hopfield, distinguiendo las diversas formulaciones que de este paradigma se han propuesto, así como las limitaciones de cada una, determinando que la formulación continua de Abe puede aplicarse directamente a optimización combinatoria, gracias a la forma multilineal de su función de Lyapunov. Por tanto, se adopta la formulación de Abe como objeto de investigación en el resto de la tesis, dividiendo su examen en dos partes: análisis dinámico del modelo continuo y estudio de la discretización. En el caso del modelo continuo, se demuestra que los puntos fijos interiores, que son soluciones no factibles del problema, son inestables, siempre que sean hiperbólicos. Para los puntos fijos interiores no hiperbólicos, también se demuestra que son inestables en el caso particular de redes de orden dos con tres neuronas, conjeturando su inestabilidad en el caso general. Las aportaciones presentadas, junto con la ya conocida de poseer función de Lyapunov, garantizan la capacidad de las redes de Hopfield continuas para resolver problemas de optimización combinatorial, justificando el estudio de su discretización, con objeto de realizar una implementación en ordenador. El análisis del proceso de discretización de la red continua de Hopfield comienza con la formulación explícita del modelo discreto como la iteración de una única función, lo que permite interpretar el modelo, bien como un método numérico no estándar, bien como un sistema dinámico discreto. De esta forma, es posible aplicar las técnicas conocidas del análisis numérico y la teoría de sistemas dinámicos. Se demuestra que la red discretizada los mismos puntos fijos, así como el carácter estable o inestable de tales puntos. Sin embargo, con determinadas condiciones, la red discretizada puede poseer soluciones periódicas, por lo que no puede garantizarse, en general, la existencia de función de Lyapunov, lo que penaliza severamente su capacidad de optimización. Con respecto al problema de la identificación de sistemas dinámicos, se propone un novedoso método de estimación on-line de parámetros, basado en la metodología de optimización con redes de Hopfield continuas. Se demuestra que, en el caso de parámetros constantes, la estimación proporcionada converge al valor real de los parámetros, con la condición de excitación persistente, mientras que, cuando los parámetros varían de forma continua, la estimación converge a un entorno del valor del parámetro. El proceso de demostración de los resultados teóricos proporciona indicaciones sobre cómo mejorar la eficiencia práctica del estimador. Se presentan simulaciones de diversos sistemas robóticos y epidemiológicos, confirmando los hallazgos teóricos. Se observa que el método propuesto es especialmente adecuado para la identifiación de sistemas mecánicos, mientras que, en el caso del modelo epidemiológico, se obtienen resultados satisfactorios si el número de parámetros a estimar es reducido. Se propone una extensión del método de estimación con redes de Hopfield, mediante redes de alto orden, que permite tratar el caso de sistemas no linealmente parametrizados, para el que existen pocos métodos disponibles.
  • MODOS DE CAMINAR LIBRES Y SENSORES VIRTUALES PARA ROBOTS CUADRÚPEDOS .
    Autor: ESTREMERA RODRIGO JOAQUÍN.
    Año: 2003.
    Universidad: COMPLUTENSE DE MADRID.
    Centro de lectura: FÍSICA.
    Centro de realización: FACULTAD DE CIENCIAS FÍSICAS.
    Resumen: Las máquinas caminantes ofrecen unas características muy diferentes a las de los vehículos tradicionales. Entre las ventajas de los robots caminantes destacan su extraordinaria maniobrabilidad y capacidad de adaptación a terrenos muy irregulares; entre sus inconvenientes se encuentra la gran complejidad de la mecánica, la electrónica y el software necesario, que ha contribuido a que las aplicaciones reales sean escasas. El objetivo general de esta tesis es potenciar la maniobrabilidad y la adaptación al terreno de robots caminantes cuadrúpedos, reduciendo al mismo tiempo su complejidad, de manera que sean más competitivos frente a los vehículos convencionales. La planificación de cada movimiento del robot orientada a lograr una locomoción estable se denomina modo de caminar. En esta tesis se proponen nuevos modos de caminar para robots cuadrúpedos que potencian la maniobrabilidad de la máquina haciendo posible un movimiento omnidireccional. Estos modos se caminar están diseñados para permitir la adaptación a terrenos muy irregulares, que pueden incluir zonas en las cuales el robot no deje pisar. Para que un robot caminante pueda adaptarse a un terreno no estructurado es necesario, además de un modo de caminar apropiado, disponer de información sensorial acerca de la interacción de la máquina con el terreno. En esta tesis se propone un método para estimar las fuerzas ejercidas por los pies a partir de datos disponibles de los sensores de posición de las articulaciones, lo que puede suponer la eliminación de algunos sensores y la consiguiente simplificación de la máquina.
  • SISTEMA DE NAVEGACION GLOBAL BASADO EN PROCESOS DE DECISION DE MARKOV PARCIALMENTE OBSERVABLES. APLICACION A UN ROBOT DE ASISTENCIA PERSONAL.
    Autor: LOPEZ GUILLEN MARIA ELENA .
    Año: 2003.
    Universidad: ALCALA.
    Centro de lectura: ESCUELA POLITECNICA.
    Centro de realización: ESCUELA POLITECNICA.
    Resumen: En esta tesis se aborda el diseño y desarrollo de un sistema de navegación global para robots móviles en entornos interiores. La arquitectura propuesta está destinada al guiado de robots de asistencia personal en hospitales, residencias para mayores o casas particulares. Esta aplicación requiere un sistema de navegación robusto, capaz de funcionar de forma autónoma durante largos periodos de tiempo y fácil de instalar en nuevos entornos de trabajo. El sistema desarrollado, basado en una representación topológica y probabilística de entornos estructurados en habitaciones y pasillos, utiliza un Proceso de Decisión de Markov Parcialmente Observable (POMDP) como modelo de razonamiento. Como elementos básicos de dicho modelo se han implementado un conjunto de comportamientos de navegación local y rutinas de interpretación del entorno. Además de los sensores de proximidad utilizados en trabajos previos similares, en esta tesis se incorpora al modelo de Markov información visual obtenida de una cámara CCD. Esto permite robustecer la detección de las transiciones de estado y reducir el solapamiento perceptual de las observaciones, mejorando considerablemente los resultados del sistema de navegación. El sistema propuesto está formado por tres módulos principales, todos ellos integrados dentro del marco probabilístico del POMDP: · Sistema de Localización. Este sistema utiliza un estimador de estados basado en el Método de Localización de Markov para mantener una distribución de probabilidad sobre los posibles nodos del grafo topológico en los que puede ubicarse el robot. De esta forma es posible localizar globalmente el robot con posición inicial desconocida, utilizando marcas naturales e indistinguibles del entorno (puertas y rectas de fuga) detectadas mediante ultrasonidos y visión. Se demuestra que la incorporación de información visual robustece y acelera la localización global durante el desplazamiento por los pasillos. · Sistema de Planificación. Para este sistema se ha propuesto una arquitectura basada en dos niveles de decisión. El nivel inferior es una política local de asignación de acciones que se calcula en función de varios objetivos de planificación, como son el guiado hacia habitaciones de destino y la reducción de la incertidumbre sobre la posición. El nivel superior es una política global, que incorpora en la decisión final la incertidumbre sobre la localización del robot, utilizado varios métodos heurísticos de resolución de POMDPs. Se demuestra que esta arquitectura mejora los resultados de planificación en entornos altamente simétricos, puesto que permite dirigir el robot hacia zonas con mayor información sensorial cuando la incertidumbre sobre la localización es elevada. · Sistema de Aprendizaje. Este módulo ajusta de forma automática los parámetros del modelo de Markov de un nuevo entorno, facilitando de este modo la instalación del robot en nuevos espacios de movimiento. Para ello se propone una modificación del algoritmo Baum-Welch, que aprovechando la topología propia del modelo de Markov e introduciendo Puntos de Certidumbre mediante supervisión del proceso de exploración, permite mejorar la convergencia del algoritmo con menor número de datos de entrenamiento. Para validar el sistema de navegación se ha diseñado una plataforma de desarrollo que incluye un simulador y un prototipo real que utilizan los mismos programas de control. El simulador incorpora un generador de imágenes virtuales, lo que completa su funcionalidad frente a otros simuladores comerciales. El prototipo real es un robot para aplicaciones asistenciales, al que se han añadido varios interfaces usuario-máquina diseñados para la generación de comandos de alto nivel. El sistema final es capaz de navegar autónomamente hacia las habitaciones de destino indicadas por el usuario, recuperándose ante posibles fallos de localización y ofreciendo una solución robusta a la aplicación planteada.
  • PLANIFICACIÓN DEL MOVIMIENTO BASADA EN SENSORES PARA UN ROBOT MÓVIL CON DINÁMICA USANDO TÉCNICAS DE CAMPOS POTENCIALES .
    Autor: ÁLVAREZ PRIETO DIEGO.
    Año: 2003.
    Universidad: OVIEDO.
    Centro de lectura: INGENIEROS INDUSTRIALES.
    Centro de realización: ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA DE GIJÓN.
    Resumen: En esta tesis se proponen los campos potenciales como técnica para resolver el problema del guiado de robots móviles en entornos desconocidos a partir de sus sensores. La Planificación del Movimiento se define como la búsqueda de los comandos de control que se deben enviar a un robots móvil para que éste logre desplazarse desde una posición inicial hasta una posición objetivo. Si los obstáculos presentes en el entorno de trabajo no se conocen a priori, se debe recurrir al empleo de sensores. De igual forma, si se tienen en cuenta las características dinámicas del robot, no es suficiente encontrar una ruta que una la posición inicial y la posición final. Se debe calcular una trayectoria que incluya la velocidad y aceleración del robot en cada instante. Sólo en el caso de que estos valores sean aceptables se ha encontrado una solución del problema. Este trabajo aborda el uso de los campos potenciales para resolver el problema de la Planificación del Movimiento basada en sensores (Sensor Based Motion Planning, SBMP). Dentro del campo de la robótica los métodos de campos potenciales han tenido fundamentalmente otras dos aplicaciones: el desarrollo de métodos de evitación de obstáculos, y el cálculo de rutas que unan dos puntos del espacio disponiendo de información completa. Para buscar una solución al problema, se han estudiado la dos familias de campos potenciales más extendidas en robótica, los campos potenciales basados en fuerzas de atracción-repulsión y los campos potenciales de Laplace. Los primeros se usan principalmente como algoritmos de evitación de obstáculos, mientras que los segundos se emplean esencialmente en planificación con información completa del entorno. En la tesis se aborda el estudio de las principales limitaciones de estos algoritmos, así como la forma de superarlas. De esta forma, se estudian los tres factores más importantes: la forma de garantizar que los algoritmos encuentren la solución, la manera de incluir las restricciones dinámicas en el campo potencial, y el efecto del uso de sensores reales.
  • INVESTIGACIÓN DE UNA ARQUITECTURA BASADA EN EL COMPORTAMIENTO PARA ROBOTS MÓVILES EN ENTORNOS SEMI-ESTRUCTURADOS.
    Autor: RAÑÓ NOAL IGNACIO.
    Año: 2003.
    Universidad: PAIS VASCO.
    Centro de lectura: INFORMÁTICA .
    Resumen: En la década de 1980 apareció una alternativa a la principal hipótesis de la Inteligencia Artificial - la hipótesis del sistema de símbolos físicos - que se apoyaban en conocimientos provenientes de la biología, la etología.. Y que fue denominada hipótesis de la base física. Se comenzaron a desarrollar robots móviles utilizando una arquitectura no simbólica y estructurada en capas, conocida como arquitectura de supresión-inhibición, que proporcionó unos excelentes resultados en aquella época. Este documento presenta una arquitectura alternativa, que resuelve algunos inconvenientes de la arquitectura de supresión-inhibición. Antes de comenzar a desarrollar competencias en un robot móvil es importante comprender la forma en que interactúa con su entorno. ¿ Son los caminos cruzados el auténtico problema en los sensores de ultrasonido? ¿Hasta qué punto es más seguro o exacto utilizar un escáner láser? ¿De dónde procede el ruido magnético que detecta una brújula? ¿Realmente el software de bajo nivel afecta al desarrollo de la arquitectura de control?. Como se verá, preguntas con respuesta aparentemente directa como éstas no son tan triviales si se profundiza en el estudio de los sistemas sensoriales del robot. Aspectos como el desarrollo incremental de competencias, la ausencia e modelos explícitos, la descentralización o la emergencia en los comportamientos se pueden mantener en una arquitectura sin organización jerárquica. A través de módulos sencillos que unen la percepción a la acción, e implementan el conocimiento que el robot necesita para actuar en el mundo real, es posible obtener competencias aparentemente complejas. Gracias a un conjunto básico de elementos de comportamiento, un mecanismo de combinación adecuado y una técnica para activar y secuenciar estos módelos y sus parámetros, un robot puede realizar tareas concretas, aunque la consecución de éstas depende de la infraestructura, sensorial y de conductas, disponible. Que un robot realice cierta tarea de forma adecuada es algo subjetivo, aunque es posible cualificar y cuantificar algunos aspectos del comportamiento de un robot para evaluar su rendimiento. Por otra parte existen diversos parámetros cuyos valores pueden afectar de distinta forma a la eficiencia con que el robot completa la tarea a realizar. Generar un buen comportamiento implica buscar los valores y la dinámica de estos parámetros. Aunque se comprueba, a través de la implementación de dos tareas complejas, el abanico de posibilidades que ofrece esta nueva arquitectura, la cantidad de cuestioens que quedan por tratar de crear agentes inteligentes es grande. Con este trabajo se ha dado un pequeño paso en la investigación de la hipótesis de la base física, y a pesar de que su veracidad está lejos de ser demostrada genera interesantes resultados, aunque nuevas preguntas y líneas claras de desarrollo futuro.
  • APROXIMACIÓN EVOLUTIVA PARA LA OBTENCIÓN INCREMENTAL DE ARQUITECTURA MODULARES DE COMPORTAMIENTOS EN ROBOTS AUTÓNOMOS .
    Autor: BECERRA PERMUY JOSÉ ANTONIO.
    Año: 2003.
    Universidad: A CORUÑA.
    Centro de lectura: INFORMÁTICA.
    Centro de realización: FACULTAD DE INFORMÁTICA.
    Resumen: En esta tesis doctoral se presenta una metodología y una serie de herramientas y procedimientos asociados que permiten obtener de forma estructurada e incremental controladores para robots autónomos, los cuales deben de ser capaces de realizar tareas en entornos dinámicos y no estructurados. La tesis aborda este objetivo en cuatro fases. Primeramente, analiza las diferencias conceptuales de las dos aproximaciones básicas de la robótica autónoma, basada en el conocimiento y basada en comportamientos, y selecciona como marco principal para realizar el trabajo la aproximación basada en comportamientos, aunque adelantando el hecho de que la arquitectura que se presentará soporta módulos basados en cualquier aproximación si así se considera necesario. A continuación se presenta una algoritmia de automatización del proceso de diseño a partir de las especificaciones de la tarea a realizar. Así, se utilizan algoritmos evolutivos para obtener automáticamente los controladores que permitan al robot realizar dichas tareas. El cálculo de la calidad de los individuos se realiza mediante una aproximación energética en la cual se establecen una serie de reglas de pérdida y/o ganancia de energía del robot en el entorno en el cual se lleva a cabo la evolución. En la tesis se analizan las implicaciones de esta serie de decisiones encaminadas a reducir al mínimo el papel humano en el proceso de obtención. Son analizados varios tipos de algoritmos evolutivos, se justifica la utilización de entornos simulados en la evolución y se describen los pasos a seguir para asegurar una transferencia correcta de comportamientos al robot real. Posteriormente, en la tesis se justifica la elección de las redes de neuronas artificiales como herramienta fundamental para la implementación de las arquitecturas de control, gracias a sus características de aproximador universal de funciones y tolerancia al ruido en los datos de entrada. Se describen también mecanismos para dotar a las redes de neuronas artificiales de capacidades para procesar información temporal y para incorporar mecanismos de atención, seleccionando automáticamente qué datos de todos los que hay disponibles a la entrada son realmente relevantes. Finalmente, la tesis presenta varias formas, también automáticas, de relacionar los controladores que se obtienen para que el proceso global de obtención de una arquitectura de controladores que permita a un robot realizar una o varias tareas pueda ser incremental y permita la reutilización de módulos.Así, los módulos utilizados para implementar un comportamiento pueden ser reutilizados para implementar otro comportamiento en el mismo robot (u otro similar) mediante los mecanismos aquí presentados de selección o de modulación, o para implementar ese comportamiento en otro robot de características sensoriales o actuadoras distintas mediante el uso de los conceptos de sensores y actuadores virtuales.
  • MODELADO DE ZONAS CRUZABLES EN ENTORNOS EXTERIORES PARA ROBOTS MOVILES .
    Autor: CASTEJON SIMON CRISTINA.
    Año: 2002.
    Universidad: CARLOS III DE MADRID.
    Centro de lectura: ESCUELA POLITECNICA SUPERIOR .
    Centro de realización: UNIVERSIDAD CARLOS III DE MADRID.
    Resumen: El desarrollo de nuevas aplicaciones en el campo de la robótica móvil, tales como la seguridad civil o la exploración planetaria, están abriendo nuevas áreas de interés que se centran en el trabajo de robots en entornos exteriores. En este tipo de entornos se hace patente la necesidad de un sistema sensorial robusto, capaz de obtener toda la información necesaria. Esta información, enel caso más general, se traduce en la construcción de un mapa que permite al robot saber dónde se encuentra y hacia dónde puede ir. No existe un modelo ideal, la elección del modelo siempre dependerá de las características del robot, de las del entorno y de la tarea que éste vaya a realizar. En la presente tesis, se ha desarrollado un algoritmo de modelado del entorno, basado en diagramas de Voroni, que representa de forma reducida y simple el entorno percibido por un telémetro láser tridimensional. El modelo final, utiliza un modelo tridimensional de cruzabilidad previo. Los desarrollos de diferentes metodologías para la obtención del modelo de cruzabilidad se presentan también en la tesis. Este modelo de zonas cruzables se obtiene a partir de las características del terreno y del robot que va a evolucionar en él. La discretización del entorno y la utilización de técnicas de visión artificial para la simplificación de los modelos también se lleva a cabo. Todo el desarrollo se encamina a la obtención de un modelo global que representa de manera topológica, un entorno exterior de grandes dimensiones. El modelo es sencillo, reducido y puede obtenerse en tiempo real.
  • UNA ARQUITECTURA EFICIENTE DE PERCEPCIÓN DE ALTO NIVEL: NAVEGACIÓN VISUAL PARA ROBOTS AUTÓNOMOS EN ENTORNOS ESTRUCTURADOS .
    Autor: LÓPEZ DE TERUEL ALCOLEA PEDRO ENRIQUE.
    Año: 2002.
    Universidad: MURCIA.
    Centro de lectura: INFORMÁTICA.
    Centro de realización: FACULTAD DE INFORMÁTICA.
    Resumen: Esta tesis describe el diseño e implementación de un robot móvil capaz de realizar una interpretación estructural del entorno usando únicamente información sensorial de tipo visual y propioceptivo. El comportamiento deseado es la navegación en tiempo real basada en esta interpretación, en lugar de la estrictamente reactiva a los estímulos inmediantos. Optmamos por un criterio de diseño fundamentalmente predictivo: el sistema debe anticipar las consecuencias de sus acciones, mostrando una cierta comprensión predictiva de la escena en la que se mueve. Se propone soluciones para todos los niveles de la percepción. En las etapas inferiores se ha desarrollado una técnica de extracción de segmentos con información de color, de gran potencia expresiva y eficiencia computacional. Con objeto de inferir propiedades euclídeas del espacio se presenta una colección de métodos de autocalibración que, apoyándose en el formalismo de la geometría proyectiva, aprovechan también la información odométrica de agente autónomo. La percepción de alto nivel, finalmente, se resuelve mediante un ciclo de generación, seguimiento y corroboración de hipótesis modelizadoras del entorno, que son mantenidas en una representación interna estable y sintonizada con los movimientos del agente. La principal característica de este mecanismo es la interacción constante entre los procesos perceptivos ascendentes, guiados por los estímulos sensoriales, y los descendentes, guiados por los modelos previos. Todos estos elementos se integran en una arquitectura hardware-software eficiente, modular y flexible, en la que acción y percepción cooperan estrechamente para lograr la robustez y continuidad necesarias en la navegación.
  • UNA ARQUITECTURA QUE INTEGRA EL MODELADO ENDÓGENO DEL MEDIO Y LA NAVEGACIÓN PARA UN ROBOT GENÉRICO DE RUEDAS .
    Autor: PAZ LÓPEZ FÉLIX DE LA.
    Año: 2002.
    Universidad: NACIONAL DE EDUCACION A DISTANCIA.
    Centro de lectura: CIENCIAS.
    Centro de realización: FACULTAD DE CIENCIAS UNED.
    Resumen: El objetivo de éste trabajo es aplicar la metodología de la Ingeniería del Conocimiento a la Robótica Autónoma para lo cual hemos modelado a nivel de conocimiento: * El modelo de robot genérico de ruedas con sensores de rango. * El modelo del medio, que es del tipo topológico-métrico, que se construye incrementalmente y de manera endógena. * La tarea de navegación distinguiendo: - Navegación básica basada en modos incompatibles de comportamiento. - Navegación global, que comprende tareas que se pueden descomponer en función de la navegación básica. En cada caso, hemos obtenido parte de una ontología para el dominio, hemos descompuesto las tareas hasta obtener inferencias primitivas, hemos descrito los roles de entrada y salida que las entidades de la ontología juegan en las inferencias y hemos dado una operacionalización de las mismas, además, como propiedad que motiva la construcción del modelo del medio y la navegación básica, hemos definido el concepto de centro de áreas.
  • A MULTIAGENT APPROACH TO QUALITATIVE NAVIGATION IN ROBOTICS .
    Autor: BUSQUETS FONT DÍDAC.
    Año: 2002.
    Universidad: POLITECNICA DE CATALUÑA.
    Centro de realización: LLENGUATGES I SISTEMES INFORMÁTICS UNIVERSITAT POLITÉCNICA CATALUNYA.
  • ENVIRONMENT LEARNING FOR INDOOR MOBILE ROBOTS .
    Autor: ANDRADE CETTO JUAN.
    Año: 2002.
    Universidad: POLITECNICA DE CATALUÑA.
    Centro de realización: FME.
  • CONTROL DE ROBOTS BÍPEDOS CON ACCIONAMIENTOS NO LINEALES .
    Autor: CABALLERO GEORGE RONY JAVIER.
    Año: 2002.
    Universidad: POLITECNICA DE MADRID.
    Centro de lectura: INGENIEROS INDUSTRIALES.
    Centro de realización: E.T.S.I. INDUSTRIALES.
    Resumen: Esta Tesis Doctoral se enmarca en el área de la robótica bípeda y más concretamente en el diseño y control de robot bípedos con accionamientos no lineales. Un primer objetivo de esta Tesis es el estudio teórico y la evaluación experimental de las prestaciones que brindan los accionamientos no lineales como una alternativa a los accionamientos motor-reductor clásicos para la locomoción de robots bípedos cuasi-estáticos. Para cumplir con este primer objetivo, y tras realizar una rigurosa revisión bibiliográfica, se ha diseñado una nueva clase de accionamiento (SMART), caracterizado por ofrecer una relación de transmisión no lineal, proponiendose su utilización para la actuación de determinados grados de libertad en robots bípedos con la finalidad de mejorar el rendimiento durante la ejecución de los ciclos de locomoción. Además, se presenta un análisis comparativo entre un accionamiento clásico y esta nueva clase de accionamiento, demostrándose de forma clara las ventajas de este último. Un sengundo gran objetivo de esta Tesis es contribuir al control de la postura en robots bípedos. En la Tesis se aborda el problema de la estabilidad de la postura de un robot bípedo, tanto en la posición angular de las articulaciones, como en el agarre existente entre el pie o los pies de apoyo del robot con el suelo durante la locomoción. Para ello se utilizan modelos basados en el ZMP (punto de momento de par cero) que permiten establecer la relación existente entre las posiciones, velocidades y aceleraciones de las articulaciones del robot con el margen de estabilidad de la unión de las superficies en contacto del pie o los pies de apoyo del robot con el suelo. En consecuencia con el modelo dinámico encontrado, con la incertidumbre asociada al mismo y teniendo en cuenta la presencia de modos vibratorios no modelados propios de la estructura del robot, se propone y se justifica la utilización de una arquitectura de control robusta que emplea dos reguladores en cascada. El primer regulador es un controlador no lineal de estructura variables (VSC) sintetizado mediante el método directo de Lyapunov, diseñado para minimizar el error de seguimiento de las trayectorias a nivel de las articulaciones. El segundo regulador es un controlador robusto lineal sintetizado mediante técnicas de H y tiene como objetivo garantizar la estabilidad del apoyo monopodal o bipodal del robot actuando sobre las consignas del primer regulador.
  • ARQUITECTURA PARA EL CONTROL DE ROBOTS MÓVILES MEDIANTE DELEGACIÓN DE CÓDIGO Y AGENTES .
    Autor: POSADAS YAGÜE JUAN LUIS.
    Año: 2002.
    Universidad: POLITECNICA DE VALENCIA.
    Centro de lectura: INFORMÁTICA.
    Centro de realización: FACULTAD DE INFORMÁTICA.
    Resumen: Como tema central de la tesis se propone una arquitectura denominada SC-Agent para el control de robots móviles. Esta arquitectura es híbrida y distribuida, los niveles deliberativo y reactivo están compuestos por agentes software que pueden moverse entre los nodos del sistema con el objetivo de reducir los requerimientos de comunicación en el acceso a los datos. La arquitectura aporta un nuevo nivel semántico donde se especifican los componentes de la misma pero no su ubicación física. Un agente podrá decidir su ubicación óptima en función de índices de medida no convencionales basados en la antigüedad de los datos que reciba. La arquitectura también permite mediante el uso de los agentes móviles aplicar técnicas de delegación de código para realizar el control de los robots minimizando los problemas relacionados con la latencia de la red. Dicho control se basa en separar el tiempo necesario de las comunicaciones del tiempo necesario de procesamiento. En primer lugar se realiza el envío del código de control necesario a los nodos del robot y en segundo lugar se realiza la ejecución del mismo de forma local. Al ejecutarse localmente dicho código, en lugar de hacerse de forma remota, se facilita el cumplimiento de las restricciones de tiempo real estricto. El diseño de esta arquitectura se sustenta sobre un sistema de comunicaciones basado en una estructura de pizarra distribuida de objetos. El sistema de comunicaciones permite la interacción entre los distintos agentes de la arquitectura mediante una interfaz común para el acceso a los objetos de la pizarra. Los agentes podrán transmitir mensajes o enviar información al resto de agentes mediante la escritura y lectura de los objetos de la pizarra. Los datos o valores de dichos objetos están caracterizados temporalmente por el sistema a través de su antigüedad. El sistema de comunicaciones emplea un bus de tiempo real estricto para conectar los nodos que forman parte del nivel reactivo y un bus de tiempo real no estricto para conectar los nodos que forman parte del nivel deliberativo. El bus de tiempo real estricto ofrece al nivel reactivo predicción temporal en la transmisión de los datos y el bus de tiempo real no estricto ofrece al nivel deliberativo la transmisión de estructuras de datos más complejas como implica la transmisión de los agentes. Estos buses permiten asegurar las distintas restricciones temporales de ambos niveles. Mediante el empleo de objetos pasarela, el sistema de comunicaciones realiza las conversiones de datos necesarias entre los buses para permitir el acceso a la información sensorial e interacción con los actuadores por parte de ambos niveles de la arquitectura. La arquitectura y sistema de comunicaciones propuestos han sido implementados en diferentes aplicaciones industriales obteniéndose resultados satisfactorios. Además, se han realizado diferentes prototipos software que validan las distintas características ofrecidas. Finalmente, destacar que se ha obtenido una arquitectura de control general cuya modularidad software, basada en componentes de ejecución independientes que interaccionan a través de una pizarra de objetos distribuidos, permite su aplicación e implementación rápida sobre diferentes tipos de sistemas particularmente aquellos basados en el control de robots móviles.
  • CINEMÁTICA, DINÁMICA Y CONTROL DE ROBOTS REDUNDANTES Y ROBOTS SUBACTUADOS .
    Autor: RUBÍ MONTES JAIME.
    Año: 2002.
    Universidad: NAVARRA.
    Centro de lectura: INGENIEROS INDUSTRIALES.
    Centro de realización: ESCUELA SUPERIOR DE INGENIEROS.
    Resumen: La evolución de los robots industriales desde su aplicación en la producción en masa ha sido vertiginosa frente a la evolución de la robótica en otros campos. Esto ha hecho que los robots que más abunden hoy en día sean los manipuladores industriales que se han denominado, por su predominancia, robots convencionales. Pero existen otros tipos de robots manipuladores, como son los robots redundantes y los robots subactuados. Estos dos tipos de robots son el objeto de estudio de la presente Tesis. Los robots redundantes, al poseer mayor número de grados de libertad de los estrictamente necesarios para realizar la tarea, ganan a los robots convencionales en prestaciones y versatilidad, pudiendo realizar tareas vetadas para estos. Los robots subactuados, al carecer de algunos actuadores, aventajan a los convencionales al ser más compactos, ligeros y tener un menor consumo energético. Las ventajas que presentan estos dos tipos de robots les hacen más adecuados para realizar unas determinadas tareas. El principal problema es que, tanto los robots redundantes como los robots subactuados pierden con respecto a los robots convencionales en la sencillez del control. No sólo su control es más complejo sino que, además, no ha sido tan profundamente estudiado. La presente Tesis tiene como objtetivo avanzar en el estudio y control de estos tipos de robots, nivelando la balanza, para poder sacar todo el partido de los robots redundantes y subactuados. El estudio de los robots redundantes se ha centrado en la resolución de la cinemática inversa. Se ha aportado una nueva formulación para la resolución de este problema en robots redundantes, que se particulariza para el robot Mitsubishi PA-10 trabajando en una aplicación de teleoperación. De esta forma se han obtenido novedosos resultados en la resolución de la cinemática inversa de robots redundantes, y también se han generado nuevas estratregias para implementar este tipo de robots en teleoperación. Estas estrategias, resuelven las situaciones en las que hay singularidades y obstáculos, y además involucran al operdor en tareas tan necesarias como evitar configuraciones singulares antes de que estas se produzcan. De esta forma se mejora el funcionamiento general del sistema de teleoperación y sus prestaciones, justificando así la utilización de robot redundante frente a uno convencional. El estudio de robots subactuados se ha centrado en su control tanto lineal, en posiciones de equilibrio del robot, como no-lineal, en la generación y seguimiento de trayectorias. Este trabajo se ha particularizado para el péndulo doble, consiguiéndose resolver por primera vez el levantamiento del péndulo soble sobre una guía lineal, un problema complejo de control y generación de trayectoiras controladas para un robot subactuado. Cabe destacar que todos los algoritmos teóricos presentados en la Tesis han ido más allá del papel, siendo probados en aplicaciones experimentales, cuyos resultados se relatan en los respectivos capítulos. Algunos de estos algoritmos han dado lugar a publiaciones científicas de divulgación internacional.
  • IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEOPERADO CON REFLEXIÓN DE FUERZA DE SEIS GRADOS DE LIBERTAD .
    Autor: SÁNCHEZ TAPIA EMILIO JOSÉ.
    Año: 2002.
    Universidad: NAVARRA.
    Centro de lectura: INGENIEROS INDUTRIALES .
    Centro de realización: ESCUELA SUPERIOR DE INGENIEROS DE SAN SEBASTIÁN.
    Resumen: Los trabajos expuestos en la presente tesis se han realizado en el Centro de Estudios e Investigaciones Técnicas de Guipúzcoa (CEIT) dentro del marco establecido en el proyecto de Sistemas Robóticos Teleoperadores (SRT), financiado por Iberdrola y Equipos Nucleares (S.A). El principal objetivo del SRT ha sido desarrollar una familia de robots que ayuden en tareas de mantenimiento de centrales nucleares. Un dispositivo de teleoperación consta de dos manipuladores; el robot maestro está controlado por un operario mientras que el esclavo interactúa con un entorno remoto, siguiendo las trayectorias comandadas desde el maestro. La característica de reflexión de fuerza hace referencia al hecho por el cual las fuerzas de interacción, del robot esclavo con su entorno, se reconducen al operario a través del robot maestro. La principal motivación del estudio de estos dispositivos es la de poder desempeñar, con un alto grado de destreza, tareas en entornos remotos y hostiles para el operario humano. Partiendo de los estudios de tesis anteriores en el laboratorio de robótica del CEIT, el objetivo de la presente consiste en ampliar y finalizar los trabajos realizados sobre un prototipo de teleoperación de seis grados de libertad. Todo ello ha supuesto: * Diseñar e implementar un controlador de teleoperación con reflexión de fuerza que contemple tanto las dinámicas de traslación y rotación, en el espacio cartesiano, de los robots involucrados. * Diseñar e Implementar un algoritmo que mantenga a los robots alejados de sus configuraciones singulares y límites de sus espacios de trabajo. * Ensayar y testear todos los algoritmos sobre un prototipo real. La exposición comienza con una pequeña introducción, historia y estado de la técnica de los sistemas teleoperadores en el primer capítulos. A continuación, en el capítulo 2, se describe el prototipo de teleoperación desarrollado. Este prototipo consta, como robot maestra, de una plataforma Stewart, y, como esclavo, de un robot antropomórfico. El capítulo 3 estudia únicamente la cinemática del robot esclavo, ya que la del maestro se contempla en estudios anteriores si bien puede encontrarse un resumen en el Anejo A. En el capítulo 4, se muestra con detalle los lazos de control de teleoperación propuesto. Este algoritmo se clasifica como esquema de control fuerza-fuerza. Este esquema tiene la ventaja de ser el más transparente, es decir, tiene gran capacidad para reproducir en el operador las mismas fuerzas que éste sentiría en caso de que estuviera trabajando directamente en el entorno remoto. Por el contrario, estos esquemas tienden a ser inestables. Por ello, también se contempla la modificación adaptativa de ciertas variables para evitar este problema y la adición de unos lazos de prelimentación local y remota de fuerzas. El capítulo 5 expone la estrategia para evitar las singulares y límites del espacio de trabajo tanto del robot maestro como del esclavo. La estrategia empleada se basa en reflejar al operatior una fuerza de dinámica similar a la de los muelles. En el capítulo 6 se analiza el comportamiento de los algoritmos propuestos en el capítulo 5 y se muestran los resultados experimentales de la ejecución de tres tareas teleoperadoras (manipulación, taladrado y amolado). Finalmente, en el capítulo 7 se resumen las conclusiones y futuras líneas de investigación. Este proyecto ha sido cofinanciado parcialmente por la CICYT bajo el número de registro TAP95-0227-C02-02 y relizado conjuntamente por el CEIT, Iberdrola, Endesa, Equipos Nucleares S.A, y la Universidad de Cantabria.
148 tesis en 8 páginas: 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8
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