TED2021_129652B_C21

Título: Optimización energética de sistemas térmicos y uso eficiente de energías renovables en edificios de consumo casi nulo.

Financiado por: Ministerio de Ciencia e Innovación

Duración: 2023 - 2024

Resumen:

Los edificios son una parte central de nuestra vida diaria, y pasamos gran parte de nuestro tiempo en ellos. En sus diferentes formas (hogares, lugares de trabajo, escuelas, hospitales, bibliotecas u otros edificios públicos) el parque inmobiliario es, sin embargo, el mayor consumidor de energía de la UE y uno de los mayores emisores de dióxido de carbono.

Esta propuesta de investigación pretende optimizar sistemas térmicos capaces de satisfacer las demandas de IAQ y de confort térmico, al tiempo que contribuyen a la eficiencia energética y descarbonización de los edificios. Los tres objetivos generales de este proyecto coordinado son:

1. Determinar la combinación óptima y el control de soluciones HVAC eficientes según el clima y el tipo de edificio (recuperación de calor, enfriamiento evaporativo e intercambiadores de calor tierra-aire).
2. Mejorar el uso de dispositivos de enfriamiento evaporativo para reducir el uso de energía en sistemas HVAC.
3. Impulsar la integración de energías renovables en edificios para calefacción, refrigeración y generación de ACS mediante bombas de calor accionadas con energía fotovoltaica.

Estos objetivos generales se han desglosado en cinco paquetes de trabajo (WP), tres a desarrollar por el Subproyecto 1 correspondiente a la Universidad Miguel Hernández de Elche (1A, 1B y 1C), y dos a desarrollar por el Subproyecto 2 correspondiente a la Universidad de Valladolid (2A y 2B):

1A. Análisis de un sistema pasivo de refrigeración evaporativa de tiro descendente (PDEC) y una unidad de ventilación con recuperación
de calor en un edificio residencial bioclimático.
1B. Diseño optimizado de un sistema de enfriamiento evaporativo con generación de gotas por ultrasonidos para su uso en sistemas de aire acondicionado.
1C. Análisis del rendimiento de una bomba de calor fotovoltaica para calefacción, refrigeración y producción de ACS en viviendas.
2A. Funcionamiento y viabilidad de los intercambiadores de calor tierra-aire en edificios terciarios. Hibridación con recuperación de calor y enfriamiento evaporativo.
2B. Optimización del enfriamiento evaporativo en sistemas HVAC: uso eficiente y seguro, hibridación y nuevas configuraciones.

Ambos subproyectos cuentan con edificios de demostración en los que se medirá experimentalmente el funcionamiento de los sistemas HVAC objeto de esta propuesta. El edificio de la UMH es un edificio residencial bioclimático (Casa de la Tierra), mientras que los de la UVa son edificios comerciales (LUCIA e IndUVa).

Esto significa adquirir experiencia en dos tipos diferentes de edificios, estando la demanda del primero dominada por la envolvente y la del segundo por las cargas internas. Algo parecido se puede decir de los climas en los que se ubican estos edificios, uno continental (Valladolid) y otro mediterráneo (Murcia). De ahí la importancia de contar con modelos validados experimentalmente en ambos. En cuanto a las tareas de simulación, UMH y UVa comparten la capacidad de manejar el programa de simulación TRNSYS. Esto implica un entorno común que facilita la transferencia de información y modelos de componentes.

El objetivo final del proyecto coordinado es obtener conclusiones que puedan ser trasladadas tanto a la comunidad científica como a la sociedad, de modo que puedan constituir herramientas útiles para todos aquellos agentes implicados en el desarrollo de edificios de consumo de energía casi nulo y en la descarbonización del parque inmobiliario.

Palabras Clave: edificios de consumo casi nulo, descarbonización, ventilación, enfriamiento evaporativo, bomba de calor, fotovoltaica, eficiencia energética, control inteligente, bioclimatismo

Investigador Principal: Pedro Juan Martínez Beltrán, Manuel Lucas Miralles

AI_GAMMAPATIA

Título: Análisis inicial de herramientas de IA para la predicción de la malignización de las gammapatías de significado incierto a mieloma múltiple u otras patologías linfoproliferativas

Financiado por: Generalitat Valenciana

Duración: 01/2023 - 12/2023

Resumen: Existe el riesgo de progresión de pacientes con gammapatía monoclonal de significado incierto a Mieloma Múltiple. Aunque se conocen clasificaciones basadas en el riesgo de evolución a cáncer, hay que realizar controles médicos de por vida para detectar la evolución hacia la malignización de las gammapatías. Se explorarán los datos existentes y se realizará un análisis inicial del funcionamiento de diversas herramientas de IA, para establecer la capacidad de predicción de cada una de ellas.

Investigador Principal: L. Payá

FRESH MWPSIG

Título: Generación de señal en Fotónica de Microondas por desplazamiento de frecuencia

Financiado por: AEI - MCIIN

Duración: 01/09/2021 - 31/08/2024

Resumen: Asociados a un campo de investigación multidisciplinario y vigoroso, los sistemas fotónicos se benefician de un amplio abanico de aplicación que abarca no solo desafíos interdisciplinares sino también avances técnicos. La última década ha sido testigo de la introducción de técnicas de procesamiento y generación digital, y estrategias de detección óptica coherente en sistemas de fotónica de microondas (MWP) para reflectometría, lidar, sensores de fibra óptica y radar, abriendo nuevos caminos para la implementación de sistemas de nueva generación. En este contexto, el proyecto FRESH MWPSIG representa un esfuerzo por el desarrollo de sistemas de generación de señales fotónicas compactos, robustos y versátiles para aplicaciones genéricas de metrología óptica.
Como consecuencia de la experiencia alcanzada en un proyecto anterior, los ejes de investigación propuestos engloban, por un lado, la identificación de lazos de frecuencia acústico-ópticos (AO-FSL) como candidatos a fuentes versátiles para sistemas de compresión de pulsos basados en fibra en el domino óptico coherente, debido a su diseño simple, ausencia de electrónica de gran ancho de banda y la simplificación asociada de la arquitectura del receptor coherente heredada del carácter unilateral del peine de frecuencia óptica generado. Por otro lado, el segundo eje se centra en el diseño de sistemas de metrología óptica clásicos, a saber, reflectómetros ópticos en el dominio de la frecuencia e interferómetros de baja coherencia, utilizando su integración con conceptos de MWP de conversión descendente. Aquí, el enfoque principal está en desarrollar arquitecturas novedosas que mejoren los diseños previamente demostrados en términos de simplicidad, robustez y compacidad mediante el uso de modulación electroóptica bidireccional con frecuencia escalonada.
En el primero de estos ejes, los objetivos globales son la generación de nuevas familias de formas de onda ópticas en el AO-FSL mediante la inclusión de filtros ópticos dentro del bucle, la adición de funcionalidades a nivel de sistema mediante la integración de modulación síncrona y etapas de codificación, y el desarrollo de sistemas de compresión digital coherente de pulsos utilizando detección heterodina, para su aplicación en reflectometría óptica. En el segundo de estos ejes, los objetivos son la inclusión de algunas mejoras técnicas en las configuraciones propuestas, identificadas en el proyecto anterior, y también el uso sistemático de técnicas de conversión descendente basadas en modulación electro-óptica.
Las actividades de investigación deben considerarse de carácter básico, por lo que el proyecto se presenta como un programa puramente de investigación. Sin embargo, las acciones propuestas muestran aplicaciones potenciales relacionadas con multitud de escenarios asociados al desarrollo de caracterización óptica, sensores de fibra óptica, radar y sistemas lidar para defensa, seguridad, vigilancia y monitoreo de infraestructuras críticas, recursos o desastres naturales. En este sentido, y siguiendo nuestra experiencia previa, el proyecto también se concibe con un fuerte enfoque orientado a la aplicación, donde sus principales hallazgos serán ejemplificados en escenarios seleccionados de relevancia práctica. Debido a la versatilidad de las técnicas involucradas, se prevé que las estrategias puestas en marcha en este proyecto jugarán un papel clave en los futuros sistemas de metrología óptica y generación de señales de fibra óptica.

Palabras Clave: Fotónica, compresión, pulsos, coherente, codificación, lazos, desplazamiento, frecuencia, modulación, reflectometría

Investigador Principal: Carlos R. Fernández-Pousa

CIGE_2021_150

Título: Modelado predictivo y caracterización física de dispositivos optoelectrónicos e híbridos mediante técnicas de inteligencia artificial soportadas por aprendizaje automático y profundo

Financiado por: Generalitat Valenciana. Programa I+D+i 2022. Conselleria de Innovación, Universidades, Ciencia y Sociedad Digital.

Duración: 01/01/2022 - 31/12/2023

Resumen:

Este proyecto plantea la optimización y mejora de las propiedades de dispositivos optoelectrónicos como fotodectectores orgánicos e híbridos mediante modelado predictivo sustentado por técnicas computacionales de Inteligencia Artificial tales como regresión e inferencia gaussiana, aprendizaje automático y profundo, aprendizaje por refuerzo y aprendizaje por transferencia. El procedimiento de fabricación de estos dispositivos entraña una serie de costes y riesgos, los cuales se pretenden minimizar a partir de la obtención de una caracterización predicha mediante modelos predictivos computacionales, sustentados principalmente por redes neuronales convolucionales. Así pues, se espera mejorar los resultados reales en términos de sus propiedades eléctricas, como son sus magnitudes de tensión, corriente y eficiencia de conversión. Pero también en términos de comportamiento temporal, ciclos de vida medio, durabilidad, así como en aspectos relacionados con el ecodiseño: residuos de fabricación, huella de CO2, huella hídrica, etc. A su vez, las mencionadas técnicas computacionales, permitirán actualizar los modelos predictivos con los datos de caracterización reales, medidos tras la fabricación de los dispositivos. El modelado también tendrá por objeto la optimización de las variables y parámetros implicados en la fabricación, especialmente concentrada en los materiales fotoelectrónicos basados en el dopados por óxido de grafeno reducido con inclusión del rGO en la capa de transporte. Además, también se trabajará con dispositivos asistidos por nanopartículas semiconductoras inorgánicas con inclusión de nanocompuestos en la capa activa. Finalmente, y dado el bajo coste de estos dispositivos, también se modelará el comportamiento de los mismos, una vez integrados en un sistema de comunicaciones digitales con luz en el espectro visible.

Investigador Principal: David Valiente

Noise Impact of Electric Bus (NIEB)

Título: Noise Impact of Electric Bus (NIEB)

Financiado por: UMH

Duración: 2022 - 2023

Resumen:

El silencio relativo producido por los vehículos propulsados eléctricamente se presupone como un beneficio medioambiental en términos referentes a mapas de ruido, como documentos administrativos de cuantificación de la contaminación acústica ambiental, siendo una variable a incluir en futuras regulaciones en el ámbito de la contaminación acústica ambiental. Los modelos de predicción de ruido con los que se generan los actuales mapas de ruido solicitados en la Directiva Europea 2015/996, hasta el momento, solo contemplan vehículos convencionales como parte del que tráfico rodado, sin tener en cuenta medios de propulsión alternativos. La inclusión en los modelos de predicción de la propulsión electrificada es una de las líneas de investigación viene desarrollándose desde diferentes puntos de vista independientemente de la repercusión medioambiental que los vehículos eléctricos tendrían como beneficios relacionados con la Agenda 2030 de la Unión Europea.

El objetivo del proyecto iría enfocado a evaluar de la repercusión sonora de los autobuses urbanos electrificados que circulan en la ciudad de Elche, empleando para ello una adaptación del actual modelo de predicción sonora CNOSSOS para el estudio del ruido instantáneo que generarían durante la circulación de los mismos mediante sistemas integrados GPS. Con todo ello se compararían niveles sonoros de vehículos circulando en rutas repetitivas, comparando así niveles sonoros en función de las condiciones del tráfico, modos de conducción y sistemas de propulsión, pudiéndose añadir otros datos evaluables de cara a los objetivos la Agenda 2030.

La metodología a emplear para alcanzar el objetivo global del proyecto pasaría por llevar a cabo los siguientes apartados:
1. Caracterización sonora del vehículo mediante mediciones experimentales controladas.
2. Adaptación del modelo actual de predicción sonora CNOSSOS avalado por la Directiva Europea 2015/996 a partir de registro de sistemas de GPS
3. Análisis de resultados

Palabras Clave: Vehículo eléctrico, mapas de ruido, contaminación acústica, agenda 2030

Investigador Principal: Héctor Campello Vicente

Diseño de filtros de microondas y estudio de efectos de potencia

Título: Diseño eficiente de filtros de microondas en tecnología guiada y estudio de efectos de potencia -multipactor y corona- en dispositivos pasivos de microondas -filtros y antenas-

Financiado por: Conselleria d'Innovació, Universitats, Ciència i Societat Digital, Generalitat Valenciana

Duración: 3 años

Resumen:

Este proyecto pretende, por un lado, abordar el diseño optimizado de filtros de microondas, mediante el desarrollo de soluciones tecnológicas novedosas para los circuitos de alta frecuencia implementados en

tecnología guiada presentes en las cargas útiles embarcadas en sistemas de comunicación espacial. Por otro lado, en este proyecto se persigue también el estudio de efectos de potencia -multipactor y corona- en dispositivos pasivos de microondas -filtros y antenas-. Entre dichos efectos de potencia, se estudiará el efecto multipactor en nuevos componentes basados en guía de onda rectangular parcialmente rellena de dieléctrico y en distintos componentes de microondas basados en tecnología planar vacía, concretamente, en los basados en tecnología Groove Gap Waveguide (GGW) y en tecnología Empty Substrate Integrated Waveguide (ESIW). También se estudiará el efecto corona en diversos dispositivos de microondas, como filtros y antenas. Todos estos componentes están presentes en los subsistemas embarcados en los satélites de las plataformas espaciales, en los cuales existen campos de RF muy intensos y están sometidos a condiciones de ultra-alto vacío, siendo por tanto susceptibles de que se produzca una descarga de multipactor o la aparición del efecto corona en los mismos.

Palabras Clave: filtros de microondas, efecto multipactor, efecto corona

Investigador Principal: Ángela Coves Soler

SIWDISAT

Título: Soluciones avanzadas en tecnología de guías integradas en sustrato y con estructuras periódicas para enlaces de conectividad digital con pequeños satélites

Financiado por: Proyectos de transición ecológica y digital 2021. Ministerio de Ciencia e Innovación

Duración: 2 años

Resumen:

En este proyecto, se explorará la nueva tecnología SIW a emplear en un primer demostrador de nanosatellite en banda-C (con pérdidas más bajas, y que por tanto requerirá fuentes de alimentación de menor potencia, y con un mejor aislamiento frente a interferencias externas). Para el primer demostrador en banda-C, se emplearán estructuras SIW periódicas y basadas en metamateriales para diseñar elementos de interconexión sub-wavelenth (más cortos), así como filtros y redes de alimentación de antenas. En otras tecnologías, el subproyecto también contribuirá con diseños novedosos de filtros planares avanzados, incluyendo su excitación coaxial y considerando soluciones mejoradas en términos de efectos térmicos y de descarga de RF. Por último, la tecnología de guía de ondas groove-gap (GGW) también se utilizará para desarrollar componentes pasivos (por ejemplo, líneas de transmisión y filtros) para el segundo demostrador en banda Ku, incluida la validación (simulaciones y pruebas). para aplicaciones espaciales.

Palabras Clave: Pequeños Satélites, CubeSats, Comunicaciones Digitales de Alta Velocidad, Internet por Satélite (IoS), Conectividad Global, Internet de las Cosas (IoT), Economía Digital, Inclusión Social, Equipos de Alta Frecuencia, Demostradores Tecnológicos

Investigador Principal: Ángela Coves Soler, Miguel Ángel Sánchez Soriano

TED2021

Título: Desarrollo de tecnologías móviles inteligentes para tareas de seguridad y vigilancia de entornos de interior y exterior

Financiado por: Agencia Estatal de Investigación. Ministerio de Ciencia e Innovación

Duración: 12/2022 - 11/2024

Resumen: El presente proyecto plantea la utilización de robots móviles y tecnologías de aprendizaje máquina para realizar tareas de vigilancia y seguridad en entornos de interior y exterior. Durante el transcurso del proyecto se espera generar conocimiento científico y realizar desarrollos tecnológicos que digitalicen y automaticen las tareas de vigilancia de edificios, infraestructuras e industria con potencial de transferencia a empresas de seguridad y a fuerzas y cuerpos de seguridad del Estado.

Actualmente, estas tareas se llevan a cabo mediante personal especializado, con ayuda principalmente de cámaras situadas en posiciones fijas y monitores de televisión. En el presente proyecto se propone lograr una vigilancia mucho más eficaz, y segura para este personal, con el apoyo de robots móviles cooperantes que pueden patrullar las zonas a vigilar y utilizar sensores de distinto tipo (cámaras de visión omnidireccional, cámaras infrarrojas, sensores de rango láser y sensores de proximidad) y tecnologías de fusión multisensorial para abordar dos grandes problemas: (a) la navegación de los robots a través del entorno que debe ser vigilado, incluyendo la construcción de un modelo o mapa, la localización y la planificación de trayectorias y (b) la interpretación del entorno de modo que se puedan detectar objetos sospechosos, intrusiones de personal no autorizado y otras situaciones potencialmente peligrosas como focos de incendio y sobrecalentamientos en instalaciones. El proyecto incluye la creación de una interfaz gráfica intuitiva que permita al usuario interactuar con los robots y mapas creados, conocer las alarmas que se han generado e influir en la tarea desarrollada por los robots.

Tanto la cooperación entre los propios robots como la cooperación entre el posible operador remoto y los robots es fundamental para lograr una vigilancia eficaz. Se trata de un aspecto tecnológico puntero y con gran desarrollo en la investigación mundial actual. Otras tecnologías que intervienen en el proyecto, como el reconocimiento de objetos y personas, el aprendizaje profundo y la navegación autónoma de robots, también se encuentran entre las de mayor desarrollo en la actualidad. El grupo de investigación proponente cuenta con una trayectoria consolidada y amplia experiencia en los ámbitos de la robótica móvil, el aprendizaje máquina, procesamiento de imágenes y fusión multisensorial.

Por tanto, la idea propuesta se ubica dentro del ámbito de la transición digital, y busca la mejora y potenciación de la tecnología para aplicarla a tareas de seguridad y vigilancia de edificios, infraestructuras e instalaciones. El proyecto persigue la mejora de la calidad de trabajo de los empleados/as de seguridad y la mejora de la competitividad de las empresas de seguridad. En especial, se plantea el empleo de robots móviles en situaciones en las que resulta inadecuado o insuficiente el empleo de cámaras de seguridad estáticas, o bien para servir de apoyo y ayuda al personal de seguridad existente. Un caso de uso será, por ejemplo, la vigilancia de grandes extensiones de terreno en condiciones adversas (frío, calor extremo). Además, los robots móviles irán equipados con sensores que permitirán la detección de intrusiones o fallos de seguridad en condiciones de baja o nula iluminación. La propuesta además, pretende tener un mínimo impacto ecológico, pues empleará robots móviles eléctricos y altamente eficientes.

Palabras Clave: Robot móvil, visión por computador, procesamiento de imágenes, fusión multisensorial, navegación de robots, aprendizaje profundo

Investigador Principal: A. Gil, L. Payá

SRI_UMH

Título: Aplicación de la inteligencia artificial como herramienta de mejora de la eficiencia energética en edificios municipales de la provincia de alicante

Financiado por: Diputación de Alicante

Duración: 2022

Resumen: sri.umh.es

En 2018, la Directiva Europea de Eficiencia Energética en Edificios (EPBD 2018/844) propuso a los Estados miembros el uso de un nuevo indicador de Eficiencia Energética directamente relacionado con el nivel de inteligencia de los edificios, denominado SRI (Smart Readiness Indicator). Dicho indicador engloba el uso de las Tecnologías Emergentes (IA, BlockChain, BigData, IoT, etc.) como una herramienta más para alcanzar los objetivos de la Unión Europea para 2050 en materia de ahorro de energía, descarbonización de los edificios y reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI).

El presente proyecto se centra en analizar edificios de la administración pública de la provincia de Alicante para, aplicando la metodología SRI propuesta por la Unión Europea, determinar el nivel de preparación inteligente de los mismos y proponer soluciones de mejora que contribuyan al ahorro energético, la reducción de GEI y la mejora de la calidad y el confort de sus ocupantes. Como resultados finales del proyecto se contará con un informe final del nivel de inteligencia de 6-10 edificios de la administración pública de la provincia de Alicante, incluyendo diferentes tipologías de uso (administrativo, docente, cultural, etc.), con la finalidad de poder caracterizar los edificios públicos existentes de la provincia. Asimismo, se detallarán las propuestas de mejora más apropiadas en función de la tipología de edificio, con el objetivo final de
contribuir al ahorro energético, la reducción de emisiones de GEI y la mejora de la calidad y el confort de sus ocupantes.

Las acciones propuestas se listan a continuación:
A.1. Búsqueda bibliográfica
A.2. Definición y adaptación de la metodología
A.3. Selección de los edificios tipo
A.4. Programación del plan de visitas
A.5. Visitas y toma de datos
A.6. Determinación del índice SRI
A.7. Identificación y desarrollo de un conjunto de propuestas de mejora
A.8. Divulgación de resultados.
A.9. Desarrollo de una web específica del proyecto.

Palabras Clave: Edificios inteligentes, sistemas de control, SRI, eficiencia energética, flexibilidad

Investigador Principal: F. J. Aguilar

Aseguramiento de robots subactuados por extinción de auto-movimientos

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

Financiado por: CONSELLERIA DE INNOVACIÓN, UNIVERSIDADES, CIENCIA Y SOCIEDAD DIGITAL

Duración: 1/1/22-31/12/23

Resumen: 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.

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

Investigador Principal: Adrián Peidró

Control de robots paralelos que han sufrido fallo de torque

Título: Control de robots paralelos que han sufrido fallo de torque

Financiado por: Universidad Miguel Hernández, Vdo. de Investigación

Duración: 1/1/22-31/12/22

Resumen:

En este proyecto se pretende desarrollar algoritmos de control y estabilización para robots paralelos que han sufrido fallo de torque en alguno de sus actuadores. Cuando esto ocurre, la articulación conectada al actuador fallido se comporta como una articulación pasiva que puede girar libremente, produciendo la pérdida de control del robot. Esta es una situación peligrosa dado que el robot puede moverse libremente sin control y podría colisionar consigo mismo o con objetos del entorno.

El método que se pretende aplicar en este proyecto es novedoso ya que no requiere de frenos ni de actuadores redundantes, y consiste en desplazar los actuadores sanos del robot hacia posiciones en las que las variedades de auto-movimiento se desvanecen. Dichas variedades de auto-movimiento son curvas o superficies sobre las que el robot puede deslizar libremente cuando sus actuadores sanos se bloquean.

Palabras Clave: Variedad de auto-movimiento, robot paralelo, subactuado

Investigador Principal: Adrián Peidró

Sistemas de up-conversion de imágenes de alta resolución

Título: Sistemas de up-conversion de imágenes de alta resolución

Financiado por: Conselleria d'Innovació, Universitats, Ciència i Societat Digital, Generalitat Valenciana

Duración: 3 años

Resumen:

Este proyecto está orientado a la consecución de sistemas de up-conversion de imágenes de alta resolución y buena eficiencia cuántica. Queda claro, que el avance de este tipo de sistemas, depende principalmente de la resolución de las imágenes, y dentro de los factores que afectan, el factor más limitante es la aceptancia angular en los procesos de ajuste de fase (PM, phase matching) o cuasi ajuste de fase (QPM, quasi-phase matching). Típicamente, las tolerancias angulares se sitúan en torno a la decena de miliradianes por centímetro de cristal. Con ajuste de fase no crítico convencional, y phase-matching tangencial, es posible incrementar hasta unos pocos cientos de mrad x cm [28], alcanzando resoluciones típicas de un sensor de 640 x 512 píxeles. Sin embargo, es posible aumentar sensiblemente estos valores, alcanzando resoluciones típicas de sensores en el orden de los 1280 x 1024 píxeles, y presumiblemente bastante más, mediante las técnicas a investigar en este proyecto y su adecuada combinación. Aunque en el proyecto se orientará por comodidad a demostrar técnicas nuevas en las bandas SWIR (en torno a 1550 nm), y MWIR (en torno a 3.5 micras), las técnicas serían luego adaptables a otras regiones del infrarrojo, e incluso en el rango de los THz, proporcionando herramientas mejoradas. No obstante, las regiones de 1550 nm y 3.5 micras son ya de por sí útiles en diversos campos científico-técnicos.

Palabras Clave: upconversion, optica no lineal, laser de estado solido

Investigador Principal: J. Capmany, H. Maestre

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

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

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

AICO_2021_190

Título: Optimización de un sistema de aire acondicionado solar accionado mediante energía fotovoltaica con pre-enfriamiento evaporativo del aire de entrada al condensador usando técnicas de ultrasonidos

Financiado por: Generalitat Valenciana

Duración: 2021 - 2023

Resumen: El objetivo global de este proyecto es optimizar un sistema de refrigeración solar tipo Split accionado mediante energía fotovoltaica, en el que adicionalmente se va a mejorar su eficiencia energética mediante el pre-enfriamiento del aire de entrada al condensador. Para la hibridación del condensador se propone la optimización del diseño de un generador de gotas por ultrasonidos.

Este objetivo general se aborda a través de los siguientes objetivos específicos:

Modelizar numéricamente la sección de pre-enfriamiento mediante herramientas CFD para optimizar su diseño.
Evaluar experimentalmente las prestaciones térmicas y fluido-dinámicas del generador de gotas por ultrasonidos en un túnel de viento.
Optimizar el diseño del generador de gotas por ultrasonidos para el pre-enfriamiento del aire de entrada al condensador de un equipo de aire acondicionado tipo Split accionado simultáneamente por paneles fotovoltaicos y red.
Caracterizar experimentalmente el sistema de refrigeración solar con pre-efriamiento del aire de entrada al condensador en condiciones ambientales estivales. Entorno experimental: laboratorio.
Optimizar el control de la operación del sistema en función de la demanda y las condiciones ambientales.
Verificar experimentalmente los ahorros energéticos conseguidos en un edificio real.
Establecer una metodología para la integración en edificios reales.
Difundir y diseminar los principales resultados.

Palabras Clave: Refrigeración solar, eficiencia energética, enfriamientoe evaporativo

Investigador Principal: Manuel Lucas Miralles

APE2021 MASTER

Título: Sistemas de condensación híbridos basados en el ciclo termodinámico de Maisotsenko en centrales termosolares de generación de potencia

Financiado por: Conselleria de Innovación, Universidades, Ciencia y Sociedad Digital (Generalitat Valenciana)

Duración: 01/01/2021-31/12/2021

Resumen: La propuesta científica radica en la implementación de sistemas de condensación híbridos basados en el ciclo termodinámico de Maisotsenko (M) en centrales termosolares de generación de potencia. En concreto, se plantea el uso de un pre-enfriamiento adiabático basado en el ciclo M en torres de refrigeración secas de tiro natural. Las hipótesis de partida contemplan que un ciclo M puede proporcionar aire enfriado a la temperatura de rocío de las condiciones del aire de entrada, en contraposición con técnicas de enfriamiento evaporativo directo donde sólo se puede alcanzar teóricamente la temperatura de bulbo húmedo de las condiciones del aire de entrada. El consumo energético requerido por el proceso es muy inferior al requerido por otras técnicas de pre-enfriamiento como el espray o el uso de paneles húmedos. Un menor gasto de agua es también una mejora derivada de la implementación de la propuesta.

Palabras Clave: Maisotsenko, Termosolar, NDDCT

Investigador Principal: Javier Ruiz Ramírez

DECODED

Título: Decoding brain activity related to gait during exoskeleton-assisted walking

Financiado por: European Union’s Horizon 2020 research and innovation programme, via an Open Call issued and executed under Project EUROBENCH

Duración: 01/04/2021 hasta 31/05/2022

Resumen: Lower-limb robotic exoskeletons have emerged as aids for over-ground, bipedal ambulation for individuals with motor limitations. The usability and clinical relevance of these robotics systems could be further enhanced by brain-machine interfaces (BMIs). Different approaches have been explored in the last decade to use BMIs based on EEG to interact with robotics exoskeletons. One of these approaches is based on detecting users’ motor imagery related to walk. In this regard, our group have developed different BMIs exploring the capabilities of using motor imagery for commanding exoskeletons. In addition, as the performance of current BMIs has to improve in order to command exoskeletons not only in clinic environments, but also at home or outdoors, our group is currently implementing a new BMI based on the combination of two paradigms: motor imagery and user’s attention during walking. Indeed, we have just published a paper showing some promising results using this new BMI. However, in this BMI, motor imagery is decoded only while users are walking through typical flat grounds and users’ attention is estimated from EEG. In this proposal we will use several EUROBENCH scenarios to get data that will allow us: (1) to verify that the attention estimated from EEG by our algorithm is correlated with the attention provided by EUROBENCH while the users are walking wearing an exoskeleton; and (2) validate that the algorithm that we have developed to detect subjects’ motor imagery from users can be applied if they are walking through non-flat terrains. The EEG signals recorded using the EUROBENCH scenarios and the results provided by our algorithms (subjects’ motor imagery decoded and users’ attention estimated) will be incorporated into the EUROBENCH database. This information will be a powerful resource for researchers interested in controlling lower-limb exoskeletons from EEG signals to develop, test and compare their algorithms.

Investigador Principal: José María Azorín Poveda

REKINE

Título: Reconstructing kinematics trajectories during walking from EEG signals

Financiado por: European Union’s Horizon 2020 research and innovation programme, via an Open Call issued and executed under Project EUROBENCH

Duración: 01/04/2021 hasta 31/05/2022

Resumen: Lower-limb robotic exoskeletons have emerged as aids for over-ground, bipedal ambulation for individuals with motor limitations. The usability and clinical relevance of these robotics systems could be further enhanced by brain-machine interfaces (BMIs). Different approaches have been explored in the last decade to interact with robotics exoskeletons by means of BMIs based on EEG. One of the approaches explored is based on the decoding of kinematics trajectories during walking from EEG. Although walking is automatically based on reflexes governed at the spinal level, there are evidences that suggest that the motor cortex is particularly active during specific phases of the gait cycle. In addition, recent studies claim that EEG signals are directly related to the value of joint angles involved in human gait.

In this regard, our team has verified that it is possible to get a relation between lower- limb angles and EEG signals by using linear regression models. However, despite current efforts for reconstructing kinematics trajectories from EEG signals, more research is still needed to improve the performance of current decoding algorithms. Furthermore, there is a huge lack of EEG data available for researchers to develop, test and compare their algorithms. The main goal of this proposal is to register the EEG signals and the kinematics trajectories of lower-limbs of a high number of subjects during walking to: (1) integrate all these data into the EUROBENCH database; (2) improve our algorithm for reconstructing kinematics trajectories from EEG by using the recorded information; and (3) include in the EUROBENCH database the results of our decoding algorithm. This information will be a powerful resource for future researchers to develop, test and compare their algorithms.

Investigador Principal: José María Azorín Poveda

ModRet

Título: Reconocimiento y creación de modelos de estructuras reticulares (ModRet)

Financiado por: Universidad Miguel Hernández de Elche

Duración: 2 años

Resumen: El proyecto se centra en la creación de modelos de estructuras reticulares. Este tipo de estructuras se encuentran en numerosas construcciones y requieren un mantenimiento continuado. Este mantenimiento se puede automatizar mediante un robot móvil que sea capaz de desplazarse a través de la estructura. Sin embargo, para poder abordar esta tarea, es necesario que el robot disponga de un modelo de la estructura, que le permita conocer su posición y planificar la trayectoria y secuencia de movimientos adecuadas para alcanzar el punto destino. Para crear este modelo, el robot recogerá información a medida que se desplaza a lo largo de la estructura por primera vez, mediante los sensores de que va equipado (fundamentalmente sistemas de visión omnidireccional). El modelado de este tipo de estructuras presenta varios aspectos diferenciales con respecto a otros entornos, como su simetría y presencia de estructuras visuales repetitivas, la gran variedad de puntos de vista desde la que pueden ser observadas, dependiendo de la trayectoria del robot, y los cambios que puede sufrir su apariencia, debido a las reparaciones desarrolladas por el robot. Considerando estas características, se dotará al modelo de una estructura jerárquica, con una capa de alto nivel con información sobre la topología de la estructura, y una o varias capas de bajo nivel, con datos sobre las barras y nodos, como su forma, ancho, planos que componen las barras y topología de nodos. Para la descripción de las escenas y extracción de información relevante se usarán técnicas de inteligencia artificial y aprendizaje profundo. Con estas herramientas se separará la información que rodea la estructura y sus condiciones (como las condiciones de iluminación) de la información de la celosía que rodea al robot (barras y nodos). Asimismo, se implementarán algoritmos para la creación del modelo del entorno de manera incremental, actualizándolo según el robot avanza y captura nueva información de la estructura.

Investigador Principal: L. Payá

GV_2021_ADAPTYP2

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

Financiado por: CONSELLERIA DE INNOVACIÓN, UNIVERSIDADES, CIENCIA Y SOCIEDAD DIGITAL, Generalitat Valenciana

Duración: 01/01/2021-31/12/2021

Resumen: 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.

Palabras Clave: robot paralelo, singularidad, control de par computado

Investigador Principal: Adrián Peidró

IRLADAR

Título: Sistemas LADAR de altas prestaciones en el infrarrojo basados en conversión de longitud de onda de imagen

Financiado por: AEI - MCIIN

Duración: 09/2021 - 08/2024

Resumen: Este proyecto se orienta a la investigación y desarrollo de sistemas de visión activa por tiempo de vuelo empleando iluminación láser (LADAR) en nuevas regiones espectrales del infrarrojo. Se orienta tanto a la región segura para el ojo humano (eye-safe) en torno a 1550 nm, así como a la región del infrarrojo medio en torno a 3.5 micras (MWIR), donde no existen actualmente sistemas de este tipo, y que representa una zona espectral de sumo interés, dando así respuesta a una meta tecnológica en mejora de este tipo de sistemas, contemplada explícitamente en la Estrategia de Tecnología e Innovación para la Defensa (ETID 2015) dentro del Reto 8 en seguridad, protección y defensa.

Este nuevo proyecto es continuación y aprovechamiento práctico de resultados de otros proyectos previos financiados por el Plan Nacional, orientados a la investigación de sistemas de conversión en longitud de onda de imágenes a nivel más básico en distintas zonas infrarrojas, y al estudio de aspectos clave para su utilidad práctica, como la resolución en las imágenes convertidas, el campo angular de visión, su potencial compacidad y miniaturización. En el proyecto anterior TEC2017-88899-C2-1-R, se dieron los primeros pasos básicos en su adaptación a sistemas de visión activa por tiempo de vuelo.

Con la experiencia acumulada, en este proyecto se aborda el llevar estos sistemas a sus potenciales rendimientos teóricos, ahondando en los aspectos limitantes detectados, y optimizando compromisos entre resolución en la imagen y eficiencia cuántica de conversión para alcanzar elevadas prestaciones en la práctica, persiguiendo como resultado un sistema de nivel de madurez tecnológica TRL6 en la región eye-safe, apto para transferencia de tecnología, y un nivel TRL4 en la región MWIR. Las técnicas a emplear se basan en procesos ópticos no lineales de suma de frecuencias de la imagen original infrarroja con un haz láser en un cristal no lineal, dando como resultado una nueva imagen en la región espectral del visible e infrarrojo cercano, donde existen detectores de Silicio como CCD o CMOS, EMCCD y cámaras intensificadas de elevadas prestaciones. Se demostrará el primer sistema LADAR en el MWIR a nivel internacional.

A nivel más básico, tiene también como objetivo aumentar la resolución y campo angular de visión en las imágenes convertidas mediante el aumento de aceptancia angular en procesos de suma de frecuencias en cristales no lineales que contienen estructuras de dominios ferroeléctricos similares al PPLN, que sea compatible con altas eficiencias de conversión, dado que en general, cuando se emplea una única longitud de onda de iluminación y de bombeo del proceso SFM hay compromisos entre resolución y eficiencia. Se aborda eliminar estos compromisos mediante el uso de una combinación novedosa de múltiples longitudes de onda de iluminación, múltiples ondas de bombeo del proceso SFM, y distribuciones estratégicas novedosas de dominios ferroeléctricos en cristales no lineales microestructurados como el LiNbO3 o el KTP.

Palabras Clave: Fotónica, láseres, óptica no lineal, sistemas de visión

Investigador Principal: Juan Capmany, Adrián José Torregrosa

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

DEMOSPACE

Título: Modelado avanzado y caracterización de nuevos componentes de Alta frecuencia en guía de onda y tecnología planar para las aplicaciones espaciales emergentes

Financiado por: Ministerio de Ciencia e Innovación

Duración: 3 años

Resumen: Actualmente, los sistemas y aplicaciones de comunicación satélite europeos más relevantes soportan un gran número de servicios de la moderna Sociedad Digital. Entre ellos destacamos el sistema de navegación global GALILEO, programas meteorológicos y de observación de la Tierra como COPERNICUS, nano-satélites para misiones científicas y grandes constelaciones de pequeños satélites para implementar el próximo "Internet por Satélite", así como grandes satélites de telecomunicaciones en órbita geoestacionaria. Gracias a estas cargas útiles satelitales, muchas aplicaciones civiles y militares (transmisión de TV/video, transmisión de datos a alta velocidad, comunicaciones fijas y móviles de banda ancha, pronósticos meteorológicos) y una amplia variedad de sectores se están beneficiando a nivel mundial.

Con el objetivo de mantener el crecimiento de estas aplicaciones, todos los programas satelitales citados están desarrollando sus evoluciones futuras: segunda generación de GALILEO, nueva generación de satélites meteorológicos (METEOSAT y METOP), próximaserie de misiones SENTINEL, próxima generación de pequeñas plataformas para las constelaciones Starlink y OneWeb, y nuevas grandes plataformas espaciales multihaz, que operan en los rangos de frecuencia de onda milimétrica y submilimétrica. Todos ellos necesitarán cargas de comunicación más avanzadas basadas en equipos novedosos (componentes pasivos y antenas) con requisitos más estrictos.

En estrecho contacto con los principales agentes espaciales (incluida la Agencia Espacial Europea, así como las industrias multinacionales y españolas, que han expresado su apoyo a este proyecto), se han identificado las necesidades de las futuras cargas satelitales como: dispositivos más compactos que manejan mayores niveles de potencia para aplicaciones de baja frecuencia (1-2 GHz) (futuros satélites GALILEO y METEOSAT), implementación de guías de onda más ligeras (compatibles con tecnología plana) para banda C (4-8 GHz) y banda X (8-12 GHz), dispositivos de futura generación para satélites de observación de la Tierra y plataformas pequeñas, componentes de mayor ancho de banda (filtros y multiplexores) y su diseño integrado con células radiantes para nuevos satélites multihaz, que ya funcionan en la banda Ka (20-30 GHz) y muy pronto también en las bandas Q/V (40-75 GHz). Además, también deben abordarse soluciones tecnológicas para las cargas de comunicación más modernas, que utilizan frecuencias más altas (banda W, entre 75 y 110 GHz).

El objetivo principal del proyecto es abordar los desafíos identificados mediante el diseño de nuevos componentes pasivos y antenas para los sistemas de comunicación satelital de próxima generación, incluida la fabricación de prototipos y verificación experimental. Para este fin, este subproyecto tendrá como objetivos particulares el modelado avanzado y la validación de los nuevos componentes de alta frecuencia que se propongan para las citadas aplicaciones espaciales, haciendo hincapié en sus prestaciones en potencia (efectos de autocalentamiento y de descarga por corona y/o multipactor). Ello incluye el estudio multifísico y la validación de estructuras en tecnología planar, híbridas (Substrate Integrated Waveguide), guía de onda y de la prometedora gap waveguide. Asimismo, desde este subproyecto también se abordará el diseño de componentes (especialmente filtros y diplexores) de altas prestaciones en cuanto a respuesta eléctrica y tamaño.

Palabras Clave: Circuitos Pasivos, Antenas, Tecnologías de Alta Frecuencia, Diseño y Técnicas de Fabricación, Efectos de Alta Potencia, Carga Útil de Satélite, Seguridad- Defensa, Sociedad Digital- Internet por Satélite

Investigador Principal: Stephan Marini y Miguel Ángel Sánchez Soriano(UA)

RED2018-102618-T

Título: Red temática en Recursos Energéticos Distribuidos y de Demanda para el Desarrollo del Horizonte Energético 2050

Financiado por: Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades

Duración: 2 años

Resumen: Las futuras redes eléctricas necesitan ser flexibles en el lado de la demanda para que la política energética de la UE sea creíble, sobre todo en lo que se refiere a la integración de mayores porcentajes de renovables. Por ello, las tendencias internacionales establecen que los sistemas eléctricos necesitarán un consumidor más activo. Algunas barreras se empiezan a derribar, como es la igualdad de consideración y retribuciones a los recursos de demanda (DR) y de generación, siempre y cuando los primeros demuestren tener capacidades similares. La participación activa y la demostración de sus capacidades son retos importantes entre los pequeños y medianos usuarios, pues son éstos los que más barreras se encuentran en su participación cuando su potencial es indudable (sus usos energéticos explican más del 50% del consumo)

Palabras Clave: Gestión y participación de la demanda eléctrica. Políticas energéticas, Consumidores eléctricos, eficiencia energética. Agenda 2030 y 2050.

Investigador Principal: Carlos María Álvarez Bel

Creación de modelos jerárquicos y localización robusta de robots móviles en entornos sociales

Título: Creación de modelos jerárquicos y localización robusta de robots móviles en entornos sociales

Financiado por: Generalitat Valenciana

Duración: 01/01/2019 a 31/12/2020

Resumen: El proyecto se centra en el campo de construcción de mapas y localización usando visión omnidireccional, avanzando hacia un paradigma híbrido topológico-métrico, que permita (a) construir un mapa semántico incrementamente, mientras el robot explora el entorno desconocido y (b) estimar la posición y orientación del robot, con precisón, con 6 grados de libertad y un coste computacional razonale. Asimismo, con el objetivo de mejorar la integración del robot móvil en entornos sociales reales, en los que debe de interaccionar con personas, se incluiraán algunas características en el modelo que lo hagan compatible con la percepción humana.
De este modo, la propuesta pretende ir más allá del concepto de localización jerárquica multi-nivel, adaptándola a entornos sociales, extensos y complejos, e incluyendo la colaboración con las personas usuarias a través de comandos de alto nivel. Esta propuesta se organiza en torno a dos líneas de investigación princiales:

Línea A: Creación de mapas híbridos métrico-topológicos, incrementalmente, a partir de la apariencia global de un conjunto de escenas.

Línea B: Construcción de modelos de un entorno que permitan localización con 6 grados de libertad a partir de información visual.

Palabras Clave: Robot móvil; visión omnidireccional; Mapa híbrido; localización jerárquica; entornos sociales

Investigador Principal: L. Payá

Emergentes desarrollo BCI rehabilitación

Título: Desarrollo de nuevas interfaces cerebro-máquina para la rehabilitación de miembro inferior

Financiado por: CONSELLERIA DE INNOVACIÓN, UNIVERSIDADES, CIENCIA Y SOCIEDAD DIGITAL

Duración: 01/01/2019 - 31/03/2021

Resumen: La apoplejía o el accidente cerebrovascular (ACV) y la lesión medular son algunas de las causas que ocasionan trastornos motores en personas debido al daño asociado al sistema nervioso. Dicho daño conlleva un considerable descenso en su calidad de vida, ya que las lesiones ocasionadas suelen interrumpir las vías sensoriales y motoras, conduciendo a una marcha patológica permanente y a un deterioro de la deambulación independiente. Recientemente, han aparecido diversos exoesqueletos robóticos con el fin de ser utilizados en terapias de rehabilitación. El uso de este tipo de dispositivos asociados a interfaces cerebro-máquina (BMI), que decodifican las señales electroencefalográficas (EEG) del paciente para interpretar los comandos de movimiento, puede mejorar la neuroplasticidad neuronal en las terapias de rehabilitación. En este aspecto, el grupo de investigación del Dr. Contreras-Vidal (Universidad de Houston, Texas E.E.U.U) en colaboración con el grupo de Neuro-Rehabilitación del Instituto Cajal del Dr. Pons en España, realizaron un primer estudio clínico sobre el uso de este tipo de robots durante la rehabilitación de la marcha de pacientes de ACV, demostrando su viabilidad en rehabilitación. Sin embargo, todavía existen dos inconvenientes para su aplicación de forma extendida. En primer lugar, es preciso que los algoritmos de control mejoren su precisión, lo que aboga por desarrollar nuevos algoritmos que permitan BMIs más robustas y fiables. En segundo lugar, dichos dispositivos robóticos tienen un alto coste económico, desde unos 70.000€ hasta 200.000€ según modelo y propiedades, lo que dificulta su implantación, siendo necesario la búsqueda de alternativas de inferior coste.

El objeto de la investigación es implementar un nuevo tipo de BMI híbrida para la rehabilitación de la marcha que presente una mayor precisión gracias a la combinación de dos tipos de paradigmas: imaginación motora de la marcha y niveles de atención. Adicionalmente, se evaluará si los resultados de la BMI desarrollada, vienen influidos por el tipo de dispositivo actuador asociado. De este modo, se comparará la viabilidad de la sustitución de BMIs asociadas a exoesqueletos robóticos por entornos de VR en combinación con cintas andadoras.
Para la primera aproximación se aprovechará la estancia concedida al IP de este proyecto mediante una beca Castillejo en la Universidad de Houston. En la misma, se podrá tener acceso a los exoesqueletos que dispone el Dr. Contreras-Vidal. Ejemplos de los posibles exoesqueletos a utilizar son el H2 de Technaid S.L., el Rex de Bionics Ltd. y el Hank de Gogoa.
Para la segunda aproximación, se utilizará un equipo de realidad virtual (HTC Vive) en combinación con una cinta andadora Proform, como alternativa de bajo costo. En ambos casos se utilizarán equipos de registro de la señal EEG para decodificar las intenciones motoras.

Investigador Principal: Mario Ortiz García

GV2019 EvaPV4cooling

Título: Optimización de sistema de refrigeración solar basado en chimenea fotovoltaica evaporativa

Financiado por: Conselleria de Innovación, Universidades, Ciencia y Sociedad Digital (Generalitat Valenciana)

Duración: 01/01/2019-31/12/2019

Resumen: La reducción en las emisiones de CO₂ se ha convertido en uno de los ejes centrales tanto de las políticas domésticas como de las políticas en el ámbito comunitario. El consumo de energía primaria por parte de equipos de climatización en edificios supone una importante cuota del uso de energía primaria no renovable, por lo que el potencial de ahorro es muy importante. Una vía para la reducción del consumo de equipos de climatización en edificios es la conocida como refrigeración solar. Se trata de una idea muy atractiva por la coincidencia cronológica entre la disponibilidad de radiación solar y la demanda de energía para climatización. De esta manera se puede satisfacer una demanda específica (refrigeración) con energías renovables (solar) contribuyendo así a una mejora de la eficiencia del sistema de climatización.

El objetivo general de esta propuesta es el de optimizar un sistema de refrigeración solar con chimenea fotovoltaica evaporativa. Para ello, se plantean los siguientes objetivos específicos:

Caracterizar experimentalmente el sistema de refrigeración solar con chimenea fotovoltaica evaporativa en condiciones ambientales estivales.
Modelizar numéricamente la chimenea solar mediante herramientas numéricas para optimizar su diseño.
Optimizar el sistema en función de la demanda y las condiciones ambientales.

Para ello se plantea un proyecto de investigación de un año de duración (anualidad 2019) en la que se pretenden cubrir las fases de realización de ensayos experimentales, modelización y optimización del sistema. En la actualidad, el grupo de investigación solicitante dispone de una planta totalmente instrumentada que, en fases previas de explotación, ha mostrado una mejora sustancial en su operación frente a sistemas convencionales.

Los resultados que se plantean alcanzar en esta propuesta pretenden avanzar en el desarrollo del sistema de refrigeración solar propuesto hasta un nivel de validación de sistema en un entorno real, paso previo a una posible comercialización. De esta manera, se pretende contribuir a la reducción del consumo de energía en edificios asociado a la climatización mediante energías renovables con sistemas de alta eficiencia. La presente ayuda supondría el estímulo necesario para dar el salto del plano académico al comercial a través de la difusión de los resultados obtenidos.

Palabras Clave: Refrigeración solar, chimenea solar, PV, bomba de calor

Investigador Principal: Javier Ruiz Ramírez

Active Latent Thermal Energy Storage.

Título: Visualization of the flow and melting and solidification processes in latent heat accumulators activated mechanically.

Financiado por: Agencia Estatal de Investigación

Duración: 01/01/2019 a 31/09/2023

Resumen:

The vast majority of engineering solutions for latent thermal energy storage using phase change materials (PCM) comprise the use of motionless heat exchange equipment. The low thermal conductivity of the PCM and its potential solidification on the heat transfer surfaces imply the appearance of a high thermal resistance, which limits the speed at which the phenomena of energy charging and discharging occur in these storage systems.

Recently published roadmaps towards the use of energy storage in Europe have identified the use of active techniques as a feasible solution to multiply the energy transfer rate in storage devices using PCM materials. These techniques involve the use of an external power that promotes the displacement and mixing of the PCM, with the objective of increasing the convective coefficients during the melting and solidification cycles. Furthermore, in the solidification process, active techniques with scraper systems prevent the formation of a solid layer on the transfer surface.

The fundamental knowledge on the role of active enhancement techniques in the dynamics of melting and solidification of PCMs is not present in the design methodologies and publications currently available for active LTES design. While some particular designs are described in the open literature together with a phenomenological analysis of their performance, the lack of correlations for the rating of the heat transfer surfaces is also an impediment for the technological implementation of active LTES systems [14].

Most of the numerical and experimental evaluations of LTES systems induce PCM melting using a heat transfer fluid with a constant inlet temperature. However, energy storage finds its most promising application when coupled with solar thermal systems [15]. Consequently, there is a need to characterize properly the charging of energy when irradiance-driven, transient inlet conditions apply for the heat transfer fluid. In the eventual absence of mechanically induced motion of the PCM during melting or solidification, the existence of buoyancy patterns governed by this boundary condition must be also accurately described, owing to their fundamental role on phase change heat transfer [14].

In this respect, the appropriate description of the flow using complementary numerical and experimental approaches, is still an open question for unravelling the complex mechanisms that appear during melting and solidification in solar-driven active LTES systems.

According to these baseline hypotheses, the general objectives of the project ALTES are:

The design and construction of an active latent thermal energy storage device, based on scraped surface technology, linked to a comprehensive analysis to demonstrate its controllable heat transfer capacity.
The experimental characterization of the heat transfer and power consumption in the active LTES system, considering the influence of transient, irradiance-driven conditions during the energy charging and the effect of forced or natural convection in the PCM side.
Description of the flow of PCM in the active LTES system by means of flow visualization, Particle Image Velocimetry and experimentally-validated numerical simulations, in order to assess the flow patterns during melting and solidification and their role against different operational regimes.

Palabras Clave: latent heat, energy storage, active device, scraped surface heat exchanger

Investigador Principal: D. Crespí-Llorens

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

FRESH MIPFOS

Título: Desplazamiento de frecuencia en Fotónica de Microondas para sensores de fibra óptica

Financiado por: Ministerio de Economía y Competitividad

Duración: 1/1/2018 - 31/12/2020.

Resumen: El proyecto FRESH MIPFOS tiene como objetivo el desarrollo de sistemas y técnicas basadas en el uso de métodos de Desplazamiento de Frecuencia (Frequency-Shifting, FS) en Fotónica de Microondas (Microwave Photonics, MWP) para su uso como unidades de interrogación estables y compactas en sensores de fibra óptica cuasi-distribuidos de tipo interferométrico o reflectométrico, aunando las capacidades de procesado MWP y la ventaja en sensibilidad de la detección óptica a bajos anchos de banda. Alimentadas por la continua mejora de las tecnologías fotónicas en bandas de transmisión óptica, las técnicas de desplazamiento de frecuencia o de conversión ascendente y descendente de frecuencia representa un productivo contexto para el transporte, procesado, medida y filtrado de señales de radio-frecuencia después de su modulación sobre una portadora ótpica estructurada y subsiguiente conversión descendente de frecuencia.

Dentro de este contexto, FRESH MIPFOS se basa en un enfoque inverso, centrándose en las posibilidades de manipulación y caracterización de señal óptica proporcionadas por componentes de desplazamiento de frecuencia controlados por radio-frecuencia. Como aplicación primaria del proyecto, se explotarán subsistemas FS de MWP para proporcionar mejoras sustanciales en términos de flexibilidad y desempeño de unidades de interrogación de sensores de fibra, desarrollando nuevas soluciones para sistemas interferométricos, reflectométricos y de tipo radar sin sacrificar su simplicidad global. En particular, el proyecto se enfoca hacia tres objetivos principales.

Primero, a la introducción de técnicas MWP de modulación y detección para la mejora de sistemas de interrogación estándar de tipo interferometría FS con posibles rangos del orden de km. Segundo, al desarrollo novedoso de interferometría láser o de baja coherencia en camino común basado conversión ascendente y descendente y propagación dispersiva, con sustanciales mejoras sobre aproximaciones previas relacionadas. A este respecto, las mejoras propuestas están asociadas con el rango de desplazamiento, sensibilidad y estabilidad, en este caso debidas de la geometría de camino común.

Finalmente, el proyecto se orienta al desarrollo de una fuente láser compacta de realimentación con desplazamiento de frecuencia e inyección de onda continua, para su uso en sistemas ópticos de interrogación de tipo radar de onda continua y frecuencia modulada. El conjunto de aplicaciones, que evoluciona de demonstraciones previas donde se ha detectado la necesidades de mejora propuestas, está particularmente adaptado a escenarios de sensado local o remoto en entornos rigorosos o incontrolados. Los sensores empleados son estándar de tipo reflectométrico o interferométrico cuasi-ditribuido basados en tecnología madura de grado comercial. Los sistemas desarrollados dentro del proyecto pueden ser aplicados por tanto de forma inmediata a redes de sensores de fibra óptica. Debido a la versatilidad de las técnicas propuestas, se pretenden implementar aplicaciones adicionales, abriendo la posibilidad de usar arquitecturas o subsistemas FRESH MIPFOS concretos como alternativas compactas de fibra a técnicas de metrología o de generación de señal, con aplicación sistemas de seguridad y defensa.

Palabras Clave: Fotónica de Microondas, Desplazamiento de frecuencia, Conversión de frecuencia, Láser, Sensores de Fibra Óptica.

Investigador Principal: Carlos R. Fernández-Pousa

APE2018 HYPPIE

Título: Sistemas ultraeficientes de refrigeración solar

Financiado por: Conselleria de Innovación, Universidades, Ciencia y Sociedad Digital (Generalitat Valenciana)

Duración: 01/01/2018-31/12/2018

Resumen: La presente propuesta tiene por objeto desarrollar y probar un sistema de refrigeración solar altamente innovador, eficiente, compacto, fácil de instalar y de mantener. La aplicación del sistema se realizará en viviendas unifamiliares para conseguir alcanzar los estándares anteriormente mencionados de energía casi nula. El desarrollo del sistema estará optimizado para los mercados del sur de la UE para aplicaciones de refrigeración solar (España, Francia e Italia).

La propuesta plantea establecer redes de contacto con los principales fabricantes europeos de bombas de calor, baterías y colectores solares y a grupos de investigación punteros en el ámbito de las energías renovables. Para ello se ha planificado un plan de trabajo que consiste en reuniones periódicas con grupos de investigación punteros en energías renovables, congresos de renombre mundial en el ámbito de las renovables (solar fotovoltaica) así como agencias especializadas en la captación de proyectos de esta índole.

Palabras Clave: Refrigeración solar, PV, Perovskita

Investigador Principal: Javier Ruiz Ramírez

AICO_2018_102

Título: Análisis de la mejor parametrización de variables en la aplicación combinada de modelos de redes neuronales y modelos matemáticos para el desarrollo de herramientas avanzadas aplicadas a la predicción en el corto plazo de la demanda eléctrica.

Financiado por: Generalitat Valenciana. Subvenciones para grupos de investigación consolidables - AICO convocatoria de 2018

Duración: 2 años

Resumen: Análisis de la mejor parametrización de variables en la aplicación combinada de modelos de redes neuronales y modelos matemáticos para el desarrollo de herramientas avanzadas aplicadas a la predicción en el corto plazo de la demanda eléctrica.

Desarrollo de un proyecto para el análisis de la mejor parametrización de variables de entrada historicas de datos de demanda electrica como de datos climatológicos para en la aplicación combinada de modelos avanzados de inteligencia artificial de tipo redes neuronales y modelos matemáticos autoregresivos para el desarrollo de herramientas avanzadas aplicadas a la predicción en el corto plazo de la demanda eléctrica.

Palabras Clave: Modelos de predicción en el corto plazo. Predicción de la demanda eléctrica en el corto plazo. Modelos de predicción de la demanda. Aplicación de modelos híbridos de Técnicas de Inteligencia Artificial y matemáticas

Investigador Principal: Carolina Senabre Blanes

IMACONRG

Título: Sistemas de conversión en longitud de onda de imágenes para aplicaciones range-gated

Financiado por: AEI - MCIIN

Duración: 01/2018 - 06/2021

Resumen: El objetivo global de este proyecto coordinado es realizar I+D en sistemas de conversión de longitud de onda de imágenes bidimensionales, orientado principalmente a su empleo en sistemas LADAR y sistemas de visión nocturna con iluminación auxiliar.

Como objetivos generales se plantean el investigar y desarrollar sistemas activos basados en óptica no lineal, mediante SFM con un láser local. Aunque no de manera exclusiva, la orientación principal será convertir imágenes con espectro original en la región eye-safe del espectro, con longitudes de onda en torno 1550 nm. En cuanto a los convertidores activos de imagen, obtener dispositivos miniaturizados con muy alta resolución, que operen en entornos reales más allá del laboratorio. Aunque se mantiene el interés en otras bandas adicionales como MIR y THz, y se continúa con esta actividad, las características operativas novedosas, de mayor interés que las espectrales, tal y como se ha explicado, se implementan, en la región eye-safe en torno a 1550 nm, dado su interés particular, como ejemplo trasladable a otras bandas.

Palabras Clave: Fotónica, sistemas de visión, óptica, óptica no lineal, up-conversion, range-gating, sensores de imagen, LADAR

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

REASISTE

Título: Red Iberoamericana de rehabilitación y asistencia de pacientes con daño neurológico mediante exoesqueletos robóticos de bajo coste.

Financiado por: Programa Iberoamericano de Ciencia y Tecnología para el Desarrollo (CYTED)

Duración: 1/01/2016 hasta 31/12/2019

Resumen: Patients with neurological damage are a very disadvantaged group in Latin America that has not been dedicated to a coordinated transnational and multidisciplinary effort of clinical centers, research centers, universities and companies. Neurological damage is one of the main causes of disability, with the number of people with disabilities in Ibero-America exceeding 72 million (affecting approximately 11% of the total population of Ibero-America). The main objective of Reasiste is to establish a broad working forum to enable and facilitate cooperation and the exchange of knowledge among stakeholders from Ibero-America working in the field of rehabilitation and care of patients with neurological damage. The network is articulated around the development of one or several robotic exoskeletons (ERs) to improve the rehabilitation and assistance of patients with neurological damage. Thereby, once the network is completed, several ERs will be available that can be used by clinical centers in rehabilitation therapies and assistance to patients with neurological damage. Although the people who will benefit first from the developments of this network are the group of patients with neurological damage, the ERs of the network could be used to improve the health of patients with other pathologies, such as, for example, patients with poliomyelitis or botulism.

The book "Exoesqueletos Robóticos para Rehabilitación y Asistencia de Pacientes con Daño Neurológico | Experiencias y Posibilidades en Iberoamérica", the workshop: «Experiences and advances in technologies for rehabilitation and functional compensation in Iberoamerica, with a focus on Wearable Robotics» within ICNR 2016 and the Curso Introducción a los exoesqueletos robóticos de miembro inferior are some of the activities and materials that Reasiste has produced.

Investigador Principal: José María Azorín Poveda

ASSOCIATE

Título: Decodificación y estimulación de actividad cerebral sensorial y motora para permitir potenciación a largo plazo mediante estimulación Hebbiana y estimulación asociativa pareada durante la rehabilitación de la marcha.

Financiado por: Ministerio de Economía y Competitividad

Duración: 1/01/2015 hasta 31/12/2019

Resumen: Cerebral vascular accident (CVA, Stroke) and Spinal cord injury (SCI) are two of the major motor disorders due to damage in the human nervous system leading to physical impairment in Western society. These conditions will in general disrupt sensory and motor pathways that in turn lead to permanent pathological gait, resulting in impaired independent ambulation.

Walking incorrectly creates a stigma and makes patients more susceptible to injury, affecting quality of life. Most advanced robotic treatments to rehabilitate walking function in neurological patients could specifically target the neuronal changes that may contribute to skill acquisition and recovery. Afferent-generated feedback can be applied in these interventions in association to motor planning at brain level.

The first objective of the project is to validate the effectiveness of a novel intervention to promote motor control re-learning in neurological patients by means of an associated use of motor planning at brain level, sensory stimulation at cortical level and afferent feedback provided with a wearable lower extremity exoskeleton.
On the other hand, lower extremity exoskeletons as assistive technologies have been mostly applied in chronic SCI patients as temporary alternative to wheelchairs. Such systems are still not ready for real everyday use in community settings and to maintain neuromusculoskeletal health below the level of the injury. This situation is due basically to the limited flexibility of mechanical and control structures to manage the interactions with musculoskeletal system and human gait dynamics, respectively.

The second objective of the project is to validate the effectiveness of a novel lower extremity wearable exoskeleton with embodied intelligence and enhanced self-learning characteristics in the assistance to locomotion in complete and incomplete SCI in terms of reduced learning periods, improved adaptation and more versatile and dextrous operation.

Investigador Principal: José María Azorín Poveda

BioMot

Título: BioMot - Smart Wearable Robots with Bioinspired Sensory-Motor Skills

Financiado por: VII Programa Marco Comisión Europea

Duración: 1/10/2013 hasta 1/10/2016

Resumen: Wearable robots (WR) are person-oriented devices, usually in the form of exoskeletons. These devices are worn by human operators to enhance or support a daily function, such as walking. WRs find applications in the enhancement of intact operators or in clinical environments, e.g. rehabilitation of gait function in neurologically injured patients. Most advanced WRs for human locomotion still fail to provide the real-time adaptability and flexibility presented by humans when confronted with natural perturbations, due to voluntary control or environmental constraints. Current WRs are extra body structures inducing fixed motion patterns on its user.

Aim

The aim of the BioMot project is to improve the efficiency in the management of human-robot interaction in overground gait exoskeletons by means of mixture of bioinspired control, actuation and learning approaches. Our aim is to show how the embodiment of bioinspired and architectural mechanisms can allow a user to conveniently alter the behaviour of WRs for walking.

Final Goal

The final goal of the project is to deliver novel ambulatory wearable exoskeleton technology that exploits neuronal control and learning mechanisms and provides a) more energy efficient cooperative (human-robot) performance, and b) adaptive assistance based on the user’s residual and voluntary action.

Approach

BioMot’s exoskeletons apply adaptive assistance as a function of real-time estimation of human effort provided by a detailed neuromusculoskeletal model that computes neuromuscular activity (surface electromyography, EMG) to predict joint moments and hence prescribe the exoskeleton function. Gait detection algorithms based on human performance (brain signals, EEG) and embedded sensors (kinematic and kinetic) are developed for decision making, handling transitions or volitional changes in the task (such as gait speed). Local reflex-based joint controllers are designed to allow for automatic adaptation when confronting changes in the interaction. At the physical level, intrinsically compliant actuators are developed to exploit natural dynamics of movement, orchestrated by the control system for economy and stability. A global learning scheme modules joint compliance as a function of gait efficiency and semantic signals infered from user demand.

Innovations

A cognitive system for a wearable gait exoskeleton that assists overgound human walking. The cognitive system processes biomechanical and electrophysiological signals to adaptively assist the human movement based on the user’s contribution and performance.
The wearable 6 DoF exoskeleton assists hip, knee and ankle movements with compliant actuators that can be transparent to the user and store and release energy.
BioMot’s assistive exoskeleton flexible built-in intelligence in its artificial brain and muscles allows to exploit the natural dynamics of overground walking.
As a wearable robotic trainer for gait disorders, BioMot uniquely provides overground gait training, promoting the patient effort to induce recovery, and assists as needed the patient during performance of the exercises. The training sessions enabled by BioMot trainer will go beyond common available protocols, including variations of speed, turning and improved negotiation with transitions.

Investigador Principal: I.P.: José María Azorín Poveda Coordinador:Juan C. Moreno, CSIC

WMA-NANOTICS

Título: Nanoestructuras cuánticas semiconductoras como clave para futuras tecnologías: de la nanofotónica a la nanoplasmónica.

Financiado por: Ministerio de Economía y Competitividad

Duración: Enero 2011 - diciembre 2014

Resumen: En este proyecto proponemos plasmar el conocimiento adquirido por los grupos participantes para el desarrollo de algunos dispositivos clave para tecnologías futuras en telecomunicaciones y sensores, en su mayoría basados en puntos cuánticos ycombinando conceptos de nanofotónica y de nanoplasmónica. También se plantea el uso de puntos cuánticos semiconductores como emisores de luz clásicos (agrupaciones de muchos de ellos) y cuánticos (de forma aislada).

Estos desarrollos suponen, además, seguir avanzando en nanoestructuras semiconductoras y metálicas, en nuevos conceptos de estructuras fotónicas y plasmónicas, en fabricación de dispositivos, en su caracterización y usos, no tanto para su optimización, sino también para la propuesta de nuevos dispositivos a medio-largo plazo y su integración en chips III-V y/o de Silicio (en el caso de usar tecnologías híbridas combinando puntos cuánticos y materiales orgánicos como los polímeros). Es por ello que el presente proyecto coordinado agrupa investigadores de reconocido prestigio en todas estas áreas de especialización: simulación/diseño, nanoestructuras cuánticas semiconductoras, nanopartículas, caracterización estructural y óptica, nuevos conceptos de nanofotónica y nanoplasmónica, polímeros y resinas litográficas para fotónica orgánica, telecomunicaciones, desarrollo de sensores, etc.

Los conceptos de nanofotónica basados en guías dieléctricas o estructuras de cristal fotónico tienen el inconveniente de ocupar un espacio demasiado grande en comparación a los dispositivos electrónicos. Para paliar y solventar este problema también proponemos iniciar líneas de trabajo basadas en conceptos de nanoplasmónica, por su potencial reducción de los dispositivos a dimensiones muy por debajo de la longitud de onda de la luz (del orden de la centena de nm). Tanto unos conceptos (nanofotónica) como los otros (nanoplasmónica) pueden usarse para el desarrollo de dispositivos de luz clásica o de muchos fotones y de luz cuántica o fotones únicos. Sin embargo, otras muchas aplicaciones no tienen porqué tener las restricciones aludidas, típicas de chips para computación o memoria, por lo que los conceptos de nanofotónica resultarían de interés, por ejemplo en el campo de la Fotónica de Microondas, los sensores y dispositivos lab-on-a-chip, que son otros de los campos de aplicación que se propone en este proyecto. En este campo también resultará de gran interés el desarrollo de dispositivos fotónicos con tecnología orgánica (polímeros) o híbrida (combinando polímeros con puntos cuánticos y/o nanoestructuras metálicas) sobre substratos cualesquiera, semiconductores III-V o incluso compatibles C-MOS (silicio).

El proyecto, de forma global, está apoyado por varios EPO (se anexan al final de este documento), además de haberse adjuntado como apoyos parciales a varios subproyectos. SUPROYECTO 05: WMA-NANOTICS El objetivo principipal del subproyecto WMA-NANOTICS es el uso de técnicas de fotónica de microondas para la carcterización de dispositivos cuánticos de semiconductor y, de igual forma, emplear dichos dispositivos en aplicaciones de telecomunicaciones, sensores y procesado fotónico. Los objetivos concretos de este subproyecto abordan tanto temáticas clásicas como dispositivos cuánticos.
1) Caracterización de láseres de nanoestructuras semiconductoras en microcavidades y evaluación de su funcionamiento en sistemas de comunicaciones ópticas
2) Implementación de un sistema de modulación de fase para la caracterización de fotones en interferometría HBT y diseño de nuevas aplicaciones de la modulación electro-óptica de estados cuánticos
3) Caracterización de nuevos subsistemas de fotónica de microondas, en especial de desplazadores de fase, basados en puntos cuánticos
4) Caracterización de dispositivos poliméricos guiados y de fibra con nanoestrucutras dopantes (T4.1 y T5.2.2).
5) Identificar aplicaciones de procesado de señal fotónica implementables en los nuevos dispositivos guiados creados en este proyecto
6) Nuevas formas de interrogación de sensores mediante técnicas de fotónica de microondas y fuentes de banda ancha

Estos objetivos se llevarán a partir de la experiencia inicial del grupo en varias áreas de investigación. En particular, el objetivo 1 se basa en la experiencia en evaluación de láseres y en el diseño de sistemas de comunicaciones ópticas; el objetivo 2, en la modelización de dispositivos de modulación electro-óptica de estados cuánticos; los objetivos restantes se basan en la experiencia adquirida en evaluación y diseño de dispositivos y sistemas de fotónica de microondas (objetivos 3 y 4), diseño de sistemas de procesado de señal (objetivo 5), y en el emplo de fuentes de banda ancha (objetivo 6). Este conjunto de acciones permitirán abordar aplicaciones mutidisciplinares, tanto de orden clásico como cuántico, de dispositvos basados en estructuras cuánticas semiconductoras desde la perspectiva de su integración con técnicas y sistemas basados en fotónica de microondas.

Investigador Principal: Carlos R. Fernández-Pousa

Iberada

Título: Iberada - Red Iberoamericana para el estudio y desarrollo de aplicaciones TIC basadas en interfaces adaptadas a personas con discapacidad.

Financiado por: Programa Iberoamericano de Ciencia y Tecnología para el Desarrollo (CYTED)

Duración: 1/01/2012 hasta 31/12/2015

Resumen: Access to information and communication technologies (ICT) presents serious difficulties for people with disabilities or elder who have perception, motor or intellectual severe limitations. Different interfaces have been developed to alleviate these barriers, for example in voice recognition, eye tracking or brain-computer interaction. The aim is to improve both the control of personal devices (prostheses, wheelchairs …) and access to knowledge through the Internet, reducing the «digital divide» by enabling them to use the computer and ICT.

The main goal of Iberada is to establish a broad working forum to enable and facilitate cooperation and the exchange of knowledge between different Ibero-American research groups whose work focuses on Assistive Technologies with the development of applications based on interfaces adapted to people with disabilities, combining the isolated efforts of these groups. It is intended to coordinate actions of study, training, parallel developments (design, implementation and experimentation), mobility and scientific interaction. The medium term goal is to strengthen this important emerging sector in Ibero-America and to project technological solutions to the market, with the aim of achieving greater autonomy in the daily activities of people with serious deficiencies through computer access. manipulation, mobility, interaction-communication and cognition, for a better quality of life and more full integration into society.

Investigador Principal: José María Azorín Poveda

Brain2Motion

Título: Brain2Motion - Desarrollo de una Interfaz Multimodal Cerebro-Neural para el Control de un Sistema Robótico Híbrido Exoesqueleto - Neuroprótesis de Miembro Superior.

Financiado por: Ministerio de Economía y Competitividad

Duración: 1/01/2012 hasta 31/12/2014

Resumen: Exoskeletal robots (ERs) are person-oriented robots that supplement the function of a limb or replace it completely. A possible alternative to ERs are Motor Neuro-Prostheses (MNP) based on Functional Electrical Stimulation (FES). Both ERs and MNPs are technologies that seek to restore or substitute motor function. MNPs constitute an approach to restoring function by means of artificially controlling human muscles or muscle nerves with FES. ERs use volitional commands for controlling the application of controlled forces to drive paralyzed or weak limbs.

The main goal of BRAIN2MOTION project is to develop a new hybrid ER-MNP for the upper limb interfaced to the users by means of non-invasive multimodal brain-neural computer interfaces (BNCIs). The robotic hybrid system will combine a light and kinematically compatible ER, and a textile-based surface MNP. In this combined ER-MNP, hardware and control strategies will be developed to combine the action of the ER and MNP while preserving motor latent capabilities of the user. A spontaneous non- invasive EEG-based Brain-Computer Interface (BCI) and an electrooculography (EOG) interface will compose the multimodal BNCI. The BCI will differentiate more than three mental tasks. This will be achieved incorporating new adaptive classifiers into the BCI. Learning strategies will be developed in order to improve the performance and versatility of the BCI. Control strategies combining EEG and EOG signals will be developed to control the ER-MNP.

The hybrid ER-MNP controlled by the BNCI will be used to perform reaching and grasping operations. The system will be validated with patients suffering from neurological conditions leading to severe motor disorders, in particular cerebrovascular accident (CVA).

Investigador Principal: José María Azorín Poveda

PROYECTOS_BANCAJA_UMH-2007

Título: Desarrollo de modelos de predicción de precios de la energía y de curvas de carga de segmentos de la demanda eléctrica aplicando técnicas avanzadas de Inteligencia Artificial

Financiado por: UMH-BANCAJA 2007

Duración: 2 años

Resumen: Proyecto para el desarrollo de modelos de predicción de los precios de la energía y de las curvas de carga de consumidores eléctricos a partir de históricos de datos de demanda eléctrica aplicando técnicas y modelos avanzados de inteligencia artificial.

Palabras Clave: Modelos de predicción de la demanda eléctrica. Inteligencia artificial, precios de la energía eléctrica, precios de la demanda de energía eléctrica.

Investigador Principal: Sergio Valero

Hacia la formación práctica ubicua y digital en robótica mediante laboratorios remotos

Título: Convenio de Colaboración para el desarrollo del proyecto "Hacia la formación práctica ubicua y digital en robótica mediante laboratorios remotos”

Financiado por: Centro de Inteligencia Digital de la Provincia de Alicante (CENID)

Duración: 6 meses (abril 2022 - octubre 2022)

Resumen:

Este proyecto pretende desarrollar un laboratorio remoto, que consiste en una plataforma ciberfísica que permite al estudiantado de carreras técnicas conectarse a robots de forma remota, para hacer prácticas de laboratorio y experimentos con dichos robots, a través de Internet. Esto permitirá dotar al estudiantado de mayor flexibilidad espacial y temporal, permitiéndoles hacer prácticas de laboratorio de forma ubicua, sin limitarlos a tener que desplazarse a un laboratorio físico para realizar las prácticas únicamente en las horas en las que el acceso a dicho laboratorio está habilitado. El estudiantado se conectará a los robots reales a través de un servidor web y, a través de una interfaz, podrá comandar movimientos o experimentos para realizar con los robots remotos. El movimiento de los robots se mostrará a través de una webcam en tiempo real, y también se devolverá información relativa a los resultados del experimento remoto, información que será captada mediante sensores de posición, velocidad, y fuerza, colocados en el robot real. Los robots remotos que se implementarán para hacer prácticas a distancia serán de tipo paralelo o de cadena cinemática cerrada, ya que éstos disponen de mayor riqueza que los robots tradicionales de cadena cinemática serie, a la hora de ser estudiados en asignaturas de control y robótica.

Las actividades que abarcará este proyecto serán las siguientes cuatro: 1) construcción de dos robots paralelos con los que el estudiantado pueda realizar prácticas y experimentos a través de internet, 2) implementación del servidor web que gestione las reservas y el acceso remoto de los robots por parte del estudiantado, 3) la programación de interfaces gráficas de usuario que permitan al estudiantado comandar órdenes y experimentos a la vez que se observa el movimiento del robot en tiempo real a través de una webcam, y 4) diseño de prácticas y experimentos didácticos a realizar con la ayuda del laboratorio remoto desarrollado. El principal resultado esperado de este proyecto es la materialización del mencionado laboratorio remoto, que permitirá flexibilizar la realización ubicua de prácticas con robots reales a distancia, haciendo uso de las tecnologías digitales al servicio de la enseñanza y el aprendizaje.

Palabras Clave: Robot paralelo, laboratorio remoto, prácticas de laboratorio, identificación, control

Investigador Principal: Adrián Peidró

Calculadora Therma V Banca

Título: Contrato de prestación de servicios para el desarrollo de una nueva herramienta de ahorro energético para ser usada por parte de entidades bancarias que se denominará Calculadora Therma V Banca

Financiado por: LG Electronics Spain, SAU

Duración: 10/22 / 2 meses

Resumen: A petición de la empresa LG Electronics Spain, SAU, se ha desarrollado una herramienta online denominada Calculadora Therma V y optimizada para poder ser empleada por entidades bancarias. Dicha herramienta permite estimar los ahorros energéticos y económicos derivados de la sustitución de equipos domésticos de producción de Calefacción y Agua Caliente Sanitaria por equipos de alta eficiencia de tipo bomba de calor de la marca LG.

Palabras Clave: Aerotérmia, Bombas de Calor, Calefacción, Agua Caliente Sanitaria, Eficiencia Energética

Investigador Principal: Francisco J. Aguilar Valero

REE2.21SW

Título: REE2.21SW. Contrato para la realización de las tareas y actuaciones necesarias para consolidar el modelo de predicción de la demanda eléctrica en el corto plazo, tanto para los modelos de predicción horarios como cuartohorarios

Financiado por: Red Eléctrica de España (REE)

Duración: 1 año

Resumen: Desarrollo de las tareas necearias para la consolidación y traspaso definitivo de los modelos de predicción de la demanda eléctrica en el corto plazo al operador del sistema eléctrico Español, Red Eléctrica de España (REE), para su funcionamiento de forma autónoma.

Palabras Clave: Predicción de la demanda eléctrica en el corto Plazo, Modelos híbridos de predicción de consumo eléctrico. Redes neuronales aplicadas a la predicción de la demanda eléctrica. Modelos Autorregresivos aplicados a la predicción de la demanda eléctrica.

Investigador Principal: Sergio Valero Verdú

REE1.19SW

Título: REE1.19SW. Ampliación de los trabajos de mejora de la previsión de demanda eléctrica a corto plazo, tanto peninsular como no peninsular.

Financiado por: RED ELÉCTRICA DE ESPAÑA (REE)

Duración: 1 año

Resumen: Mejora de los modelos de predicción de la demanda eléctrica en el corto plazo desarrollados por el área de ingeniería Eléctrica en los últimos años para REE (Red Eléctrica de España), tanto en la península como en los sistemas no peninsulares (Ceuta, Melilla e islas). . El desarrollo de este proyecto se enmarca como una ampliación de los proyectos que se han llevado a cabo en REE durante los últimos años para la mejora de los modelos de predicción de demanda eléctrica.

Palabras Clave: MODELOS DE PREDICCION EN EL CORTO PLAZO, SISTEMAS ELECTRICOS, EFICIENCIA ENERGÉTICA, REDES NEURONALES, GESTION Y PREDICCION DE LA DEMANDA EN EL CORTO PLAZO

Investigador Principal: SERGIO VALERO VERDU

Creación de un programa de análisis de datos de disponibilidad léxica.

Título: Contrato para el desarrollo de la herramienta web y sofware en lenguaje de programación Python, capaz de analizar el conjunto de datos almacenados en ficheros de formato fijo

Financiado por: Universidad de Salamanca

Duración: 4 meses

Resumen: Este proyecto tiene como objetivo desarrollar un programa de software capaz de analizar conjuntos de datos almacenados en archivos de formato fijo. El programa permitirá flexibilidad en la definición de agrupaciones dentro de los datos y ofrecerá resultados del análisis en la pantalla o a través de archivos de salida. La herramienta tendrá una interfaz gráfica de usuario a través de la cual se podrán definir todos los parámetros y configuraciones necesarios. Los datos analizados incluirán el número total de palabras, el número de palabras únicas, el número promedio de palabras por informante, el índice de cohesión y un recuento de palabras por informante. Además, se calcularán métricas de disponibilidad como el índice, la frecuencia absoluta, la aparición y la frecuencia acumulativa. El programa también comparará conjuntos de datos, incluyendo el número de palabras en cada grupo, palabras totales, el número de palabras compartidas, el número de palabras exclusivas, y listados de términos compartidos y exclusivos para cada grupo. El software generará todos los datos calculados en formato Excel, compatible con la herramienta Gephi para la representación gráfica. El programa también generará gráficos, permitiendo el análisis de pares de palabras y todas las coocurrencias dentro de las respuestas. La herramienta calculará valores a nivel de nodo y red, incluyendo el grado, la longitud del camino, el coeficiente de clustering y la centralidad. El programa será desarrollado en colaboración entre la UMH y la Universidad de Salamanca.

Palabras Clave: software, python, análisis de datos

Investigador Principal: M. López