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Estrategias de Comunicación para Sistemas Multi-Robot Sociales basados en ROS
Get PDFIn multi-robot systems, communication is the foundation for a successful interaction. Coordinating multiple social robots in a shared environment requires effective interaction. However, multi-robot architectures often face issues with synchronization, scalability, and identifying the source of each message. This paper analyzes four multi-robot communication strategies based on ROS and implemented on the social robot Mini. Our contribution explores the following options: (i) a shared namespace that ensures synchronization but limits individual autonomy; (ii) isolated namespaces with point-to-point messaging—simple to implement but poorly scalable; (iii) a global namespace where topics are tagged by sender, enabling dynamic adaptation and sender identification at the cost of increased receiver complexity; and (iv) a simplified variant using a single global topic plus an auxiliary channel for sender ID, which reduces complexity but requires coherence mechanisms. Through quantitative and qualitative evaluation, we find that strategy (iii), thanks to its flexibility and automatic adaptation to changing groups, is particularly well suited to dynamic social-robotics environments.En sistemas multi-robot, la comunicación es la base para una correcta interacción. Coordinar varios robots sociales en un mismo entorno requiere una comunicación efectiva. Sin embargo, las arquitecturas multi-robot suelen enfrentar problemas de sincronización, escalabilidad y dificultad para identificar quién envía cada mensaje. Este artículo analiza cuatro estrategias de comunicación multi-robot basadas en ROS e implementadas en el robot social Mini. Nuestra contribución aborda como opciones: (i) un espacio de nombres compartido que garantiza sincronía pero limita la independencia, (ii) espacios de nombres aislados con comunicación punto a punto, sencillo pero poco escalable, (iii) un espacio de nombres global con tópicos etiquetados por emisor, que permite adaptación dinámica y conocimiento del origen a costa de complejidad en los receptores y (iv) una versión simplificada que usa un único tópico global y un canal adicional para identificar al emisor, reduciendo la complejidad pero exigiendo mecanismos de coherencia
Aprendizaje por refuerzo de tareas de recogida y colocación
Get PDFPick and place is one of the most common and widely implemented tasks in robotic environments. Any complex robotic manipulation task inherently involves the need to grasp an object from one location in order to perform a specific action with it and, once completed, return it to the same or another location. In this work, we trained a robotic agent with deep reinforcement learning to perform pick and place tasks in which our agent learns to grasp objects and place them in locations of varying difficulty, such as inside a basket, insertion into a hole or slot, and stacking on top of another small object. We have defined and adjusted policies and evaluated them in 50 experiments with arbitrary gripping poses. The results obtained show that our trained policies successfully perform the task in 98 %, 78% y 80% of cases, respectively, depending on the type of location.La recogida y colocación de objetos es una de las tareas más comunes y de mayor implementación en entornos robotizados. Cualquier tarea de manipulación robótica compleja lleva intrínseca la necesidad de agarrar un objeto desde una ubicación para llevar a cabo alguna acción específica con él y, una vez terminada, volverlo a dejar en la misma o en otra ubicación. En este trabajo, entrenamos un agente robótico con aprendizaje profundo por refuerzo para llevar a cabo tareas de recogida y colocación en las que nuestro agente aprende a agarrar objetos y a depositarlos en ubicaciones de distinta dificultad, tales como, el interior de una cesta, la inserción en un hueco o ranura y el apilamiento sobre otro objeto de pequeñas dimensiones. Hemos definido y ajustado políticas y las hemos evaluado en 50 experimentos con poses arbitrarias de agarre. Los resultados obtenidos muestran que nuestras políticas entrenadas realizan con éxito la tarea en el 98 %, 78% y 80 %, respectivamente según el tipo de ubicación
NBV Planning for the detection of hidden tomatoes in greenhouses with AgriSEE
Get PDFIntensive greenhouse agriculture is essential to support global population growth. However, the increasing population demands a transformation of current agricultural systems into more efficient and sustainable models. In this context, automation, particularly robotics, emerges as a key solution to address the challenges of the sector, especially tasks that are monotonous, unhealthy, or hazardous (DDD: Dull, Dirty, Dangerous). This study focuses on implementing a Next Best View (NBV) planning algorithm, specifically SEE++, to generate 3D models using point clouds. A Universal Robots UR3 robotic arm is equipped with an Intel RealSense L515 camera to scan fruits in a simulated greenhouse environment. The proposed methodology dynamically determines the next best view to optimise the scanning process. The results demonstrate the system’s ability to detect tomatoes in dynamic simulation environments, where traditional methods fail to accurately locate partially occluded objects. This work lays the foundation for future applications in automated harvesting.La agricultura intensiva bajo invernadero es clave para sostener el crecimiento poblacional global. Sin embargo, el aumento de la población exige transformar los sistemas agrícolas hacia modelos más eficientes y sostenibles. En este contexto, la automatización, y en particular la robótica, se presenta como una soluci´on para enfrentar retos del sector, especialmente en tareas monótonas, insalubres o peligrosas (DDD: Dull, Dirty, Dangerous). Este estudio aborda la implementación de un algoritmo Next Best View (NBV), concretamente SEE++, con el fin de generar modelos 3D mediante nubes de puntos. Se utiliza un brazo robótico UR3 de Universal Robots equipado con una cámara Intel RealSense L515, escaneando frutos dentro de un entorno de invernadero simulado. La metodología permite determinar dinámicamente la siguiente mejor vista para optimizar el proceso de escaneo. Los resultados muestran que el sistema puede detectar tomates en escenarios dinámicos simulados donde los métodos tradicionales fallan ante objetos parcialmente ocultos, sentando las bases para su futura aplicación en tareas de recolección
Aprendizaje Basado en Problemas para enseñanza de sistemas de tiempo real con Ada
Get PDFProblem-Based Learning (PBL) is an effective methodology for fostering transferable skills across various fields. Its implementation encourages active student participation and enhances motivation, making it particularly valuable when addressing complex topics. The learning of basic concepts of Real-Time Systems (RTS), which are highly demanded due to their application in critical systems, is a clear example of this kind of topics. To address this challenge, a project was designed around an Ackermann mobile robot programmed in Ada, aiming to stimulate student interest in the Computer Control course of the Bachelor’s Degree in Industrial Electronics and Automation Engineering at the University of Almer´ıa. The project implements the pure pursuit control algorithm, allowing students to solve a classic control problem while reinforcing RTS concepts. A total of 25 students participated in the experience over five practical sessions. Evaluation through questionnaires and ex ante/ex post comparison showed significant improvements in the students’ understanding of RTS.El Aprendizaje Basado en Problemas (ABP) es una metodología eficaz para fomentar competencias entre distintos ámbitos. Su aplicación promueve la participación activa del alumnado y potencia su motivación, siendo útil a la hora de abordar contenidos complejos. El aprendizaje de los conceptos fundamentales de los Sistemas de Tiempo Real (STR), muy demandados por su aplicación en sistemas críticos, es un claro ejemplo de este tipo de contenido. Para abordar este reto, se plantea un proyecto centrado en Ada, con el objetivo de despertar el interés del alumnado de la asignatura Control por Computador del Grado en Ingeniería Electrónica Industrial y Automática de la Universidad de Almería. El proyecto implementa el control persecución pura de un robot Ackermann, permitiendo resolver un problema clásico de control reforzando los conceptos de STR. En la experiencia participaron 25 estudiantes durante cinco sesiones prácticas. La evaluación mediante cuestionarios y su comparación ex ante y ex post mostró mejoras significativas en la comprensión de los STR
Implementación de MPC para el seguimiento de trayectorias en un robot móvil omnidireccional
Get PDFThis work presents a control architecture for a three-wheeled omnidirectional mobile robot, experimentally validated on the Robotino 4 platform. The solution avoids the use of ROS (Robot Operating System) by delegating the computation of the predictive controller to an externalMATLAB workstation, which communicates with the robot via TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol). The robot runs a C++ program that receives velocity commands and sends odometry data to the control station. An LPV-MPC (Linear Parameter Varying Model Predictive Control) scheme is implemented to simultaneously regulate the position of the robot (x, y) and orientation (θ), while explicitly considering constraints on velocity, acceleration and position. The model is linearized in real time, enabling trajectory tracking under realistic conditions. The solution has been validated using an oval reference trajectory, demonstrating good performance and bounded tracking errors. The proposed architecture is modular and scalable, and can be extended to include dynamic environment planning or future integration with ROS 2.Este trabajo presenta una arquitectura de control para un robot móvil omnidireccional de tres ruedas, validada experimentalmente en la plataforma Robotino 4. La solución evita el uso de ROS (Robot Operating System) al delegar el cálculo del controlador predictivo a una estación externa con MATLAB, la cual se comunica con el robot mediante TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol). El robot ejecuta un programa en C++ que recibe consignas de velocidad y envía la odometría a la estación de control. Se ha implementado un control LPV-MPC (Linear Parameter Varying Model Predictive Control) que regula simultáneamente la posición (x, y) y la orientación ( θ),considerando restricciones sobre velocidad, aceleración y posición. El modelo se linealiza en tiempo real, lo que permite el seguimiento de trayectorias bajo condiciones realistas. La solución se ha validado mediante una trayectoria de referencia ovalada que muestra un buen rendimiento y errores acotados. La arquitectura es modular y escalable, y puede extenderse con planificación en entornos dinámicos o integración futura con ROS 2
Sistema borroso aplicado a la seguridad operacional de una aeronave mediante el control del centro de gravedad
Get PDFIncreasing the operational safety of commercial aircraft as much as possible is one of the fundamental design criteria in the aeronautical sector. Operational safety is generally assured if the aircraft does not exceed its design envelopes in each magnitude (speed, load factor, mass, center of gravity, etc.). Pilots are trained to avoid exceeding these envelopes, otherwise the situation would be potentially dangerous (what it is known as upset situation). Therefore, any help to keep the aircraft inside those envelopes is useful. The solution presented here is relative to the center of gravity envelope, applying intelligent techniques to manage fuel distribution in the aircraft so that the total center of gravity remains within its envelope without the need for pilot intervention, applying Fuzzy Logic.Incrementar lo posible la seguridad operacional de las aeronaves comerciales es uno de los criterios de diseño y funcionamiento fundamentales en el sector aeronáutico. La seguridad operacional está generalmente asegurada si la aeronave no excede las envolventes de diseño en cada magnitud (velocidad, factor de carga, masa, centro de gravedad, etc.). Los pilotos son entrenados para evitar exceder esas envolventes; de lo contrario la situación sería potencialmente peligrosa (lo que se denomina situación de upset). Por tanto, es necesario mantener la aeronave dentro de esas envolventes. En este trabajo se presenta una solución relativa a la envolvente del centro de gravedad, aplicando técnicas inteligentes, para gestionar la distribución de combustible en el avión durante el vuelo, de manera que el centro de gravedad total permanezca dentro de la envolvente sin necesidad de la intervención de los pilotos, aplicando Lógica Borrosa
Supervisión de sistemas multi-robot mediante proyección adaptativa sobre mapa común
Get PDFThis manuscript presents a system for the adaptive representation of the pose of multiple robotic platforms operating in the same environment. The system is based on the CAD2SLAM methodology and projects the individual positions of each robot onto a common base map employing a non-rigid projection grid adjusted using a set of correspondence points and least-squares optimization. This enables a coherent and easy to understand representation of each robot’s relative position, regardless of the type of sensors or SLAM system. The human operator can supervise the global state of the multi-robot system in a more intuitive and efficient manner, without altering the internal architecture and the normal operation of the robots. Validated in both simulated and real-world scenarios, it demonstrates robustness and real-time execution. The main novelty of this system lies in the use of a base map as a common reference system for all robots, facilitating cooperation between heterogeneous platforms and improving the visual interpretation of the environment.Este trabajo presenta un sistema para la representación adaptativa del estado de múltiples plataformas robóticas en un entorno compartido. El sistema se basa en la metodología CAD2SLAM para realizar una proyección de las posiciones individuales de cada robot sobre un mapa base común empleando una rejilla de proyección no-rígida ajustada mediante un conjunto de puntos de correspondencia y un proceso de optimización de mínimos cuadrados. Esto permite representar de forma coherente y comprensible la posición relativa de cada robot, independientemente del tipo de sensores o mapa que este utilice.
El operador puede supervisar el estado global del sistema multi-robot de forma más intuitiva y eficiente, sin alterar la arquitectura interna ni el funcionamiento de los robots. Validado en entornos simulados y reales, demuestra robustez y ejecución en tiempo real. La principal novedad es el uso de un mapa base común, que facilita la cooperación entre plataformas heterogéneas y la interpretación visual del entorno
O professorado como outro significativo na evolução do autoconceito académico na adolescência: Estudo exploratório
No full textThe aim of this study was to explore the role of teachers as significant other in the development of academic self-concept during adolescence. A mixed-method approach was used, with a cross-sectional design. The sample included 150 students aged between 12 and 18 from public institutions in Sinaloa (Mexico), enrolled in secondary school, high school, and university. Data were collected using the Piagetian Critical Clinical Interview (semi-structured version) and the Self-Concept Questionnaire Form 5. The quantitative results show a decline in academic self-concept between the ages of 12 and 15, followed by an increase at age 18, with statistically significant differences between the ages of 15 and 18. At age 15, students believe that their teachers perceive them as having few valued qualities in academic performance and as less intelligent, coinciding with the decline in their academic self-concept. In contrast, at age 18, when their self-concept improves, they believe that their teachers recognize valuable academic qualities in them and perceive them as more intelligent, although they begin to name more personal attributes. No significant differences were found based on gender. These findings suggest that students\u27 perceptions of how their teachers view them influence changes in their academic self-concept during adolescence. It is recommended to foster school environments that reinforce students\u27 positive self-perception through teachers, promoting confidence in their own abilities when faced with academic tasks.El objetivo del estudio era explorar el papel del profesorado como otro significativo en la evolución del autoconcepto académico durante la adolescencia. Se empleó un enfoque mixto, con diseño evolutivo-transversal. La muestra incluyó a 150 estudiantes de entre 12 y 18 años de instituciones públicas de Sinaloa (México), matriculados en secundaria, bachillerato y universidad. Para la recogida de datos se utilizaron la Entrevista Clínica Crítica Piagetiana (versión semiestructurada) y el Cuestionario de Autoconcepto Forma 5. Los resultados cuantitativos muestran un descenso del autoconcepto académico entre los 12 y 15 años, seguido de un incremento a los 18 años, con diferencias estadísticamente significativas entre los de 15 y 18 años. A los 15 años el alumnado cree que sus docentes los perciben con pocas cualidades valoradas en el desempeño académico y menos inteligentes, coincidiendo con la disminución de su autoconcepto académico. En contraste, a los 18 años, cuando su autoconcepto mejora, consideran que sus docentes reconocen en ellos cualidades académicas valiosas y los perciben más inteligentes, aunque empiezan a nombrar más atribuciones personales. No se encontraron diferencias significativas en función del sexo. Estos hallazgos sugieren que la percepción que el estudiantado tiene sobre cómo le ven sus docentes influye en los cambios en su autoconcepto académico durante la adolescencia. Se recomienda fomentar ambientes escolares que refuercen la autopercepción positiva del alumnado desde la figura docente, promoviendo la confianza en sus propias capacidades ante las tareas académicas.O objetivo do estudo era explorar o papel das e dos docentes como outro significativo na evolução do autoconceito académico durante a adolescência. Foi utilizada uma abordagem mista, com um desenho evolutivo-transversal. A amostra incluiu 150 estudantes entre 12 e 18 anos de instituições públicas de Sinaloa (México), matriculados/as no ensino secundário, bacharelato e universidade. Para a recolha de dados, foram utilizadas a Entrevista Clínica Crítica Piagetiana (versão semiestruturada) e o Questionário de Autoconceito Forma 5. Os resultados quantitativos mostram um declínio no autoconceito académico entre os 12 e os 15 anos, seguido de um aumento aos 18 anos, com diferenças estatisticamente significativas entre os 15 e os 18 anos. Aos 15 anos, os/as estudantes acreditam que os seus professores/as os percebem com poucas qualidades valorizadas no desempenho académico e menos inteligentes, coincidindo com a diminuição do seu autoconceito académico. Em contraste, aos 18 anos, quando o seu autoconceito melhora, consideram que os seus professores reconhecem neles qualidades académicas valiosas e os percebem como mais inteligentes, embora comecem a nomear mais atribuições pessoais. Não foram encontradas diferenças significativas em função do sexo. Essas descobertas sugerem que a percepção que os/as estudantes têm sobre como são vistos pelos seus professores influencia as mudanças no seu autoconceito académico durante a adolescência. Recomenda-se fomentar ambientes escolares que reforcem a autopercepção positiva dos/as estudantes a partir da figura docente, promovendo a confiança nas suas próprias capacidades diante das tarefas académicas
Relação entre afinidade com a diversidade e tipos de intervenção em estudantes universitários ciberespectadores
No full textCyberbullying is a public health problem with harmful effects on the mental and physical health of victims. The literature shows that bystanders play an essential role in cyberbullying, as they can either encourage or deter such behavior. The study aimed to analyze the relationship of diversity affinity with types of cyberbullying bystander intervention. Three hundred and ninety-eight university students (58% female) aged 18-30 years (Mage = 20.36, SD = 2.31) from northwestern Mexico participated. Self-report scales were used to measure affinity for diversity and bystanders\u27 reinforcing and defensive behaviors in cyberbullying. Results suggest that affinity for diversity is positively associated with victim-defending behaviors and negatively associated with cyberbullying bystander aggression-reinforcing behaviors. We also found a greater affinity for diversity and defensive behaviors for female students than for male students. In male students aggression reinforcing behaviors were significantly higher. It was concluded that it is necessary to design programs that promote the appreciation of social, cultural, and economic differences in the university context for prosocial behaviors in cyberbullying bystanders.El ciberacoso es un problema de salud pública con efectos nocivos en la salud mental y física de las víctimas. La literatura muestra que los espectadores juegan un rol importante en el ciberacoso ya que pueden incentivar o disuadir dicha conducta. El objetivo del estudio fue analizar la relación de la afinidad a la diversidad con los tipos de intervención de espectadores de ciberacoso. Participaron 398 estudiantes universitarios (58% del sexo femenino) con edades de entre 18 y 30 años (Medad = 20.36, DE = 2.31) del noroeste de México. Se emplearon escalas de autoreporte para medir la afinidad a la diversidad y la conducta alentadora y prosocial de los espectadores en el ciberacoso. Los resultados sugieren que la afinidad a la diversidad se asocia de forma positiva con la conducta defensiva de las víctimas y negativa con la alentadora de la agresión de espectadores de ciberacoso. Además, se encontró una mayor afinidad por la diversidad y una mayor frecuencia de conductas defensivas en las estudiantes mujeres, en comparación con los estudiantes varones. En los varones fueron significativamente mayores las conductas alentadoras de la agresión. Se concluyó que es necesario diseñar programas que promuevan la apreciación de las diferencias sociales, culturales y económicas en el contexto universitario para conductas prosociales en los espectadores de ciberacoso.O ciberbullying é um problema de saúde pública com efeitos nocivos na saúde mental e física das vítimas. A literatura mostra que os espectadores desempenham um papel importante no ciberbullying, pois podem incentivar ou dissuadir tal comportamento. O objetivo do estudo foi analisar a relação entre a afinidade com a diversidade e os tipos de intervenção dos espectadores do ciberbullying. Participaram 398 estudantes universitários (58% do sexo feminino) com idades entre 18 e 30 anos (Média = 20,36, DP = 2,31) do noroeste do México. Foram utilizadas escalas de autoavaliação para medir a afinidade com a diversidade e o comportamento encorajador e pró-social dos espectadores no ciberbullying. Os resultados sugerem que a afinidade com a diversidade está associada positivamente ao comportamento defensivo das vítimas e negativamente ao comportamento encorajador da agressão dos espectadores de cyberbullying. Além disso, verificou-se uma maior afinidade pela diversidade e uma maior frequência de comportamentos defensivos nas estudantes do sexo feminino, em comparação com os estudantes do sexo masculino. Nos homens, os comportamentos encorajadores da agressão foram significativamente maiores. Concluiu-se que é necessário conceber programas que promovam a apreciação das diferenças sociais, culturais e económicas no contexto universitário para comportamentos pró-sociais nos espectadores de cyberbullying
Impacto das cores na comparação perceptiva de áreas de retângulos: um estudo de rastreamento ocular
No full textColors play a complex role in education and teaching, such as directing attention, regulating cognitive load and eliciting emotional responses. This study examined how colors affect middle school students\u27 perception of geometric area. Participants were asked to compare the sizes of rectangles by looking at pairs of figures containing rectangles of different colors and backgrounds. These pairs were created using combinations of colors warm, cold and neutral. Eye-tracking data, including fixation count and gaze duration, were collected, and analyzed according to students\u27 Van Hiele Geometric Thinking levels and their school grade level. The results showed that colored stimuli were processed more slowly than black-and-white designs. This suggests that color complicates the cognitive process rather than simplifying it. It was also observed that low figure-ground contrast can increase cognitive load and that warm-colored shapes tend to reduce success due to perceptual illusions. Conversely, cold-colored backgrounds have the potential to enhance performance. It was therefore concluded that color usage is a powerful tool that must be carefully managed according to context. The results of this study can inform educational activities related to attention, instructional material design, and learning psychology.Los colores desempeñan un papel complejo en la educación y la enseñanza, ya que dirigen la atención, regulan la carga cognitiva y provocan respuestas emocionales. Este estudio examinó cómo los colores afectan la percepción del área geométrica por parte de estudiantes de secundaria. Se pidió a las y los participantes que compararan los tamaños de los rectángulos observando pares de pares de figuras con rectángulos de diferentes colores y fondos. Estos pares se crearon utilizando combinaciones de colores cálidos, fríos y neutros. Se recogieron datos de seguimiento ocular, incluyendo el recuento de fijaciones y la duración de la mirada, que se analizaron según los niveles de pensamiento geométrico de Van Hiele del alumnado y su curso escolar. Los resultados mostraron que los estímulos de color se procesaban más lentamente que los diseños en blanco y negro. Esto sugiere que el color complica el proceso cognitivo en lugar de simplificarlo. También se observó que un bajo contraste entre la figura y el fondo puede aumentar la carga cognitiva y que las formas de colores cálidos tienden a reducir el éxito debido a las ilusiones perceptivas. Por el contrario, los fondos de colores fríos tienen el potencial de mejorar el rendimiento. Por lo tanto, se concluyó que el uso del color es una herramienta poderosa que debe gestionarse cuidadosamente según el contexto. Los resultados de este estudio pueden servir de base para actividades educativas relacionadas con la atención, el diseño de material didáctico y la psicología del aprendizaje.As cores desempenham um papel complexo na educação e no ensino, pois direcionam a atenção, regulam a carga cognitiva e provocam respostas emocionais. Este estudo examinou como as cores afetam a perceção da área geométrica por parte de alunos do ensino secundário. Os participantes foram convidados a comparar os tamanhos dos retângulos, observando pares de pares de figuras com retângulos de diferentes cores e fundos. Esses pares foram criados usando combinações de cores quentes, frias e neutras. Foram recolhidos dados de rastreamento ocular, incluindo a contagem de fixações e a duração do olhar, que foram analisados de acordo com os níveis de pensamento geométrico de Van Hiele dos alunos e o seu ano letivo. Os resultados mostraram que os estímulos coloridos eram processados mais lentamente do que os desenhos a preto e branco. Isto sugere que a cor complica o processo cognitivo em vez de o simplificar. Também se observou que um baixo contraste entre a figura e o fundo pode aumentar a carga cognitiva e que as formas de cores quentes tendem a reduzir o sucesso devido a ilusões percetivas. Por outro lado, fundos com cores frias têm o potencial de melhorar o desempenho. Portanto, concluiu-se que o uso da cor é uma ferramenta poderosa que deve ser gerenciada cuidadosamente de acordo com o contexto. Os resultados deste estudo podem servir de base para atividades educacionais relacionadas à atenção, ao design de material didático e à psicologia da aprendizagem