Laboratorio de Automatización, Robótica y Visión por Computador (ARVC)
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José María Marín López

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José M. Marín

Profesor Titular E.U.

Lab. Automatización, Robótica y Visión por Computador

Universidad Miguel Hernández

Dirección:

Universidad Miguel Hernández
Dpto. de Ingeniería de Sistemas y Automática
Edificio INNOVA
Avda Universidad s/n
03202 - Elche (Alicante) SPAIN

Tel:  +34 96 665 8882

Email: jmarin@umh.es

Proyectos en los que he trabajado

Proyectos Públicos Subvencionados

HYREBOT

Título: Robots híbridos y reconstrucción multisensorial para aplicaciones en estructuras reticulares (HyReBot)

Financiado por: Ministerio de Ciencia e Innovación

Duración: 09/2021 - 08/2024

Resumen: Las estructuras reticulares compuestas por vigas o barras fuertemente entrelazadas presentan un uso muy extendido en la construcción de todo tipo de elementos de sujeción para diferentes infraestructuras. Resultan especialmente indicadas en puentes metálicos pero también en cubiertas de hangares y naves de elevadas dimensiones. Se encuentran formadas por un conjunto de barras muy interconectadas, unidas entre sí mediante nodos (rígidos o articulados), formando un mallado estructural en tres dimensiones. La realización de tareas sobre este tipo de estructuras reticulares presenta notables problemas de acceso debido tanto a la elevada interconexión de las barras a través de los nodos presentes en las mismas.

Con objeto de automatizar estas tareas de inspección y mantenimiento, recientemente se ha considerado la utilización de vehículos aéreos que permitan desarrollar estos trabajos a lo largo de este tipo de estructuras. Sin embargo, la elevada complejidad de las mismas (con huecos entre nodos y barras a menudo estrechos y con una distribución fuertemente heterogénea) limita el uso de este tipo de vehículos aéreos, puesto que no podrían entrar a las diferentes localizaciones internas poco accesibles. Otra de estas limitaciones en el uso de este tipo de vehículos es su limitada capacidad de manipulación mientras están en el aire.

Es en este ámbito donde se plantea el proyecto de investigación, explorando la posibilidad de utilizar robots con capacidad de desplazarse por barras y nodos, de forma tal que puedan navegar hasta un punto destino a través de las estructuras reticulares tridimensionales con 6 grados de libertad, independientemente de la disposición y forma de los nodos y de la configuración 3D del mallado. Para acometer estas tareas de inspección y/o mantenimiento en el futuro, en este proyecto de investigación se propone el análisis, diseño e implementación de robots híbridos que permitan ser usados para realizar trayectorias en este tipo de estructuras. Estos estarán constituidos por módulos simples y de pocos grados de libertad, bien de estructura serie o paralela, con objeto de que el conjunto pueda desarrollar de forma efectiva y con versatilidad la tarea de navegación a través de estas estructuras reticulares con todos los condicionantes que estas presentan. Además de analizar en profundidad las características resultantes de este robot híbrido, se propone analizar y constatar su capacidad para poder desplazarse a través de este espacio de trabajo, solventando cualquier posible disposición de nodos reticulares que presentan estas estructuras.

Además, para poder llevar a cabo de forma efectiva esta tarea de navegación será imprescindible un reconocimiento suficientemente preciso del entorno por el que se desenvuelven estos robots así como una estimación precisa de la posición y orientación de los mismos dentro de este. Dada la experiencia de los miembros del equipo de investigación en proyectos previos, se propone la reconstrucción de estos entornos formados por estructuras reticulares tridimensionales, a partir de la fusión de información suministrada por sensores tanto de rango como visuales en un entorno de percepción de 360o. Para acometer este objetivo se harán uso de técnicas de aprendizaje profundo que permitan procesar la elevada cantidad de información aportada por estos sensores.

Esta publicación es parte del proyecto de I+D+i PID2020-116418RB-I00, financiado por MCIN/AEI/10.13039/501100011033.

This work is part of the project PID2020-116418RB-I00 funded by MCIN/AEI/10.13039/501100011033.

Palabras Clave: Robots híbridos, percepción visual, fusión multisensorial, estructuras reticulares

Investigador Principal: L. Payá, O. Reinoso

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PROMETEO2021

Título: HACIA UNA MAYOR INTEGRACIÓN DE ROBOTS INTELIGENTES EN LA SOCIEDAD: NAVEGAR, RECONOCER Y MANIPULAR

Financiado por: GENERALITAT VALENCIANA

Duración: 01/2021 - 12/2024

Resumen: Durante los últimos años el número de robots que se utilizan para la realización de tareas de forma autónoma en múltiples ámbitos y sectores se ha venido incrementando paulatinamente. Hoy en día es posible encontrarnos la presencia de robots realizando tareas repetitivas y en entornos controlados abordando tareas complejas y en ocasiones peligrosas. Sin embargo, la realización de tareas por parte de robots en entornos no controlados con presencia de objetos y elementos móviles (como puede ser la presencia de personas y otros robots) y que requieren la necesidad de realizar desplazamientos entre diferentes puntos de la escena presenta notables inconvenientes que es preciso abordar con objeto de posibilitar una mayor integración de los robots en este tipo de escenarios.

En este proyecto de investigación plantea abordar actividades de investigación dentro de este ámbito en tres líneas específicas: navegación, reconocimiento y manipulación, con objeto de posibilitar avanzar en la integración de los robots y la realización de tareas dentro de estos entornos. Por un lado, es necesario tener en cuenta la presencia de los seres humanos en estos entornos sociales, dado que su posible movimiento y la forma en que se comporten afectará a la manera en que deben moverse los robots y en definitiva a la navegación de estos dentro de estos escenarios. Además, es preciso avanzar en tareas de reconocimiento del entorno identificando los escenarios con objeto de que la localización de los robots dentro de estos sea más robusta y precisa. Finalmente se abordará el problema de la manipulación de los objetos por parte de estos robots teniendo en cuenta la flexibilidad tanto en la forma como en la deformabilidad de estos.

Investigador Principal: Oscar Reinoso

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RETIC

Título: Planificación de movimientos robóticos en estructuras metálicas

Financiado por: Universidad Miguel Hernández de Elche

Duración: 01/01/2021 - 31/12/2022

Resumen: Hoy en día nos encontramos con estructuras reticulares metálicas tridimensionales n numerosas construcciones artificiales, como estadios, torres de alta tensión o de telecomunicaciones, aeropuertos, obras de construcción, redes de conductos en refinerías, centrales nucleares o construcciones aeroespaciales. Estas estructuras, formadas por barras interconectadas, formando auténticas redes metálicas, requieren una inspección periódica y mantenimiento para preservar su buen estado y funcionamiento y evitar que su estabilidad estructural sevea comprometida por el deterioro. Ejemplos de las tareas requeridas son el recubrimiento de las barras metálicas de la estructura mediante pinturas protectoras para frenar su corrosión, la inspección no destructiva para detectar posibles grietas y defectos de soldadura o el apriete de uniones roscadas, entre otros.

Tradicionalmente, estas tareas han sido realizadas por operarios humanos que, provistos de mecanismos de seguridad como arneses, tienen que subir a la estructura y realizar las citadas operaciones. A pesar de que las posibles medidas de seguridad que se puedan adoptar, la realización de estas operaciones es peligrosa para humanos, que se ven sometidos a importantes riesgos para su seguridad y salud. Con el fin de evitar estos peligros para los operarios humanos, la posibilidad de realizar estas tareas peligrosas en altura por medio de robots (autónomos o teleoperados) es una línea que se viene acometiendo durante las últimas tres décadas. En este proyecto el objetivo consiste en planificar movimientos que pueda realizar un robot híbrido de forma que pueda navegar a través de estas estructuras y pasar a través de los nodos estructurales fijándose de forma oportuna para poder acometer tareas de inspección y mantenimiento.

Investigador Principal: Oscar Reinoso Garcia

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EMERG2020

Título: RECONSTRUCCIÓN DE ESCENAS A PARTIR DE CÁMARAS OMNIDIRECCIONALES USANDO TÉCNICAS DE APARIENCIA VISUAL Y DEEP LEARNING.

Financiado por: Generalitat Valenciana

Duración: 01/2020 - 12/2020

Resumen: La mayoría de algoritmos existentes que solucionan los problemas de creación de mapas y localización, dejan de funcionar correctamente cuando el robot se desenvuelve en un entorno no estructurado, complejo y cambiante o cuando el robot se puede mover con más de tres grados de libertad (GDL). En respuesta a este desafío, la línea de investigación principal de este proyecto plantea la mejora y desarrollo de nuevos mecanismos que permitan un modelado eficiente, robusto y preciso de entornos utilizando sistemas de visión. En concreto, se plantea el uso de sistemas de visión omnidireccional por la gran cantidad de información que aportan con un coste relativamente bajo. Sin embargo, el uso de estos sistemas de visión hacen necesario considerar los retos que supone trabajar con las imágenes proporcionadas por dicho tipo de cámaras. En este sentido, se propone estudiar en profundidad los descriptores basados en apariencia global y hacer uso de técnicas de Deep Learning.
 
El desarrollo de este proyecto se desenvuelve a través de varios objetivos como el análisis de los presentes algoritmos de creación de mapas y localización, comparación de los presentes algoritmos de apariencia global y así mismo, desarrollar nuevos algoritmos de localización y/o descriptores de apariencia global basados en Deep Learning. Con el objeto de mejorar la integración del robot móvil en entornos de trabajo reales (Industria 4.0), en los que interactúan con personas, se incorporarán al mapa características que lo hagan compatible con la percepción humana.

Palabras Clave: Aprendizaje profundo, reconstrucción de escenas, localización, visión omnidireccional

Investigador Principal: M. Ballesta

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Creación de Mapas Mediante Métodos de Apariencia Visual para la Navegación de Robots

Título: Creación de Mapas Mediante Métodos de Apariencia Visual para la Navegación de Robots

Financiado por: CICYT Ministerio de Ciencia e Innovación

Duración: 01/01/2017 al 31/12/2019

Resumen: Para que un robot móvil pueda realizar una tarea de manera autónoma, debe ser capaz de moverse por cualquier tipo de entorno. Para ello, es necesario que dicho robot construya un modelo del entorno que le permita estimar su posición y navegar hacia los puntos destino.
La creación de mapas y navegación es una línea de investigación muy activa, en la que se han centrado numerosos investigadores que han desarrollado muy diversos algoritmos usando diferente información sensorial. Hasta el momento la mayor parte de los esfuerzos se han centrado en establecer modelos de entornos a partir de información puntual y relevante del mismo sin considerar un estudio global de la escena en su conjunto.
 
En respuesta a este desafío, este proyecto plantea la mejora y desarrollo de nuevos mecanismos que permitan un modelado eficiente, robusto y preciso de entornos, haciendo uso de sistemas de visión omnidireccional. El grupo de investigación proponente ha avanzado en estas áreas en los últimos años, desarrollando diversos algoritmos de creación de mapas, localización, SLAM y exploración a partir de la información proporcionada por diferentes tipos de sistemas de visión montados sobre los propios robots. Para ello, ha explorado con profundidad las posibilidades que ofrecen los métodos de descripción de escenas basados en la extracción de características locales y los basados en la apariencia visual global, llegando a resultados notables en estas áreas.

Palabras Clave: Robótica móvil, navegación autónoma, visión por computador, sistemas omnidireccionales

Investigador Principal: L. Payá, O. Reinoso

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BinaryRobot

Título: Diseño y desarrollo de un robot de estructura híbrida con actuadores hidráulicos de operación binaria

Financiado por: Generalitat Valenciana

Duración: Del 01/01/2018 al 31/12/2019

Resumen: Las estructuras de acero requieren tareas de inspección, mantenimiento y reparación para garantizar su buen funcionamiento, su estabilidad, su integridad estructural, su longevidad y su buena estética. Tales estructuras están presentes en numerosas construcciones tales como puentes, puertos, aeropuertos, torres de telecomunicaciones, estadios, tendido eléctrico, centrales eléctricas y plantas industriales, además de formar parte del esqueleto de la mayoría de edificios. Habitualmente, las tareas de mantenimiento de estas estructuras verticales son realizadas por operarios humanos que deben trepar a las estructuras para realizar dichas tareas en ellas, lo que somete a dichos operarios a graves riesgos que incluyen la caída desde una altura considerable o la electrocución. Con el fin de evitar someter un operario humano a tales riesgos, desde hace un par de décadas, numerosos investigadores en todo el mundo han estado estudiando la posibilidad de emplear robots trepadores para llevar a cabo estos peligrosos trabajos en altura.

El objetivo principal que planteamos en este proyecto consiste en desarrollar un nuevo robot trepador articulado para la exploración y el mantenimiento de estructuras verticales de acero, con capacidad de movimiento en el espacio tridimensional. La principal novedad del robot a desarrollar en este proyecto frente a otros robots trepadores de estructuras desarrollados hasta la fecha es que el robot que proponemos tendrá actuación binaria (actuadores todo/nada), lo que simplifica en gran medida la planificación y el control de sus movimientos. Además, el robot a desarrollar tendrá un grado de redundancia cinemática moderadamente alto (entre 10 y 12 grados de libertad), lo que permitirá que éste disfrute de una movilidad suficientemente elevada para explorar estructuras tridimensionales a pesar de contar únicamente con actuadores binarios. De esta forma, mediante la combinación de actuación binaria y redundancia cinemática, pretendemos alcanzar un compromiso entre simplicidad y libertad de movimiento, de forma que contribuyamos a salvar los principales problemas de complejidad que actualmente impiden que los robots trepadores de estructuras se utilicen de manera más extensa

Palabras Clave: robot trepador, operación binaria

Investigador Principal: M. Ballesta

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NAVICOM

Título: Navegación de Robots en Entornos Dinámicos Mediante Mapas Compactos con Información Visual de Apariencia Global

Financiado por: CICYT Ministerio de Ciencia e Innovación

Duración: 01/09/2014 al 31/05/2017

Resumen: La realización de tareas por parte de robots móviles que se desenvuelven por un entorno desconocido es una de las líneas de investigación abiertas en la actualidad y que previsiblemente tendrá mayor repercusión a medio plazo. Para ello es necesario poder tener como referencia una información lo más precisa y detallada posible con objeto de que el robot o los robots que se encuentran ejecutando una determinada tarea pueden localizarse dentro del entorno de trabajo. Durante los últimos años se ha trabajado de forma notable y con excelente resultados en esta línea de investigación de creación de mapas de entornos a través de los cuales se pudieran localizar los robots en un proceso conjunto (Simultaneous Localization And Mapping). El grupo de investigación proponente se ha centrado durante los últimos años en esta línea de investigación teniendo como datos de partida para la creación del mapa, la información visual de cada uno de los sistemas de visión con que cuenten los robots. A partir de esta información visual, se han configurado mapas métricos con objeto de que los robots puedan localizarse y desarrollar tareas de navegación de una forma lo más precisa posible. Dentro de esta propuesta de investigación, el grupo proponente ha obtenido notables resultados.
Sin embargo, existen hoy en día incertidumbres y mejoras a satisfacer con objeto de poder utilizar dichos mapas de una forma más eficiente. Uno de los grandes problemas actualmente existentes es el tratamiento de la información visual que se ha modificado en los entornos a medida que los robots desarrollan sus tareas. Los mapas creados deben ser actualizados de forma paulatina teniendo en cuenta la dinámica realmente existente en los entornos de trabajo. Otra de las propuestas abiertas consiste en integrar en dichos mapas información de apariencia global a la vez que se compatibilizan la estructura métrica de los mismos, de manera que la localización del robot sea más efectiva en grandes entornos e incluso poder acometer una localización jerárquica dentro del mapa. Es en este ámbito donde se centra el presente proyecto de investigación, en el que a partir de los resultados alcanzados hasta el momento se plantea acometer nuevas líneas de investigación consistentes en desarrollar mapas visuales dinámicos teniendo en cuenta la información semántica y topológica aportada por los sistemas de visión todo ello en entornos de 6 grados de libertad.

Palabras Clave: Robots Móviles, Mapas Visuales, Navegación Topológica y Compacta, SLAM Visual

Investigador Principal: A. Gil, O. Reinoso

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Creación de mapas topológicos a partir de la apariencia global de un conjunto de escenas

Título: Creación de mapas topológicos a partir de la apariencia global de un conjunto de escenas

Financiado por: Generalitat Valenciana

Duración: 01/01/2015 - 31/12/2016

Resumen: 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.

Palabras Clave: Visión omnidireccional, apariencia global, mapa topológico, localización jerárquica.

Investigador Principal: L. Payá

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VISCOBOT II

Título: Exploración Integrada de Entornos mediante Robots Cooperativos para la Creación de Mapas 3D Visuales y Topológicos para Navegación con 6 Grados de Libertad

Financiado por: CICYT Ministerio de Ciencia e Innovación

Duración: 01/01/2011 al 31/12/2013

Resumen: El desarrollo de tareas por parte de un conjunto de robots en entornos no determinísticos requiere contar con un mapa del entorno que permita una localización precisa. Durante los últimos años se han desarrollado diferentes métodos que posibilitan la construcción de mapas por parte de un robot móvil a medida que se desenvuelve en un entorno no determinístico y en el que se debe localizar (SLAM). Es en este ámbito donde se centra el presente proyecto de investigación, que persigue como objetivo la creación de mapas visuales en entornos 3D no determinísticos por parte de un conjunto de robots móviles equipados con diferentes sistemas de visión.  Así se propone abordar en el presente proyecto de investigación, entre otras, las siguientes líneas: SLAM visual cooperativo 6DOF, en el que los robots se muevan con trayectorias generales en el espacio (con seis grados de libertad) en lugar de las clásicas trayectorias en las que se asume que el robot navega en un plano bidimensional; exploración integrada donde las trayectorias de exploración de los robots tengan en cuenta la incertidumbre del/os mapa/s creados por el conjunto de robots; fusión y alineamiento de mapas visuales entre varios robots; y para finalizar la creación de mapas a partir de la información visual basada en apariencia lo que posibilita la construcción de mapas topológicos de mayor nivel.

Palabras Clave: Robots Cooperativos, SLAM visual, Exploración Cooperativa

Investigador Principal: O. Reinoso

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Convenios con Empresas

PiesCuadrados

Título: Contrato para el desarrollo de un software para la detección y medición de los diferentes tonos de piel

Financiado por: PIES CUADRADOS LEATHER S.L.

Duración: 2019 - 2020

Investigador Principal: O. Reinoso

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IXION1

Título: Contrato para la realización de los trabajos de desarrollo experimental que forman parte del Proyecto presentado al Plan Avanza2 de título "iCOPILOT Asistente inteligente a la conducción"

Financiado por: IXION INDUSTRY AND AEROSPACE, S.L.

Duración: 2014

Investigador Principal: O. Reinoso

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IXION2

Título: Contrato para la realización de los trabajos de desarrollo experimental que forman parte del proyecto presentado al Plan Avanza2 de título "SUPVERT Vehículo Autónomo Aéreo para Inspección de estructuras Verticales"

Financiado por: IXION INDUSTRY AND AEROSPACE S.L.

Duración: 2014

Investigador Principal: O. Reinoso

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Ensayo A&CN (I)

Título: Desarrollo de un sistema de adquisición de datos para Ensayo de absorción de impactos y Ensayo de deformación según norma UNE 41958 IN

Financiado por: Automatica & Control Numérico (A&CN)

Duración: 1/2007 - 1/2008

Investigador Principal: O. Reinoso


Ensayos A&CN (II)

Título: Análisis y Construcción de un Sistema Mecánico para el Ensayo de Pavimentos Deportivos según norma UNE 41598 IN

Financiado por: Automática & Control Numérico (A&CN)

Duración: 4/2007 - 1/2008

Investigador Principal: O. Reinoso



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