La Escuela de Ingeniería Electrónica de UPC enfrenta la limitada disponibilidad de equipos de robótica, con los cuales los estudiantes puedan desarrollar experiencias en clases y laboratorios para afianzar sus conocimientos con valiosas experiencias prácticas. Ante esta situación, se propone desarrollar una plataforma virtual de simulación y control de robots, la cual mejorará la calidad de enseñanza de los estudiantes brindándoles una mejor comprensión de los temas tratados en el curso de Robótica e Inteligencia Artificial, mediante experiencias prácticas con un robot programable de cinco grados de libertad. El presente trabajo reporta el desarrollo de un software visual, en el cual se ha tomado como caso de estudio un robot manipulador AL5D de Lynxmotion. Se adopta la metodología de diseño de plataformas de realidad virtual, utilizando Matlab como entorno de desarrollo para simular y ejecutar secuencias de movimientos en el robot. Los modelos matemáticos resueltos del manipulador son implementados y probados, a fin de analizar y mejorar los algoritmos de Cinemática Directa, Cinemática Inversa y Control Cinemático, que serán enviados al robot para su posterior puesta en marcha. La plataforma de simulación y control desarrollada se utiliza como una herramienta educativa para mejorar las oportunidades de investigación aplicada y experimental. De esta forma, lograr enriquecer la currícula del curso de Robótica e Inteligencia Artificial en UPC. / UPC’s Electronic Engineering School faces limited availability of expensive robotics equipments, with which students can experiment in laboratories to improve their knowledge with valuable practical experiences. For this reason, a virtual simulation and control platform is developed. This platform will improve the quality of teaching provided to students giving them a better undestanding of the Robotics and Artificial Intelligence course, through practical experiences with a programmable five degrees of freedom robotic arm.

Ingeniero Civil Eléctrico / En el ámbito de visión computacional, uno de los paradigmas más desafiantes es el de segmentación semántica. La dificultad de esta área de estudio radica en tener que identificar todo lo que se encuentra en la imagen de una escena, cosa que resulta particularmente complicada en entornos pequeños debido a la gran cantidad de oclusiones, cambios de iluminación e información ruidosa que rodean a éstos. En este trabajo de memoria se diseñó e implementó un sistema de visión capaz de detectar y etiquetar todos los objetos en una imagen tomada dentro de un entorno pequeño y cerrado. La idea es que este sistema no sólo utilice la información del posible objeto para etiquetarlo, sino que también sea capaz de usar la información de los objetos que lo rodean para optimizar dicho etiquetado y tomar una decisión final. Esto se conoce como aprendizaje estructurado y existen varias representaciones que son capaces de lidiar con el problema. Para este caso particular se utilizaron Modelos Gráficos Probabilísticos debido a su capacidad de abstraer problemas de visión como si fueran grafos. Este enfoque entregó la libertad de poder definir las relaciones entre componentes del grafo de la manera más conveniente, permitiendo darle mayor o menor importancia a las relaciones semánticas en función de parámetros arbitrarios. La principal contribución de este trabajo es la introducción de un Modelo Gráfico Probabilístico que puede ser fácilmente modificado para utilizar en problemas de segmentación semántica en general, cuyas implementaciones son difíciles de encontrar para un sistema de clasificación de entornos o son implementaciones muy específicas y poco modulares como para reutilizar en otro sistema. Se realizaron diversas pruebas de desempeño para evaluar y analizar la efectividad del modelo en términos de resultados de detección, tiempo de procesamiento e influencia de parámetros sobre el etiquetado de objetos. Para ello se utilizó la base de datos NYUD de la Universidad de Nueva York que contiene imágenes RGB-D tomadas con un sensor Microsoft Kinect que fue creada con la intención de entrenar robots. Los resultados son prometedores, entregando para todos los casos un aumento de detección con respecto al caso base, permitiendo confirmar la utilidad del modelo de inferencia utilizado. En base a esto se concluye que los modelos semánticos o contextuales son capaces de mejorar considerablemente la capacidad de detección de un sistema de visión, sin embargo el tiempo de procesamiento aún requiere trabajo para tener aplicaciones en tiempo real que es lo que se desea usualmente en el área de robótica.

Orientador : Douglas Eduardo Zampieri / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-31T21:38:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bezerra_CarlosAndreDias_D.pdf: 16490008 bytes, checksum: d1766174780575b42c85c12ba542dda7 (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: Neste trabalho desenvolveu-se a concepção, modelagem, simulação, construção e implementação de um robô bípede, capaz de interagir com o ambiente através de sensores e desviar de obstáculos em seu ambiente de trabalho a princípio de localização desconhecida. A determinação da equação de movimento foi realizada através do método de Newton ¿ Euler - Jourdain, que apresenta a vantagem da obtenção da equação de movimento sem a necessidade do conhecimento das forças internas entre as uniões dos segmentos que compõem o robô. Entre os experimentos realizados para validação da modelagem, incluem-se marcha em linha reta, realização de curvas e desvio de obstáculo de maneira autônoma, com o uso de sensores. Os materiais, métodos e resultados experimentais são apresentados na forma de fotos e figuras. Os resultados alcançados neste trabalho permitem o desenvolvimento de robôs capazes de se locomoverem e desviarem de obstáculos através de diferentes estratégias / Abstract: In this work the conception, modeling, simulation, construction, and implementation of a biped robot has been developed. The robot was able to interact with the workspace through sensor and avoid obstacle in his workspace which was initially unknown. The determination of the motion equation was carried out using Newton-Euler- Jourdain, which presents advantages in the determination of motion equation without the necessity of knowing internal forces between the joints which are made the robot. Walk on a straight line, perform curves, and avoid obstacle in autonomous way, with the use of sensors are among the experiments carried out to validate the modeling. The materials, methods, and experimental results are presented by pictures and figures. As result of this work it can be develope biped robots able to move and avoiding obstacles through different strategies / Doutorado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Doutor em Engenharia Mecânica

Ingeniero Civil Eléctrico / En ciertas aplicaciones de robótica es importante la utilización de un odómetro para poder estimar la posición de un robot en movimiento. Esto permite que el actor tenga una noción de la ubicación en el entorno por donde se mueve. En aplicaciones como vehículos autónomos es especialmente importante, pues es crítico conocer la posición del vehículo con respecto a su mapa interno para evitar colisiones. Usualmente los odómetros más utilizados son las ruedas y el GPS. Sin embargo estos no siempre están disponibles, debido a adversidades del ambiente. Es por estos motivos que se emplea odometría visual. La odometría visual es el proceso de estimación del movimiento de un vehículo o agente utilizando las imágenes que éste obtiene de sus cámaras. Ella ha sido utilizada en la industria minera con los camiones de carga, y, últimamente en drones aéreos que podrían ser ocupados para el transporte de paquetes. También se ha utilizado para estimar la posición de los robots que actualmente transitan en la superficie de Marte. El presente trabajo tiene por finalidad la implementación de un algoritmo de odometría visual usando una cámara estereoscópica para estimar la trayectoria de un robot, y la evaluación del desempeño de éste comparándola con los valores conocidos de posición. La metodología utilizada permite identificar qué parámetros del algoritmo de estimación de movimiento tienen mayor relevancia y cómo influyen en la rapidez y calidad de la solución. También se determina la influencia de las condiciones de iluminación, y se determina qué zona geométrica de la imagen es mejor para realizar la triangulación de puntos. La solución se compone de un sistema capaz de ejecutar las distintas partes que requiere el algoritmo de manera extensible, siendo fácil reemplazar un método en el futuro con un mínimo impacto en el código. Se obtienen resultados favorables, donde el error de estimación de movimiento es pequeño y, además, se concluye acerca de los factores más importantes en la ejecución del algoritmo. Se discute acerca de la rapidez del algoritmo y se proponen soluciones que ayuden a su implementación en tiempo real.

Orientador: João Mauricio Rosario / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-18T12:11:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bittar_RitadeCassiadaSilveiraMarconcini_M.pdf: 1494065 bytes, checksum: b22602fe56b56d0cb23b43c70f48c043 (MD5) Previous issue date: 1993 / Resumo: Dada a alta competitividade existente nos meios de fabricação, a automação é uma necessidade. Neste trabalho será feita uma descrição do problema de automação, a partir do caderno de especificações e fabricação de um produto.Traduzindo o problema de automação em GRAFCET (Diagrama de Comando-Etapa-Transição). O GRAFCET é um diagrama funcional, cujo objetivo principal é descrever graficamente os diferentes comportamentos de um automatismo seqüencial, isto é possível a partir das descrições das saídas como funções das entradas presentes e passadas, das diferentes etapas que constituem um processo automatizado. Aplicamos a teoria do GRAFCET, para desenvolver no laboratório de Automação e Robótica, exemplos de aplicação industrial, utilizando um micro computador PC AT, uma placa de interface E/S e um robô MANUTEC r3 / Abstract: Today, the automation is necessary, because of the high competitivity in industries. In this work we have been translating the automation industrial especification problem to GRAFCET (Graph-Commande-Stage-Transition). The principal purpose of the GRAFCET is describe graphically, the differents behaviors of the sequencial automation system. It's possible from the output descriptions, as inputs functions presents and pasts, the differents stages of the automated system / Mestrado / Mestre em Engenharia Mecânica

Tesis para optar al grado de Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Eléctrica / La extracción de características es una tarea crítica en la localización y mapeo simultáneo o Simultaneous Localization and Mapping (SLAM) basado en características, que es uno de los problemas más importantes de la comunidad robótica. Un algoritmo que resuelve SLAM utilizando características basadas en LiDAR es el algoritmo LiDAR Odometry and Mapping (LOAM). Este algoritmo se considera actualmente como el mejor algoritmo SLAM según el Benchmark KITTI. El algoritmo LOAM resuelve el problema de SLAM a través de un enfoque de emparejamiento de características y su algoritmo de extracción de características detecta las características clasifican los puntos de una nube de puntos como planos o agudos. Esta clasificación resulta de una ecuación que define el nivel de suavidad para cada punto. Sin embargo, esta ecuación no considera el ruido de rango del sensor. Por lo tanto, si el ruido de rango del LiDAR es alto, el extractor de características de LOAM podría confundir los puntos planos y agudos, lo que provocaría que la tarea de emparejamiento de características falle. Esta tesis propone el reemplazo del algoritmo de extracción de características del LOAM original por el algoritmo Curvature Scale Space (CSS). La elección de este algoritmo se realizó después de estudiar varios extractores de características en la literatura. El algoritmo CSS puede mejorar potencialmente la tarea de extracción de características en entornos ruidosos debido a sus diversos niveles de suavizado Gaussiano. La sustitución del extractor de características original de LOAM por el algoritmo CSS se logró mediante la adaptación del algoritmo CSS al Velodyne VLP-16 3D LiDAR. El extractor de características de LOAM y el extractor de características de CSS se probaron y compararon con datos reales y simulados, incluido el dataset KITTI utilizando las métricas Optimal Sub-Pattern Assignment (OSPA) y Absolute Trajectory Error (ATE). Para todos estos datasets, el rendimiento de extracción de características de CSS fue mejor que el del algoritmo LOAM en términos de métricas OSPA y ATE.

A automação da montagem de estruturas aeronáuticas é uma necessidade emergente. A utilização de robôs convencionais para esta aplicação é dificultada por conta da relativa baixa exatidão de seus deslocamentos. A fim de adequar um braço robótico às exigências aeronáuticas, propõe-se o auxílio de um sistema metrológico capaz de medir e corrigir seu posicionamento, com incerteza de medição na ordem de centésimos de milímetro. Uma comparação entre os instrumentos de medição no estado da arte é realizada e é escolhido um equipamento com tecnologia de fotogrametria para executar tal tarefa. O presente trabalho avalia o instrumento de medição K-Series, explanando suas características, funcionalidades e realizando experimentos para verificação metrológica do instrumento. Em seguida, o controle adaptativo robótico (ARC) do K-Series fecha uma malha de controle com o robô e o ganho de exatidão é medido para constatar a factibilidade da aplicação. Por fim, alguns pontos limitantes são avaliados e uma série de boas práticas para melhorar a confiabilidade do sistema é elencada.

Este trabalho descreve o projeto de um sistema robótico cooperativo industrial para instalação de prendedores utilizado no processo montagem estrutural de aeronaves. O sistema robótico cooperativo de montagem automática é constituído por dois manipuladores robóticos industriais e por efetuadores dedicados que realizam as tarefas de instalação de prendedores. O trabalho cooperativo entre os manipuladores é executado usando uma arquitetura de comunicação para permuta de dados e sinais. O manipulador robótico mestre carrega o efetuador para instalação dos prendedores e o manipulador escravo, o efetuador necessário para completar o processo. Os aplicativos de software de controle localizados em computadores industriais gerenciam as tarefas dos dois efetuadores e também o intercâmbio de dados. Os efetuadores e os controladores dos manipuladores industriais trocam informações entre si usando o protocolo OPC (OLE for process control). As tarefas cooperativas para executar o processo de instalação dos prendedores foram programadas na interface dos robôs utilizando comandos específicos de sincronização de movimentos e acoplamento geométrico. Experimentos foram projetados e executados para avaliar o funcionamento do sistema robótico cooperativo na execução de tarefas necessárias para a consecução do processo. Medições de posicionamento realizadas durante as rotinas de movimentos programadas para os robôs mostraram que a posição de um manipulador em relação ao outro tem variações máximas na ordem de 0,7 mm, compatíveis com os requisitos do processo de montagem estrutural aeronáutica.

Submitted by Cássia Santos (cassia.bcufg@gmail.com) on 2015-02-05T14:16:05Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Carlos Antônio Pereira Júnior - 2014.pdf: 2575876 bytes, checksum: c85bf57279af98879b32867d1b14c724 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2015-02-05T14:18:56Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Carlos Antônio Pereira Júnior - 2014.pdf: 2575876 bytes, checksum: c85bf57279af98879b32867d1b14c724 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-02-05T14:18:56Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Carlos Antônio Pereira Júnior - 2014.pdf: 2575876 bytes, checksum: c85bf57279af98879b32867d1b14c724 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Previous issue date: 2014-09-23 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / This work aims to detail an experience of use of educational robotics in science education, specifically in teaching chemistry. The story begins with the historical aspects of robotics contemplating mythology, fiction and industry to understand where the idea of the robot, its applications and the development of the concept of robot and robotics arises in the course of history. In the second chapter we insert activity on the theoretical aspects of collaborative activity, as we believe that educational robotics applied in the classroom is best enjoyed when using this strategy of organization. It is argued that collaboration should be understood in this context as a state and not as a process and collaborative work has great influence on the organization and progress of the activity. In the third chapter characterized the search according to the method of qualitative research and also in the case study. Still clarifies the instruments of data collection and organization of field research , it is also present here the analysis categories . The next chapter details the analysis of the data from the selected categories. The categories are: analysis of conceptions of robot, the playful dimension of educational robotics and building concepts titration using the robot. / O presente trabalho visa detalhar uma experiência de utilização da robótica pedagógica no ensino de ciências, mais especificamente no ensino de química. O relato se inicia com aspectos históricos da robótica contemplando mitologia, ficção e indústria para entendermos de onde surge a ideia de robô, suas aplicações e o desenvolvimento do conceito de robô e robótica no decorrer da história. No segundo capítulo inserimos a atividade nos aspectos teóricos da atividade colaborativa, pois entende-se que a robótica pedagógica aplicada na sala de aula é melhor aproveitada quando se utiliza a estratégia de organização. Defende-se que a colaboração deve ser compreendida nesse contexto como estado e não como processo e que o trabalho cooperativo exerce grande influência na organização e andamento da atividade. No terceiro capítulo caracteriza-se a pesquisa de acordo com o método da pesquisa qualitativa e também no estudo de caso. Esclarece-se ainda os instrumentos de coletas de dados e a organização da pesquisa de campo, também apresentam-se aqui as categorias de análise. No capítulo seguinte detalhase a análise dos dados a partir das categorias selecionadas. As categorias são: análise das concepções de robô, a dimensão lúdica da robótica pedagógica e a construção de conceitos sobre titulação utilizando o robô.

Tese de mestrado integrado. Engenharia Electrotécnica e de Computadores (Major Automação). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2010