Facultad de Ingeniería de la Universidad de Buenos Aires: Elektron
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Controlador para Robot Móvil de Tracción Diferencial Compatible con ROS 2
No full textAutonomous Mobile Robots, known as AMRs, are used in the internal logistics of many types of industries and production sectors. This type of robots replaces the traditional Automated Guided Vehicles (AGVs). In the case of AGVs, the path to follow is previously defined, and these robots do not have the ability to choose a different path. On the other hand, AMRs are more flexible, safe, and precise, due to the incorporation of technologies reserved until recently for research, such as autonomous navigation, computer vision systems, and Simultaneous Localization and Mapping (SLAM) technology, among others. Many of these technologies are implemented using the Robot Operating System (ROS). ROS is a set of free and open-source software libraries and tools for building robot applications. Its new version, ROS 2, was developed to be applied to production environments. This paper describes the development of a controller for a differential-drive AMR with support for ROS 2 using its implementation for embedded systems, micro-ROS. This controller is the evolution of a previous version that was used in different mobile robots for over 10 years at CIII (UTN). It is worth clarifying that this work is mainly focused on hardware development. However, some preliminary software tests have been carried out, mainly to evaluate the correct functioning of the differential-drive robot controller. Firstly, the design requirements are defined, and a microcontroller with native support for micro-ROS is selected. Then, the development of each controller stage is described, such as the power supply, the USB communication, the battery voltage sensing, the debugging port, and the final PCB design. Finally, the initial software tests that allow verifying the correct operation of the controller and the improvements compared to the previous version are mentioned.Los robots conocidos con el nombre de AMR (Autonomous Mobile Robots) se utilizan en la logística interna en muchos tipos de industrias y sectores de la producción. Este tipo de robots sustituyen a los tradicionales AGVs (Automated Guided Vehicles) en los cuales el camino a seguir está definido previamente y no tienen la capacidad de elegir un camino diferente. Por otro lado, los AMRs resultan más flexibles, seguros y precisos, debido a la incorporación de tecnologías que hasta hace poco estaban reservadas al ámbito de la investigación, tales como: navegación autónoma, sistemas de visión por computadoras, tecnología de SLAM (Simultaneous Localization and Mapping), entre otras. Muchas de estas tecnologías se implementan utilizando ROS (Robot Operating System). ROS es un conjunto de bibliotecas de software y herramientas de código abierto y libre para el desarrollo de aplicaciones de robots, cuya nueva versión ROS 2 tiene como uno de sus objetivos ser aplicable a entornos de producción. El presente trabajo describe el desarrollo de un controlador para robots de tracción diferencial tipo AMR con soporte para ROS 2 utilizando la implementación para sistemas embebidos micro-ROS. Este controlador es la evolución de una versión anterior utilizada en diferentes robots por más de 10 años en el CIII (UTN). Vale aclarar que este trabajo está enfocado principalmente en el desarrollo de hardware. Sin embargo, se han realizado algunas pruebas preliminares de software, principalmente, para evaluar el correcto funcionamiento del controlador de tracción diferencial. En primer lugar, se definen los requerimientos de diseño y se selecciona un microcontrolador con soporte nativo para micro-ROS. Luego se describe el desarrollo de cada etapa del controlador, tales como: la alimentación, la comunicación USB, el sensado de tensión de batería, el puerto de depuración y el diseño final del PCB. Por último, se hace mención a las pruebas iniciales de software que permiten verificar el correcto funcionamiento del controlador y las mejoras respecto a la versión anterior
Red adversaria generativa aplicada a la eliminación de ruido y artefactos en sinogramas de tomografía optoacústica
Get PDFThe goal of this work is to study a preprocessing method for the data measured by a two-dimensional optoacoustic tomograph in order to reduce or eliminate artifacts introduced by the low number of detectors in the experimental setup and their limited bandwidth. A generative adversarial deep neural network was used to accomplish this task and its performance was compared with a reference U-Net neural network. In most of the test cases carried out, a slight improvement was found by applying the proposed network when measuring the Pearson correlation and the peak signal noise ratio between the reconstructed image product of the data processed by the model and the high-resolution reference image.El objetivo de este trabajo es el estudio de un método de pre-procesamiento de los datos medidos por un tomógrafo optoacústico bidimensional para reducir o eliminar los artefactos introducidos por la escasa cantidad de detectores en el sistema experimental y el acotado ancho de banda de estos. Para esta tarea, se utilizó una red neuronal profunda generativa adversaria y se comparó su rendimiento con una red neuronal de referencia U-Net. En la mayoría de los casos de testeo realizados, se encontró una leve mejora aplicando la red propuesta al medir la correlación de Pearson y la relación señal a ruido piso entre la imagen reconstruida producto de los datos procesados por el modelo y la imagen de alta resolución de referencia
Ecosistema de Interoperabilidad basado en C++/MicroPython sobre plataformas Raspberry y ESP32
Get PDFThis work describes a low cost solution based on ESP32 processor and the LoRa controller SX1276 for interoperability of photovoltaic inverters with WiFi interfaces. The system firmware is developed in C++ and MicroPython. Also, this work describes a solution on Python for Raspberry. For the test of firmware solution, we use a HELTEC platform. This work present also, a development of Hardware solution on PCB with more functionalities for different kind of interfaces in PV inverters.El presente trabajo describe una solución de bajo costo basada en el procesador ESP32 y un controlador LoRa SX1276 para control de inversores fotovoltaicos con interfaz WiFi, tanto en lenguaje C++ como MicroPython. También se presenta una solución en Python para Raspberry. Para la prueba del firmware se empleó la plataforma HELTEC. Se desarrollaron además el hardware del ecosistema con diversas funcionalidades y un firmware configurable para manejo de múltiples interfaces con los inversores FV
Estudio y desarrollo de un sistema para tomografía ultrasónica bidimensional
Get PDFIn this work, we study and develop a system for two-dimensional ultrasonic tomography. The main focus of the development was to make the system suitable for reuse in other applications of a similar nature. For this purpose, we carried out the design and implementation of a system to explore the sample under estudy using only one commercial immersion transducer and the development of a reconstruction algorithm to generate the images from the measured acoustic signals. Moreover, we implemented a software to simulate the tomographic system. Finally, in order to evaluate the performance of the real and simulated system, we used the Pearson correlation and the peak signal-to-noise ratio as figure of merits between the reconstructed and the reference images.En este trabajo se aborda el estudio y desarrollo de un sistema que posibilita la obtención de imágenes de ultrasonido bidimensionales. El enfoque principal del desarrollo consistió en conseguir que el sistema sea apto para reutilizarlo en otras aplicaciones de índole semejante. Para este propósito, se empleó un transductor de inmersión comercial, se diseñó e implementó un subsistema para explorar la muestra bajo estudio desde distintos ángulos, y se desarrolló un algoritmo de reconstrucción para generar las imágenes a partir de las mediciones acústicas registradas. Asimismo, se desarrolló un modelo computacional para simular el funcionamiento del tomógrafo en su totalidad. Para evaluar el desempeño del sistema real y el simulado, se utilizaron dos figuras de mérito (correlación de Pearson y relación señal a ruido pico) entre las imágenes de referencia y las reconstrucciones obtenidas
Impedancímetro en la banda de UHF mediante técnicas de reflectometría
Get PDFThis paper proposes the design and implementation of an impedance meter in the UHF band using reflectometry techniques. The device has the ability to measure the amplitude ratio and the phase difference of the reflected signal of a system under test with respect to an input signal. The main novelty in the proposed setup is the arrangement of commercial detectors, combining RF techniques with signal processing, in order to perform signed phase measurements when the detectors themselves do not have that capability. The acquired values are processed in a computer to obtain the impedance of the system under test.En este trabajo se propone el diseño el implementación de un medidor de impedancia en la banda UHF mediante técnicas de reflectometría. El dispositivo posee la capacidad de medir la relación de amplitud y la diferencia de fase de la señal reflejada de un sistema bajo prueba con respecto a una señal incidente. La principal novedad propuesta es utilizar un detector comercial y, mediante un arreglo circuital implementado mediante técnicas de diseño en radiofrecuencias y procesamiento de señales, adecuarlo para que pueda medir en el rango completo de fase, distinguiendo el signo. Los valores adquiridos son procesados en una computadora para obtener la impedancia del sistema bajo prueba
Diseño e implementación de data logger open hardware para estación meteorológica
No full textThis work describes the design and implementation of the hardware and software of a data acquisition and processing system for a meteorological station. The system hardware is based on the ESP32 from Espressif Systems and a series of low-cost commercial modules to supply the RTC (real time clock) functionalities, Ethernet connection, internal storage and RS485 connection. Taking advantage of the availability of Wi-Fi embedded in the ESP32, the system communicates with a personal computer, where a custom-made software allows to make adjustments to the system and to graphically visualize the data. The results obtained allowed to put into operation the meteorological station WS501-UMB of the Lufft company, which lacked the data logger; at present, the system is being used by the Cuban Agricultural Engineering Institute (Instituto de Ingeniería Agrícola de Cuba, IAgric).El presente trabajo describe el diseño e implementación del hardware y software de un sistema de adquisición y procesamiento de datos de una estación meteorológica. El hardware del sistema está basado en el ESP32 de Espressif Systems y una serie de módulos comerciales de bajo costo para suplir las funcionalidades de RTC (real time clock), la conexión vía ethernet, el almacenamiento interno y la conexión vía RS485. Aprovechando la disponibilidad de Wi-Fi embebida en el ESP32, el sistema se comunica con una computadora personal, donde un software hecho a medida permite realizar ajustes al sistema y visualizar gráficamente los datos. Los resultados obtenidos permitieron poner en funcionamiento la estación meteorológica WS501-UMB de la empresa Lufft que carecía del data logger, en la actualidad el sistema está siendo utilizado por el Instituto de Ingeniería Agrícola de Cuba
Análisis de la reflexión de ondas electromagnéticas a través de placas paralelas isótropas
No full textThis study focuses on the reflection of electromagnetic waves through isotropic parallel plates using the interferometric method, instead of treating the system as a whole and solving it with boundary conditions. This involves considering each of the multiple reflections that occur in these types of systems to obtain a development with different terms that converge to the exact solution. Thus, we aim to examine whether the initial reflections alone are sufficient for a good approximation. Expressions for the reflection coefficients for parallel (p) and perpendicular (s) polarizations were derived. The results demonstrate that relying solely on the first reflection is not a suitable approximation, whereas considering the first two terms proves to be accurate.Este estudio se enfoca en la reflexión de ondas electromagnéticas a través de placas paralelas isotrópicas utilizando el método interferométrico, en lugar de tratar el sistema como un todo y resolverlo con las condiciones de contorno. Esto consiste en considerar cada una de las múltiples reflexiones que se dan en este tipo de sistemas, de forma de obtener un desarrollo con distintos términos que convergan a la solución exacta. Así buscamos examinar si las primeras reflexiones son suficientes para una buena aproximación. Se derivaron expresiones para los coeficientes de reflexión para polarizaciones paralelas (p) y perpendiculares (s). Los resultados muestran que considerar solo la primera reflexión no es una buena aproximación, pero si lo es considerar los primeros dos términos
Mitigación de errores de software producidos por la radiación del ambiente espacial
Get PDFThis paper presents the development and implementation of a software error mitigation technique with the aim of protecting functions to be used in space missions. The Preemptive Control Signature technique is analyzed to mitigate Single Event Upset type errors on the ARMv7E-M architecture and thus be able to extend the availability time of spatial devices by increasing tolerance to such errors. Implemented technique detected 79.5% of the errors.En este trabajo se presenta el desarrollo e implementación de una técnica de mitigación de errores de software con el objetivo de proteger funciones a ser utilizadas en misiones espaciales. Se analiza la técnica Preemptive Control Signature para mitigar los errores del tipo Single Event Upset sobre la arquitectura ARMv7E-M y poder así extender el tiempo de disponibilidad de los dispositivos espaciales aumentando la tolerancia a dichos errores. La técnica implementada logró detectar el 79.5% de los errores.
Diseño de sistema embebido para máquina de reciclaje de PET
No full textThis article presents the design and implementation of a device able to generate printer filament from bottles to use on 3d printers. Also, it explains technical concepts as 3D printing and recycling plastics and describes other parts of the developed device.En este artículo se presenta el diseño e implementación de un equipo capaz de generar filamento plástico apto para uso en impresoras 3D a partir de botellas descartables de plástico PET. Se buscó desarrollar un dispositivo de fácil implementación, económico y que sea simple de controlar con el fin de ser utilizado en centros educativos por personas sin una amplia experiencia previa. Además, se aporta información referida a la impresión 3D y al reciclaje de plásticos
Estudio de redes generativas de confrontación para generación de datos sintéticos y su aplicación a tomografía optoacústica
Get PDFThis work proposes the use of a Generative Adversarial Network (GAN) to perform data augmentation with the goal of improving image reconstruction in Optoacustic Tomography (OAT) applications. We employ the FastGAN model, a compact net capable of generating high resolution images from small datasets. The quality of the generated data was assessed by two methods. First, the Fréchet distance (FID) was measured, observing a decreasing trend throughout the entire GAN training. Then, a U-Net neural network designed for a OAT system with and without augmented data was trained. In this case, the model trained with the extra data generated by the GAN achieved an appreciable improvement in the figures of merit associated with the reconstruction.En este trabajo se propone el uso de una red generativa de confrontación (GAN) para efectuar un aumento de datos con el objetivo de mejorar la reconstrucción de imágenes en sistemas para tomografía optoacústica (TOA). Se utilizó el modelo denominado FastGAN que es una red compacta, capaz de generar imágenes de alta resolución a partir de un conjunto de datos reducidos. La calidad de los datos generados se evaluó a través de dos métodos. Por un lado, se usó la distancia de inicio de Fréchet (FID), observándose una tendencia decreciente a largo de todo el entrenamiento de la GAN. En el segundo método se entrenó una red neuronal U-Net diseñada para un sistema de TOA con y sin datos aumentados. En este caso, el modelo entrenado con los datos extras aportados por la GAN logró una mejora apreciable en las figuras de mérito asociadas a la reconstrucción