Title: Aseguramiento de robots manipuladores con fallos de balanceo libre en articulaciones actuadas mediante la extinción de sus auto-movimientos incontrolados

Funded by: CONSELLERIA DE INNOVACIÓN, UNIVERSIDADES, CIENCIA Y SOCIEDAD DIGITAL

Duration: 1/1/22-31/12/23

Description: Cuando un robot plenamente actuado sufre un fallo de balanceo libre (o fallo de torque) en alguna de sus articulaciones actuadas, el robot se convierte en subactuado y admite movimientos incontrolados aunque bloqueemos el resto de actuadores sanos. Dichos movimientos incontrolados son peligrosos porque pueden provocar la colisión del robot consigo mismo o con obstáculos del entorno.

En este proyecto se propone desarrollar un método de control de robots que han sufrido dicho fallo de balanceo libre, para lograr bloquear al robot subactuado sin necesidad de usar actuadores redundantes ni frenos, suprimiendo de forma segura sus movimientos incontrolados de balanceo libre. El método que se propone consiste en variar las articulaciones actuadas sanas hasta que las variedades de auto-movimiento del robot subactuado degeneren en un punto. Tales variedades de auto-movimiento son curvas, superficies y análogos de dimensión superior, y su forma y tamaño cambian al mover las articulaciones actuadas sanas. Dado que los movimientos incontrolados de un robot subactuado se producen a lo largo de tales variedades de auto-movimiento, el hacer que dichas variedades degeneren en un punto suprime de forma efectiva dichos movimientos incontrolados, ya que el rango de movimiento incontrolado del robot se reduce a un único punto.


Proyecto financiado por la Consellería de Innovación, Universidades, Ciencia y Sociedad Digital de la Generalitat Valenciana

Keywords: Robot paralelo, subactuado, redundante, variedades de auto-movimiento, fallo de balanceo libre, fallo de torque

Head Researcher: Adrián Peidró

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Title: Diseño y estudio de reguladores de par computado para atravesar singularidades en robots paralelos

Funded by: CONSELLERIA DE INNOVACIÓN, UNIVERSIDADES, CIENCIA Y SOCIEDAD DIGITAL, Generalitat Valenciana

Duration: 01/01/2021-31/12/2021

Description: Los robots paralelos controlan el movimiento de su efector final o pinza mediante múltiples cadenas cinemáticas conectadas en paralelo, formando cadenas cinemáticas cerradas. Esto les proporciona mayor rigidez estructural y prestaciones dinámicas, pero también limita su espacio de trabajo y lo divide en distintas regiones separadas por singularidades de tipo paralelo (también llamadas de tipo 2) que no existen en los robots seriales o de cadena cinemática abierta. Cuando el robot atraviesa una de esas singularidades no es posible controlar el movimiento de su efector final en cualquier dirección arbitraria, requiriéndose para ello pares de actuación infinitamente grandes en los actuadores. Esto dificulta el cruzamiento de tales singularidades para que el robot pueda aprovechar al máximo todo su espacio de trabajo.

En trabajos previos, otros investigadores han evitado la divergencia de los pares de actuación diseñando la trayectoria del efector final de modo que, al cruzar la singularidad, el modelo dinámico del robot no degenere, satisfaciendo para ello cierta condición de no-degeneración derivada por otros investigadores en el pasado. Esto presenta el incoveniente de que la trayectoria utilizada para atravesar la singularidad no puede ser una cualquiera, sino que debe diseñarse de modo que se cumpla la mencionada condición de no-degeneración.

En este proyecto se propone el diseño de nuevas leyes de Control de Par Computado (en inglés: Computed-Torque Control) que permitan atravesar las mencionadas singularidades paralelas evitando la divergencia de los pares de actuación, para que éstos permanezcan finitos durante el cruzamiento de la singularidad, y además evitando tener que diseñar la trayectoria para cumplir esto, pudiendo elegir trayectorias arbitrarias. Para lograr esto en el presente proyecto, se propone considerar los pequeños errores de modelado que siempre se producen al modelar la dinámica del robot a controlar. Esos pequeños errores provocan que el seguimiento de la trayectoria deseada no sea perfecto, lo cual proporciona cierto margen para cumplir la condición de no-degeneración simplemente adaptando las ganancias proporcional y derivativa del regulador, dejando totalmente libre la trayectoria. El control propuesto se probará en este proyecto mediante la simulación con robots paralelos de ejemplo, y también con su ensayo en robots paralelos reales.

Proyecto financiado por la Consellería de Innovación, Universidades, Ciencia y Sociedad Digital de la Generalitat Valenciana

Keywords: robot paralelo, singularidad, control de par computado

Head Researcher: Adrián Peidró

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Title: Map Building by Means of Appearance Visual Systems for Robot Navigation

Funded by: CICYT Ministerio de Ciencia e Innovación

Duration: 01/01/2017 al 31/12/2019

Description: In order to be truly autonomous, a mobile robot should be capable of navigating through any kind of environment while carrying out a task. In order to do that it is considered necessary that the robot possesses the ability to create a model of its workspace that allows to estimate its position inside it and navigate along a trajectory.
 
Map building and navigation is currently a very active research area, in which a large number of researchers focus on and where very different approaches have emerged based on diverse algorithms and using various kind of sensorial information. To the present days, most of the efforts have been focusing on construction of models of the environment based on a set of significant points extracted from it without considering the global appearance of the scene.
 
Considering the concepts posed above, we propose the improvement and development of new mechanisms that allow an efficient, robust and precise modelling of the environment by making use of omnidirectional vision systems. The research group has experience in the mentioned areas and during the last years has developed different approaches in the areas of map building, localization, exploration and SLAM by means of information gathered by different kind of vision systems installed on the robots. In order to carry out these approaches, an extensive study of the different description methods has been performed, both based on the extraction of significant points and local descriptors and also those methods based on the global appearance of the image, with remarkable results.

Keywords: Mobile robots, autonomous navigation, computer vision, omnidirectional systems

Head Researcher: L. Payá, O. Reinoso

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Title: Robotic Navigation in Dynamic Environments by means of Compact Maps with Global Appearance Visual Information

Funded by: CICYT Ministerio de Ciencia e Innovación

Duration: 01/09/2014 al 31/05/2017

Description: Carrying out a task by a team of mobile robots that move across an unknown environment is one of the open research lines with a higher scope for a large development in the mid-term. In order to accomplish this task it has been proved necessary to possess a highly detailed map of the environment that will allow the localization of the robots as they execute a particular task. During the last years the proposer research team has worked with remarkable results in the field of SLAM (Simultaneous Localization and Mapping) with teams of mobile robots. The work has considered the use of robots equipped with cameras and the inclusion of the visual information gathered in order to build map models. So far, different kind of maps have been built, including metric maps based on visual landmarks, as well as topological maps base on global appearance-based information extracted from images.
These maps have allowed the navigation of the robots in these maps as well as the performance of high level tasks in the environment. Nonetheless, there exists space for improvement in several areas related to the research carried out so far. Currently, one of the important problems consists in the treatment of the visual information and the updating of this information as the environment changes gradually. In addition, the maps should be created considering the dynamic and static part of the environment (for example when other mobile robots or people move in the environment), thus leading to the creation of more realistic models, as well as strategies to update the maps as changes are detected. A different research line considers the creation of maps that combine simultaneously the information about the topology of the environment, as well as semantic and metric information that will allow a more effective localization of the robot in large environments and, in addition, will enable a hierarchical localization in these maps. The proposed research project considers to tackle the aforementioned lines, thus considering the task of developing dynamic visual maps that will incorporate the semantic and topological structure of the environment, as well as the metric information when the robots perform trajectories with 6 degrees of freedom.

Keywords: Mobile Robots, Visual Maps, Topological and Compact Navigation, Visual SLAM

Head Researcher: A. Gil, O. Reinoso

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Title: Topological mapping using the global appearance of a set of images

Funded by: Generalitat Valenciana

Duration: 01/01/2015 - 31/12/2016

Description: Cuando un robot móvil desarrolla una tarea dentro de un entorno determinado, necesita tener cierto conocimiento del mismo para poder acometer de forma efectiva dicha tarea. Generalmente los entornos por los que se desenvuelven los robots son no estructurados, complejos y cambiantes. De este modo, resulta crucial crear modelos de estos entornos a partir de la información y observaciones que capturen los robots dentro del mismo, con objeto de que la localización sea efectiva. Es en este ámbito donde se centra la propuesta del proyecto.
 
El objetivo principal que planteamos consiste en resolver el problema de creación de mapas de un entorno desconocido, teniendo como entrada la información aportada por un sistema de visión instalado sobre el robot que explora dicho entorno. La alternativa tradicional para resolver este tipo de problemas consiste en la extracción de características locales de las escenas y la creación de mapas métricos en los que es posible estimar la posición del robot respecto a un sistema de referencia global salvo un determinado error asociado. Frente a esta filosofía, nosotros planteamos hacer uso de la información de apariencia global de las escenas para crear mapas topológicos, que contienen información de las localizaciones que componen el entorno y las relaciones de conectividad entre ellas. Se trata de alternativas más recientes  y computacionalmente eficientes que, sin embargo, necesitan un estudio profundo en tareas de creación de mapas robustos  de entornos extensos y con características dinámicas.

Keywords: Omnidirectional vision, global appearance, topological map, hierarchical localization

Head Researcher: L. Payá

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GRASS: Artificial Grass Pavements

Title: Criteria generation for the development of damping bases applied to artificial grass floorings

Funded by: Euro Grass 2002 S.L.

Duration: 2009

Head Researcher: O. Reinoso

Title: Design and implementation of electronic search system for normative in the metal sector: "Metalex"

Funded by: FEMPA

Duration: 2006 - 2007

Description: Contrato para actividades de apoyo tecnológico entre la Universidad Miguel Hernández y la Federación de Empresarios del Metal de la Provincia de Alicante (FEMPA) para el diseño e implementación de buscador electrónico de normativa en el sector del metal: "MetaleX"

Keywords: metalex, fempa

Head Researcher: D. Ubeda

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Integración de Robots Móviles en Fitur 2009

Title: Asesoramiento en la integración de robots móviles en turismo

Funded by: Turisme d'Elx (Ayuntamiento de Elche)

Duration: 2009

Description: Prestación de servicios para tareas de asesoramiento en la integración de robots móviles en la feria de turismo FITUR 2009

Keywords: fitur, robot, turismo, elche

Head Researcher: D. Ubeda

Colaboración con el Laboratorio de Ingeniería Acústica y Vibraciones de la UMH

Title: Colaboración con el Laboratorio de Ingeniería Acústica y Vibraciones de la UMH

Funded by: Laboratorio de Ingeniería Acústica y Vibraciones de la UMH

Duration: 2007-08

Description: Las labores de colaboración se fijaron entorno a la creación del mapa acústico de la ciudad de Elche 

Keywords: ruido, acústico, sonometro, mapa

Head Researcher: D. Ubeda