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Enfoque anticipativo de control de paso individual en turbinas eólicas
Full text linkTo reduce the periodic loads on wind turbine blades, there are individual blade pitch control (IPC) strategies, which add a different component to each blade, complementing the collective blade pitch control (CPC), which regulates the angular speed of the turbine. While these methods significantly reduce blade fatigue compared to CPC, they significantly increase the blade pitch activity, which can damage the actuators. This study addresses this trade-off by proposing an adaptive feedforward IPC that allows the IPC effort to be adjusted, which is difficult in traditional IPC schemes and rarely studied. The trade-off between reducing blade fatigue and increasing pitch effort is analyzed for a 15 MW offshore monopile wind turbine operating in the nominal region. Among the different tunings, the one that stands out is the one where the percentage of fatigue reduction and increase in control effort compared to the CPC is the same, around 16%.Para reducir las cargas periódicas en las palas de los aerogeneradores, existen estrategias de control individual de paso de pala (IPC), que añaden una componente diferente a cada pala, complementando el control colectivo de paso (CPC), que regula la velocidad angular de la turbina. Aunque estos métodos reducen considerablemente la fatiga de las palas frente al CPC, aumentan bastante la actividad del paso, lo que puede dañar los actuadores. Este estudio aborda este compromiso proponiendo una estrategia de IPC anticipativo y adaptativo en lazo abierto que permite ajustar el esfuerzo de control del IPC, algo difícil en los IPC tradicionales y poco estudiado. Se analiza el equilibrio entre la reducción de la fatiga y el incremento del esfuerzo de control para un aerogenerador monopilote de 15 MW operando en la región nominal. Destaca el IPC propuesto que consigue un porcentaje similar, de un 16% frente al CPC, tanto de reducción de fatiga como de incremento del esfuerzo de control CPC
Generación y Ajuste Dinámico de Behavior Trees mediante LLMs para el Control de un Robot Social
Full text linkLarge Language Models (LLMs) have become key tools for generating flexible and context-aware robotic behaviors. However, adapting to unforeseen events and ensuring robust task completion remain significant challenges. This work presents a system that uses LLMs and Behavior Trees (BTs) to enable a social robot to generate, execute, and adapt task plans based on natural language instructions. By combining a BT planner with a failure interpretation module, the system dynamically adjusts BTs in response to execution errors or environmental changes. Unlike static BT-based methods, our approach detects problems and proposes alternatives or requests clarifications from the user in real time, improving human-robot interaction. We validate the system across various real-world scenarios, demonstrating its effectiveness in enhancing flexibility and resilience in dynamic environments.Los modelos de lenguaje a gran escala (LLMs) se han convertido en herramientas clave para generar comportamientos robóticos flexibles y conscientes del contexto. Sin embargo, adaptarse a los eventos imprevistos y garantizar la consecución de las tareas sigue siendo un reto importante. Este trabajo presenta un sistema que utiliza LLMs y Árboles de Comportamiento (BTs) para que un robot social genere, ejecute y adapte planes de tareas a partir de instrucciones en lenguaje natural. Combinando un planificador de BT y un módulo de interpretación de fallos, el sistema ajusta dinámicamente los BTs frente a errores de ejecución o cambios en el entorno. A diferencia de métodos basados en BTs estáticos, nuestro enfoque detecta problemas y propone alternativas o solicita aclaraciones al usuario, mejorando la interacción humano-robot. Validamos el sistema en múltiples escenarios reales, demostrando su flexibilidad y resiliencia en entornos dinámicos
Cobertura autónoma con enjambres UAV mediante asignación óptima de tareas
Full text linkThis work presents a cooperative perception-planning-navigation system that enables swarms of unmanned aerial vehicles (UAVs) to autonomously cover a set of target positions represented by visual markers. The perception system fuses distributed observations to more accurately estimate the location of each task, while the planner solves a linear programming problem to obtain the optimal UAV-task assignment. Finally, a multi-vehicle off-board control module generates the trajectories and executes the arming, takeoff, tracking, and landing operations. Experimental validation was carried out in a Software-In-The-Loop (SITL) simulation using PX4 and Gazebo. The results confirm that UAV cooperation significantly improves the efficiency and robustness of aerial coverage missions.Este trabajo presenta un sistema cooperativo de percepción-planificación-navegación que permite a enjambres de vehículos aéreos no tripulados (UAVs) cubrir de forma autónoma un conjunto de posiciones objetivo representadas mediante marcadores visuales. El sistema de percepción fusiona observaciones distribuidas para estimar con mayor precisión la localización de cada tarea, mientras que el planificador resuelve un problema de programación lineal para obtener la asignación óptima UAV-tarea. Finalmente, un módulo de control off-board multivehículo genera las trayectorias y ejecuta las operaciones de armado, despegue, seguimiento y aterrizaje. La validación experimental se ha realizado en simulación Software-In-The-Loop (SITL) con PX4 y Gazebo. Los resultados obtenidos corroboran que la cooperación de UAVs mejora significativamente la eficiencia y robustez de las misiones de cobertura aérea
Desarrollo y validación de un videojuego basado en IM para la neurorrehabilitación de pacientes con limitaciones motoras de miembro inferior
Full text linkBrain-computer interfaces (BCIs) have become a promising tool for neurorehabilitation. Among the most widely used controlparadigms in this context is motor imagery, due to its ability to activate cortical areas related to movement. However, the need forprior user training and the associated cost can hinder its practical clinical application.With this in mind, a low-cost system basedon a motor imagery-controlled video game has been developed, designed for autonomous use at home, promoting both trainingin BCI usage and active participation in the rehabilitation process. The system was experimentally validated with two controlsubjects, with mean accuracies of 69% and 80% during validation. Both successfully completed the game sessions, suggestingthat the use of the video game may positively contribute to the rehabilitation process, offering an accessible and motivatingcomplement to clinical routines.Las interfaces cerebro-computadora (BCIs) se han consolidado como una herramienta prometedora para la neurorrehabilitación. Entre los paradigmas de control más utilizados en este contexto se encuentra la imaginación motora, debido a su capacidad para activar áreas corticales relacionadas con el movimiento. No obstante, el entrenamiento previo del usuario y el coste asociado pueden dificultar su aplicación clínica. Con esto en mente, se ha desarrollado un sistema de bajo coste basado en un videojuego controlado por imaginación motora, diseñado para ser utilizado de forma autónoma en el hogar y así fomentar la participación activa en la rehabilitación. El sistema fue validado experimentalmente con dos sujetos de control: el primero alcanzó una exactitud media de 0.69~0.04 y el segundo, de 0.80~0.01. Ambos completaron con éxito las partidas, lo que sugiere que el uso del videojuego puede contribuir positivamente al proceso de rehabilitación, ofreciendo un apoyo accesible y motivador a las rutinas clínicas
Evaluación de estrategias de control y reconstrucción en óptica adaptativa
Full text linkThe development of adaptive optics (AO) systems for next-generation telescopes demands control strategies capable of compensating for atmospheric distortions with high spatial and temporal precision. This work presents the study of an AO control loop, focusing on two components: the reconstruction process and the controller. First, the effect of modal truncation applied to the Moore-Penrose pseudoinverse used to compute the reconstruction matrix is analyzed. As a result, a suitable truncation parameter range (ε ≈ 0.025–0.05) that maximizes the Strehl ratio has been identified. In addition, the system\u27s dynamic performance is assessed through the use of a leaky integrator controller, showing effective correction under adverse atmospheric conditions. The simulations, carried out in OOPAO, are based on the single-conjugate adaptive optics (SCAO) scheme proposed for the European Solar Telescope (EST).El desarrollo de sistemas de óptica adaptativa (AO) para telescopios de nueva generación exige estrategias de control capaces de compensar las distorsiones introducidas por la atmósfera terrestre con alta precisión espacial y temporal. Este trabajo presenta un estudio del rendimiento de un lazo de AO, centrado en dos componentes clave: la matriz de reconstrucción y el controlador. En primer lugar, se analiza el efecto del truncamiento modal aplicado a la pseudoinversa de Moore-Penrose para la obtención de la matriz de reconstrucción. Como resultado, se ha identificado un rango adecuado del parámetro de truncamiento (ε ≈ 0.025–0.05) que maximiza el índice de Strehl. Además, se evalúa la dinámica del sistema al implementar un controlador tipo leaky integrator, mostrando una corrección eficaz bajo condiciones atmosféricas adversas. Las simulaciones, realizadas en OOPAO, están basadas en el esquema de óptica adaptativa monoconjugada planteado para el Telescopio Solar Europeo (EST)
Generación automática de gemelo-sombra digital de CDPR en CoppeliaSim
Full text linkGenerating digital shadows in simulation applications for a cable-driven parallel robot (CDPR) is a time-consuming task, requiring manual calculus of the initial position of the cable anchor points for the different dimensional parameters. This article presents a solution for automatically generating digital shadow twins of CDPRs in order to streamline the development of new configurations and reduce errors caused by manual intervention. The script used for generation extracts the parameters from the controller and constructs, without manual intervention, a virtual model that replicates the CDPR configuration. This provides a safe and quickly configurable environment in which to test trajectories and adjust strategies without the need for a physical robot. Subsequently, a trajectory tracking experiment is performed. The results showed a mean square error of 0.866mm at 100mm/s and 1.841mm at 400mm/s, demonstrating the high fidelity and repeatability of the self-generated digital shadow.La construcción de la sombra digital en aplicaciones de simulación para un robot paralelo actuado por cables (CDPR) es laboriosa, debiendo realizar los cálculos de posición inicial de los puntos de anclaje de los cables de forma manual para los distintos par´ametros dimensionales. Este artículo presenta una solución para generar de forma autom´atica gemelos-sombras digitales de CDPR en aras de agilizar el desarrollo de nuevas configuraciones y reducir errores por intervención manual. El script empleado para la generación extrae los parámetros del controlador y construye, sin intervención manual, un modelo virtual que replica la configuración del CDPR. Así, se obtiene un entorno seguro y rápidamente configurable donde probar trayectorias y ajustar estrategias sin necesidad de disponer de robot físico. Posteriormente, se realiza un experimento de seguimiento de una trayectoria. Los resultados mostraron un error cuadrático medio de 0.866mm a 100mm/s y de 1.841mm a 400mm/s, evidenciando la alta fidelidad y repetibilidad de la sombra digital autogenerada
Catéter Hidráulico con Navegación Autónoma Basada en Visión: Primeros Resultados
No full textThe field of biomedical engineering is constantly evolving as researchers explore new materials and technologies to improve patient outcomes. Catheters are commonly used in both minimally invasive surgery and diagnostics, and most of them are externally and manually guided. This paper presents a proof-of-concept of our current developments on robotic catheters with autonomous navigation. The catheter basically consists of a soft hydraulic actuator with a nanocamera at its distal tip, which functions as a steering mechanism (tip orientation), a driving mechanism, to provide axial displacement (pushing or pulling) and rotation about its principal axis to the catheter, and a control unit, which manages the operation of the whole system. The catheter navigates thanks to an algorithm that combines wall tracking by intermittent contact and real-time image processing.El campo de la ingeniería biomédica evoluciona constantemente a medida que los investigadores exploran nuevos materiales y tecnologías para mejorar los resultados de los pacientes. Los catéteres se utilizan habitualmente tanto en cirugía mínimamente invasiva como en diagnóstico, y la mayoría de ellos se guían externa y manualmente. Este artículo presenta una prueba de concepto de nuestros avances actuales en catéteres robóticos con navegación autónoma. El catéter consta básicamente de un actuador hidráulico blando con una nanocámara en su extremo distal, que funciona como mecanismo de dirección (orientación de la punta), un mecanismo de conducción, para proporcionar desplazamiento axial (empuje o tracción) y rotación sobre su eje principal al catéter, y una unidad de control, que gestiona el funcionamiento de todo el sistema. El catéter navega gracias a un algoritmo que combina el seguimiento de la pared por contacto intermitente y el procesamiento de imágenes en tiempo real
Nuevas herramientas cliente-servidor para la enseñanza en modelado, simulación y análisis de datos: IODA y WebEJS
Full text linkThe universal and widespread access to the Internet in education is leading to the transformation of computer tools into client-server platforms that can be used from any device with access to the network. In this paper we introduce two of these implementations. WebEJS is the Internet-centric evolution of the well-known Easy JavaScript Simulations, which previously required a computer and a Java virtual machine. IODA is a graphical client-server tool for guided data analysis that, created for research purposes, can be useful for introductory data courses for physics students. Both tools not only facilitate universal access to existing teaching technologies, but also open up new possibilities for teachers and educational researchers.El acceso universal y generalizado de Internet en el ámbito educativo está llevando a la transformación de herramientas informáticas en plataformas cliente-servidor que se pueden usar desde cualquier dispositivo con acceso a la red. En este trabajo introducimos dos de estas implementaciones. WebEJS es la evolución centrada en Internet del conocido Easy JavaScript Simulations, que antes requería un ordenador y una máquina virtual Java. IODA es una herramienta gráfica cliente-servidor para el análisis guiado de datos que, creada con fines de investigación, puede ser útil para cursos introductorios de datos para estudiantes de física. Ambas herramientas no sólo facilitan el acceso universal a las tecnologías docentes existentes, sino que abren nuevas posibilidades a profesores e investigadores educativos
Percepción, aproximación y agarre robótico autónomo subacuático de tuberías usando visión monocular
Full text linkThis work presents a complete system for the perception, approach, and grasping of a pipe in an underwater environment,using a robot equipped solely with a monocular camera as its visual sensor. The absence of depth sensors introduces an additionalchallenge, as all spatial information must be obtained from 2D images, increasing the complexity of both perception and motionplanning. The detection and segmentation of the pipe are performed using a YOLOv8 model specifically trained for this type ofenvironment. Based on the segmented image, both the geometric features of the pipe and the grasping points are computed. Thisinformation enables the robot to position itself correctly in front of the pipe and perform the grasp using a simple gripper. Thesystem was developed in ROS Noetic, and several tests have been conducted in different scenarios: the Stonefish simulator, theCIRTESU test tank, and real-world conditions in the Port of Castell´on.Este trabajo presenta un sistema completo de percepción, aproximación y agarre de un tubo en un entorno subacuático, utilizando un robot equipado únicamente con una cámara monocular como sensor visual. La ausencia de sensores de profundidad plantea un desafío adicional, ya que toda la información espacial se obtiene a partir de imágenes 2D, lo que incrementa la complejidad de la percepción y la planificación de acciones. La detección y segmentación del tubo se realiza con un modelo YOLOv8, entrenado específicamente para este tipo de entorno. A partir de la imagen segmentada, se calculan tanto las características del tubo como los puntos de agarre. Esta información permite al robot posicionarse correctamente frente al tubo y realizar el agarre con una pinza simple. El sistema se desarrolló en ROS Noetic y se han realizado algunas pruebas en tres escenarios diferentes: en el simulador Stonefish, en el tanque del CIRTESU y en condiciones reales en el Puerto de Castellón
Modelo No Lineal del Conjunto Batería Convertidor para Microrredes
Full text linkThis paper presents a novel nonlinear discrete-time model for the battery-converter assembly commonly found in the majority of microgrid topologies. The primary motivation is to develop a high-resolution model suitable for simulations or for integration into the optimizer of an advanced predictive controller. The necessary equations for such models are presented, and through algebraic manipulation and the introduction of specific definitions, the desired control variables are explicitly incorporated. Furthermore, the mutual interaction between the battery and the converter is addressed in detail, along with the determination of the feasible operating space given a particular system state. Finally, a practical application case study is presented, and the corresponding results are discussed.En este artículo se muestra una propuesta de modelo no lineal discreto para el conjunto batería convertidor presente en la mayoría de topologías de microrredes. La motivación principal es disponer de un modelo de alta resolución sobre el que realizar simulaciones o incorporarlo en el optimizador de un controlador predictivo avanzado. En el artículo se muestran las ecuaciones necesarias de las que deben disponer los modelos y se realizan algunas manipulaciones para que aparezcan las variables de control deseadas realizando ciertas definiciones. Además se trata en detalle la interacción mutua entre batería y convertidor y la obtención del espacio factible de trabajo dado un cierto estado del sistema. Finalmente se presenta un caso práctico de aplicación y se comentan los resultados