Revista Iberoamericana de Automática e Informática industrial最新文献

Una estrategia híbrida de aprendizaje por refuerzo informada por RRT* para la planificación de caminos de robots móviles en minería a cielo abierto 露天采矿中移动机器人路径规划的混合 RRT* 信息强化学习策略

Revista Iberoamericana de Automática e Informática industrial Pub Date : 2024-07-22 DOI: 10.4995/riai.2024.21581

S. Zapata, Ricardo Urvina, Katherine Aro, E. Aguilar, Fernando Auat Cheein, Alvaro Prado

{"title":"Una estrategia híbrida de aprendizaje por refuerzo informada por RRT* para la planificación de caminos de robots móviles en minería a cielo abierto","authors":"S. Zapata, Ricardo Urvina, Katherine Aro, E. Aguilar, Fernando Auat Cheein, Alvaro Prado","doi":"10.4995/riai.2024.21581","DOIUrl":"https://doi.org/10.4995/riai.2024.21581","url":null,"abstract":"Este trabajo introduce una estrategia híbrida de planificación de caminos para vehículos robóticos tipo diferencial, combinando métodos de aprendizaje por refuerzo con técnicas de muestreo aleatorio. Específicamente, se utiliza aprendizaje por refuerzo basado en Q-Learning (QL) para encontrar un camino global mediante la exploración y explotación de la información del entorno, donde un agente aprende a tomar acciones maximizando recompensas. El agente utiliza un método de muestreo RRT∗ (Rapidly-exploring Random Trees) para obtener puntos factibles de camino y acelerar la búsqueda, combinando las ventajas de QL con RRT∗ (MQL) para mejorar el muestreo y generar caminos suaves y factibles en espacios de alta dimensionalidad (Smooth Q-Learning - SMQL). Se realizó un análisis de rendimiento del método híbrido propuesto en condiciones de minería a cielo abierto, considerando criterios de maniobrabilidad, completitud, alcanzabilidad y robustez en entornos: i) rectos, ii) estrechos, iii) intrincados, y iv) tipo helicoidal con restricciones de terreno. Mediante simulaciones se demostró que SMQL supera las limitaciones de QL y RRT∗, al lograr mejor exploración y alcanzar r´ápida convergencia de recompensas. Por completitud, caminos previamente planificados con SMQL y MQL se prueban en un controlador de movimiento y un robot Husky A200, alcanzando una reducción del costo de error del 81.9 % y 76.4 % y esfuerzo de control del 79.8 % y 83.5 % en comparación con QL, respectivamente. Se espera que estos resultados tengan un impacto en el ahorro de recursos energéticos del robot al seguir rutas planificadas en ambientes mineros.","PeriodicalId":517257,"journal":{"name":"Revista Iberoamericana de Automática e Informática industrial","volume":"23 4","pages":""},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2024-07-22","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"141815568","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}

引用次数: 0

Arquitectura para la monitorización de la frecuencia cardiaca en tiempo real desde un robot social 社交机器人实时心率监测架构

Revista Iberoamericana de Automática e Informática industrial Pub Date : 2024-07-12 DOI: 10.4995/riai.2024.21584

A. Martinez-Rodrigo, José Carlos Castillo, S. Carrasco-Martínez, Angel M. Costa

{"title":"Arquitectura para la monitorización de la frecuencia cardiaca en tiempo real desde un robot social","authors":"A. Martinez-Rodrigo, José Carlos Castillo, S. Carrasco-Martínez, Angel M. Costa","doi":"10.4995/riai.2024.21584","DOIUrl":"https://doi.org/10.4995/riai.2024.21584","url":null,"abstract":"El cambio demográfico hacia una población de más edad ha aumentado la demanda de vigilancia y asistencia a distancia para las personas mayores, sobre todo las que viven en soledad y podrían sufrir estrés, miedo, depresión y aislamiento. Este trabajo presenta cómo el robot social Mini integra una arquitectura de software destinada a facilitar la vida independiente prolongada de las personas mayores. Para ello, el robot adquiere datos de un dispositivo wearable para la monitorización en tiempo real de la frecuencia cardiaca de personas mayores mediante señales de fotopletismografía. Estas señales se descodifican, analizan, procesan y clasifican para reconocer posibles anomalías de la frecuencia cardiaca y tratarlas adecuadamente. Ante mediciones de pulso anormalmente altas o bajas, el robot se pone en contacto con el usuario para reexaminar los síntomas mediante una secuencia de preguntas. Si el usuario confirma la presencia de algún síntoma o no responde, el robot transmite una alerta a los cuidadores empleando Telegram, un servicio de mensajería para dispositivos móviles, o una plataforma visual en línea específica. La plataforma en línea ofrece interfaces de monitorización designadas para que los cuidadores proporcionen datos históricos en un formato completo.","PeriodicalId":517257,"journal":{"name":"Revista Iberoamericana de Automática e Informática industrial","volume":"168 4","pages":""},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2024-07-12","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"141834559","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}

引用次数: 0

Optimización Bayesiana no miope POMDP para procesos con restricciones de operación y presupuesto finito 针对具有有限预算和操作限制的流程的非近视贝叶斯优化 POMDP

Revista Iberoamericana de Automática e Informática industrial Pub Date : 2024-07-09 DOI: 10.4995/riai.2024.21142

J. L. Pitarch, L. Armesto, A. Sala

{"title":"Optimización Bayesiana no miope POMDP para procesos con restricciones de operación y presupuesto finito","authors":"J. L. Pitarch, L. Armesto, A. Sala","doi":"10.4995/riai.2024.21142","DOIUrl":"https://doi.org/10.4995/riai.2024.21142","url":null,"abstract":"Mejorar la toma de decisiones a partir de los resultados observados tras la experimentación es una tarea habitual en muchas aplicaciones, tanto a nivel de investigación en laboratorio como en procesos de producción industriales. Sin embargo, realizar experimentos suele acarrear un coste no despreciable, por lo que una excesiva exploración es perjudicial. La optimización bayesiana es una técnica muy utilizada en este contexto, decidiendo la siguiente experimentación en base a un modelo estadístico.No obstante, está técnica no tiene en cuenta explícitamente el coste real de realizar un experimento, ni si existe un presupuesto (o número de experimentos, tiempo, etc.) máximo. El problema de toma de decisiones bajo incertidumbre y presupuesto finito puede plantear como un Proceso de Decisión de Márkov Parcialmente observable (POMDP, por sus siglas en inglés). Este trabajo aborda el problema de optimización experimental sujeta a restricciones de operación con un enfoque POMDP, donde las posibles decisiones vienen proporcionadas por heurísticas de la optimización bayesiana, o de otra índole definida por el usuario. La estrategia consiste en construir un árbol de posibles escenarios partir del conocimiento (incierto) acerca del proceso/sistema aprendido a partir de experimentos previos. Dicho conocimiento se modela mediante procesos Gaussianos, que se actualizan con cada nueva observación. La evaluación sobre la mejor decisión a tomar se realiza mediante programación dinámica. El algoritmo desarrollado ha sido evaluado mediante comparación con otras opciones de la literatura en un banco de pruebas sintético, y para optimizar un proceso químico de producción por lotes.","PeriodicalId":517257,"journal":{"name":"Revista Iberoamericana de Automática e Informática industrial","volume":"39 9","pages":""},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2024-07-09","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"141665080","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}

引用次数: 0

Sutura automatizada para una plataforma robótica de asistencia a la cirugía laparoscópica 用于辅助腹腔镜手术的机器人平台的自动缝合技术

Revista Iberoamericana de Automática e Informática industrial Pub Date : 2024-06-13 DOI: 10.4995/riai.2024.20642

Álvaro Galán-Cuenca, Duna De Luis-Moura, Juan M. Herrera-López, Marcos Rollón, I. García-Morales, V. Muñoz

{"title":"Sutura automatizada para una plataforma robótica de asistencia a la cirugía laparoscópica","authors":"Álvaro Galán-Cuenca, Duna De Luis-Moura, Juan M. Herrera-López, Marcos Rollón, I. García-Morales, V. Muñoz","doi":"10.4995/riai.2024.20642","DOIUrl":"https://doi.org/10.4995/riai.2024.20642","url":null,"abstract":"La cirugía laparoscópica es una cirugía mínimamente invasiva que hace reducidas incisiones en el tejido del paciente durante el procedimiento. Una de las tareas más desafiantes dentro de este campo es la sutura realizada con robots. Este artículo se centra en el algoritmo de sutura automatizada por medio de visión y un controlador fuerza-posición para manejar la herramienta dentro del paciente. El algoritmo recoge una primera aproximación donde la herramienta se sitúa en el punto de sutura, pero no ejecuta la entrada y posterior salida de la aguja en la piel. Se usa una plataforma robótica formada por dos brazos manipuladores, uno para manipular un instrumento quirúrgico a través del punto de fulcro y otro intra-abdominal con cámara con dos grados de libertad, para realizar los experimentos de dicho algoritmo. El artículo se compone de un algoritmo de visión para detectar heridas y localizar la ubicación de los puntos de sutura por medio de imágenes de profundidad, un módulo de navegación para generar la trayectoria de la sutura, y un controlador para ubicar la herramienta en dichos puntos sin dañar la pared abdominal del paciente. Por último, tanto el sistema de navegación como el de control se validaron mediante pruebas in vitro.","PeriodicalId":517257,"journal":{"name":"Revista Iberoamericana de Automática e Informática industrial","volume":"60 9","pages":""},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2024-06-13","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"141349660","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}

引用次数: 0

Diseño conceptual de un robot de rehabilitación de la marcha pseudoestacionario 伪静态步态康复机器人的概念设计

Revista Iberoamericana de Automática e Informática industrial Pub Date : 2024-06-05 DOI: 10.4995/riai.2024.20732

Jaime Ramos-Rojas, J. Lora-Millán, J. A. Castano, J. Carballeira, Pedro R. Fernández, S. Borromeo

{"title":"Diseño conceptual de un robot de rehabilitación de la marcha pseudoestacionario","authors":"Jaime Ramos-Rojas, J. Lora-Millán, J. A. Castano, J. Carballeira, Pedro R. Fernández, S. Borromeo","doi":"10.4995/riai.2024.20732","DOIUrl":"https://doi.org/10.4995/riai.2024.20732","url":null,"abstract":"Caminar es una tarea extraordinariamente compleja que requiere la intervención de todo el sistema nervioso, viéndose afectada por diversas patologías neurológicas. Los exoesqueletos de rehabilitación de la marcha actuales, aunque potencialmente evidencian una mejora tras la rehabilitación, aún no han mostrado su superioridad terapéutica respecto a la terapia convencional de manera concluyente. Además, los dispositivos robóticos y exoesqueletos de rehabilitación de la marcha actuales no permiten entrenar específicamente la transferencia de peso o requieren de un buen estado funcional para ser utilizados. En este artículo se presenta el modelo conceptual de un sistema robótico ambulatorio acoplado al exoesqueleto Exo-H3 para la rehabilitación de la marcha implementando estrategias de aprendizaje por refuerzo. Se espera que este sistema favorezca la plasticidad neuronal al aportar mayor libertad al usuario para explorar nuevos patrones de movimiento y aumentar su control motor voluntario y su participación activa, mientras el exoesqueleto se adapta y garantiza su equilibrio y estabilidad. Los pasos futuros contemplan el diseño y la fabricación de cada uno de los subsistemas robóticos, validando su funcionamiento individual y en conjunto, con la participación de sujetos sanos y patológicos.","PeriodicalId":517257,"journal":{"name":"Revista Iberoamericana de Automática e Informática industrial","volume":"37 19","pages":""},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2024-06-05","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"141384604","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}

引用次数: 0

Comprensión automática de escenas en imágenes de entornos submarinos 水下环境图像中的自动场景理解

Revista Iberoamericana de Automática e Informática industrial Pub Date : 2024-05-09 DOI: 10.4995/riai.2024.21290

César Borja, Ana Cristina Murillo Arnal

{"title":"Comprensión automática de escenas en imágenes de entornos submarinos","authors":"César Borja, Ana Cristina Murillo Arnal","doi":"10.4995/riai.2024.21290","DOIUrl":"https://doi.org/10.4995/riai.2024.21290","url":null,"abstract":"La utilización de vehículos submarinos autónomos (AUV) representa un avance significativo en el campo de la monitorización del fondo marino. Sin embargo, el procesamiento de imágenes de datos adquiridos desde AUVs presenta un desafío único debido a las propiedades inherentes del entorno submarino, como la atenuación de la luz y la turbidez del agua. Este trabajo investiga técnicas para mejorar la comprensión automática del contenido de escenas submarinas a partir de imágenes monoculares. El sistema propuesto aprovecha modelos de aprendizaje profundo existentes junto con algoritmos simples de procesamiento de imágenes, eliminando la necesidad de entrenamiento supervisado adicional. El sistema estudia la combinación de un modelo de aprendizaje profundo pre-entrenado para la estimación de profundidad a partir de imágenes monoculares, con el algoritmo propuesto para distinguir regiones de agua del resto de elementos de la escena. El estudio presentado incluye una comparación detallada de la influencia en el resultado de varias alternativas y opciones de configuración del sistema. La validación experimental muestra cómo el sistema presentado obtiene resultados de segmentación más ricos en comparación con los algoritmos existentes utilizados como referencia. En particular, el sistema propuesto facilita la segmentación precisa de regiones de agua y facilita la detección de otros objetos de interés, incluyendo elementos suspendidos en el agua, que potencialmente pueden corresponder a peces u otros obstáculos móviles.","PeriodicalId":517257,"journal":{"name":"Revista Iberoamericana de Automática e Informática industrial","volume":" 6","pages":""},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2024-05-09","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"140996401","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}

引用次数: 0

Arquitectura software para el sistema robótico de manipulación dual HortiRobot HortiRobot 双搬运机器人系统的软件架构

Revista Iberoamericana de Automática e Informática industrial Pub Date : 2024-04-18 DOI: 10.4995/riai.2024.20611

Daniel Rodríguez-Nieto, Marta Ojeda Velázquez, Eduardo Navas, R. Fernández

{"title":"Arquitectura software para el sistema robótico de manipulación dual HortiRobot","authors":"Daniel Rodríguez-Nieto, Marta Ojeda Velázquez, Eduardo Navas, R. Fernández","doi":"10.4995/riai.2024.20611","DOIUrl":"https://doi.org/10.4995/riai.2024.20611","url":null,"abstract":"La arquitectura software es un componente crucial en cualquier sistema robótico autónomo, ya que define la estructura organizativa y las interacciones de los diferentes módulos que lo integran. Para que un sistema robótico pueda ejecutar de forma autónoma diversas tareas, se requieren procesos variados, como percibir el entorno, representar conocimientos, tomar decisiones y planificar movimientos. Si bien el desarrollo de cada uno de estos procesos es fundamental, su integración en una arquitectura funcional para su implementación también lo es. Esta integración tiene profundas implicaciones en la gestión de recursos, la adaptabilidad a diferentes entornos y tareas, la flexibilidad para modificar o expandir las funcionalidades y hacer frente a nuevos requerimientos, y la facilidad para el mantenimiento y la actualización del sistema. Por ello, en este artículo se presenta la arquitectura software diseñada para controlar, comunicar e integrar los distintos módulos que componen un bimanipulador móvil, destacando entre sus principales ventajas, la facilidad para depurar errores y llevar a cabo pruebas de nuevas aplicaciones sin el riesgo inherente de dañar el equipo físico. Para demostrar la viabilidad de la propuesta, la implementación de la arquitectura se valida mediante su aplicación al sistema robótico de manipulación dual HortiRobot, concebido para realizar varias de las tareas implicadas en el ciclo de vida de los cultivos agrícolas.","PeriodicalId":517257,"journal":{"name":"Revista Iberoamericana de Automática e Informática industrial","volume":" 1","pages":""},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2024-04-18","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"140688988","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}

引用次数: 0

Juegos poblacionales y modelos dinámicos de pago: Un nuevo paradigma para control y optimización 人口博弈与动态支付模式：控制与优化的新范式

Revista Iberoamericana de Automática e Informática industrial Pub Date : 2024-04-17 DOI: 10.4995/riai.2024.21215

G. Obando, Juan Martinez-Piazuelo, Nicanor Quijano, C. Ocampo-Martinez

引用次数: 0

Estimación del estado de carga de una batería de litio con redes neuronales y validación con FPGA-en-lazo 利用神经网络估算锂电池的充电状态，并利用 FPGA on Loop 进行验证

Revista Iberoamericana de Automática e Informática industrial Pub Date : 2024-04-16 DOI: 10.4995/riai.2024.20718

E. Martínez-Vera, A. Rosado-Muñoz, Pedro Bañuelos-Sánchez

{"title":"Estimación del estado de carga de una batería de litio con redes neuronales y validación con FPGA-en-lazo","authors":"E. Martínez-Vera, A. Rosado-Muñoz, Pedro Bañuelos-Sánchez","doi":"10.4995/riai.2024.20718","DOIUrl":"https://doi.org/10.4995/riai.2024.20718","url":null,"abstract":"Los vehículos eléctricos presentan una alternativa viable para reducir las emisiones de gases tóxicos en las concentraciones urbanas y para disminuir los efectos de los gases de invernadero. La batería de los vehículos eléctricos debe ser monitoreada con precisión para asegurar su funcionamiento adecuado y seguro. Para esto, es necesario desarrollar algoritmos eficientes que permitan estimar de forma precisa el estado de carga mediante dispositivos embarcados en el vehículo. En este trabajo, se utiliza un conjunto de datos de ciclado de una batería de Litio para entrenar una red neuronal para la estimación del estado de carga. Se realiza una optimización bayesiana para establecer la mejor arquitectura de red neuronal y se valida el comportamiento frente a las mediciones reales que ofrece el conjunto de datos. Para su utilización en un dispositivo embarcado, la red neuronal se valida con un modelo de hardware-en-lazo (HIL) en un FPGA con aritmética de punto fijo. Después del entrenamiento se observa un error promedio cuadrático menor al 2% y una precisión promedio del 97.5%.","PeriodicalId":517257,"journal":{"name":"Revista Iberoamericana de Automática e Informática industrial","volume":"18 15","pages":""},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2024-04-16","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"140697332","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}

引用次数: 0

Control para seguimiento de trayectorias cartesianas en robots manipuladores 机械手笛卡尔轨迹跟踪控制

Revista Iberoamericana de Automática e Informática industrial Pub Date : 2024-03-22 DOI: 10.4995/riai.2024.20399

Raúl Rascón, Adrián Flores-Mendoza, Javier Moreno-Valenzuela, Carlos Aguilar Avelar

引用次数: 0