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Fusión de imágenes y señales fisiológicas para modelar al conductor
No full textAt intermediate levels of automation, vehicles still rely on the driver as a backup, which requires estimating their cognitive and physical readiness to resume control when necessary. While the use of separate images or physiological signals has proven useful, combining them presents technical challenges due to the disparity in dimensionality. This work proposes a fusion architecture that transforms physiological signals into images for integration with visual data using autoencoders trained with perceptual loss functions. The architecture is initially validated with physiological signals transformed into images by analyzing different conversion techniques. Additionally, the efficacy of perceptual loss functions in autoencoders applied to images is evaluated, emphasizing their utility in preserving visual structure during reconstruction tasks. These findings underscore the approach’s viability and pave the way for future extensions that will integrate visual data and assess the system in more complex scenarios.En los niveles intermedios de automatización, los vehículos aún dependen del conductor como respaldo, lo que requiere estimar su disponibilidad cognitiva y física para retomar el control cuando sea necesario. Mientras el uso de imágenes o señales fisiológicas por separado ha demostrado su utilidad, su combinación presenta retos técnicos debido a la disparidad de dimensionalidad. Este trabajo propone una arquitectura de fusión que transforma señales fisiológicas en imágenes para integrarlas con datos visuales mediante autocodificadores entrenados con funciones de pérdida perceptual. La arquitectura se valida inicialmente con señales fisiológicas transformadas en imágenes, analizando distintas técnicas de conversión. De forma separada, se evalúan funciones de pérdida perceptual en autocodificadores aplicados a imágenes, destacando su utilidad para conservar la estructura visual en tareas de reconstrucción. Estos hallazgos refuerzan la viabilidad del enfoque y abren la puerta a futuras ampliaciones que integren datos visuales y evalúen el sistema en contextos más complejos
Calibración automática mano-ojo mediante marcadores en un robot social
Get PDFThis paper presents an automated approach for hand-eye calibration between an external camera and a robot base, using an ArUco marker as a shared visual reference. A camera mounted on the robot’s wrist captures an image of the marker, whose relative position is known from the robot’s URDF. Simultaneously, an external camera, arbitrarily placed in the environment, captures another image of the same marker. From these two observations and knowing the transformation between the marker and each camera, the transformation between the external camera and the robot base is estimated. This approach enables accurate alignment of external vision systems with the robot’s reference frame, eliminating the need for manual calibration, facilitating the calculation of the position of an external camera with respect to the robot base.El presente trabajo expone un enfoque automatizado para la calibración mano-ojo entre una cámara externa y la base de un robot, utilizando un marcador ArUco como referencia visual común. Se emplea una cámara montada en la muñeca del robot para capturar una imagen del marcador, cuya posición relativa se conoce gracias al URDF del propio robot. Paralelamente, una cámara externa, posicionada libremente en el entorno, toma otra imagen del mismo marcador. A partir de estas dos observaciones y conociendo la transformación entre el marcador y cada cámara, se estima la transformación entre la cámara externa y la base del robot. Este proceso permite alinear sistemas de visión externos con el marco de referencia del robot de forma precisa y sin intervención manual, facilitando el cálculo de la posición de una cámara externa respecto a la base del robot
Sistema semiautomático de planificación quirúrgica para robots autónomos
Get PDFThis article presents a semi-automated system for the transfer of robotic surgical planning performed in a 2D/3D environment. It allows the position information on the trajectory manually defined by a surgeon to be extended with orientation and velocity information, necessary for its autonomous execution by a surgical robot. The system includes a neural network for the semi-automatic segmentation of liver tissues. To calculate the orientations and velocities of the robot\u27s effector, the system relies on the calculation of normals to the anatomical surface of the segmented organ at each point along the trajectory. The presented solution has been implemented as a software plug-in within the 3D Slicer open-source project and integrated with ROS for transfer to a UR5e robot. Validation has been performed on a liver segment III resection case, and the results show that the system is efficient, accurate, and suitable for use in surgical planning environments.Este artículo presenta un sistema semiautomático para la transferencia de la planificación quirúrgica robótica realizada en un entorno 2D/3D y que permite extender la información de posición en la trayectoria definida manualmente por un cirujano con información de orientación y velocidad, necesarias para su ejecución autónoma por parte de un robot quirúrgico. El sistema incluye una red neuronal para la segmentación semiautomática de los tejidos hepáticos. Para el cálculo de las orientaciones y velocidades del efector del robot, el sistema se basa en el cálculo de normales a la superficie anatómica del órgano segmentado en cada punto de la trayectoria. La solución presentada ha sido implementada como un plug-in de software dentro del proyecto de software libre 3D Slicer y se ha integrado con ROS para su transferencia a un robot UR5e. La validación se ha realizado en un caso de resección del segmento III del hígado
Realidad aumentada aplicada al mantenimiento para las titulaciones de Ingeniería
Get PDFThis work presents a training practice for engineering degrees based on the use of Augmented Reality (AR) to support supervision and maintenance tasks in a real thermal installation. The activity is developed on the solar air conditioning system of the CIESOL centre, and integrates industrial technologies such as EcoStruxure Augmented Operator Advisor AdvisorTM (AOA) and Node-RED. Students design their own AR application on real images of the plant, select variables of interest via OPC UA, linking contextualised technical documentation and configuring interactive operating procedures. A simulated fault diagnosis activity is also proposed to encourage technical decision making. This work combines skills in instrumentation, automation, advanced visualisation and functional analysis of real systems. It is aimed at engineering subjects related to automation and maintenance, and allows students to interact with real environments through digital industrial solutions, favouring the acquisition of key skills in Industry 4.0 technologies.Este trabajo presenta una práctica formativa para las titulaciones de ingeniería basada en el uso de Realidad Aumentada (RA) para apoyar tareas de supervisión y mantenimiento en una instalación térmica real. La actividad se desarrolla sobre el sistema de climatización solar del centro CIESOL, e integra tecnologías industriales como EcoStruxure Augmented Operator AdvisorTM (AOA) y Node-RED. El alumnado diseña su propia aplicación RA sobre imágenes reales de la planta, selecciona variables de interés vía OPC UA, vinculando documentación técnica contextualizada y configurando procedimientos operativos interactivos. Asimismo, se propone una actividad de diagnóstico de fallos simulados para fomentar la toma de decisiones técnica. Esta trabajo combina competencias en instrumentación, automatización, visualización avanzada y análisis funcional de sistemas reales. Está orientada a asignaturas de ingeniería relacionadas con la automatización y el mantenimiento, y permite al alumnado interactuar con entornos reales mediante soluciones digitales industriales, favoreciendo la adquisición de competencias clave en tecnologías de la Industria 4.0
Manipulación robótica mediante aprendizaje por refuerzo inverso con características basadas en trayectorias expertas
Get PDFAlgorithms for robotic manipulation learning still face challenges in tasks with high variability and dimensionality. Amongthem, Reinforcement Learning has shown good results but is limited by the definition of the reward function. This has led to thedevelopment of Inverse Reinforcement Learning (IRL) algorithms, which estimate the reward from expert demonstrations. Thiswork proposes and validates an IRL approach based on expert-trayectory based features, applied to manipulation tasks with theTIAGo++ robot. The method leverages demonstrations to focus the feature definition on the relevant regions of the state spacefor the expert, as well as to prioritize final states close to the goal. The selected manipulation tasks were block stacking andcabinet opening. They were trained in simulation and transferred to the real robot, demonstrating the viability and effectivenessof the approach both in successful execution and in distance-based metrics relative to the expert.Los algoritmos de aprendizaje para manipulación robótica aún presentan desafíos en tareas con alta variabilidad y dimensionalidad. Entre ellos, el Aprendizaje por Refuerzo ha mostrado buenos resultados, pero está limitado por la definición de la función de recompensa. Por ello surgen los algoritmos de Aprendizaje por Refuerzo Inverso (IRL), que estiman la recompensa a partir de demostraciones de un experto. En este trabajo se propone y valida un enfoque de IRL basado en características extraídas de trayectorias expertas, aplicado a tareas de manipulación con el robot TIAGo++. Este método aprovecha las demostraciones para centrar la definición de las características en la zona del espacio de estados relevante para el experto, así como priorizar los estados finales cercanos al objetivo. Las tareas de manipulación seleccionadas fueron apilar bloques y abrir un armario. Se entrenaron en simulación y se transfirieron al robot real, demostrando la viabilidad y eficacia del enfoque tanto en la ejecución exitosa como en métricas de distancia respecto al experto
Inteligencia artificial y enseñanza en Ingeniería: una revisión sistemática de la literatura
Get PDFThe arrival of Generative Artificial Intelligence (GenAI) in education has meant the beginning of a new educational revolution, generating the need to evaluate both its benefits and possible challenges in the training of future professionals. This research aims to analyze the educational experiences that have introduced this technology in higher engineering education, in order to know its integration process, its potentials and main challenges. From a systematic review of the literature, it is concluded that GenAI stands out for its ability to adapt to the characteristics of the students. However, its use in engineering education is advancing slowly, evidencing the need for effective integration into the curricula, to promote good practices and contribute to the advancement of society.La llegada de la Inteligencia Artificial Generativa (GenAI) a la educación ha supuesto el inicio de una nueva revolución educativa, generando la necesidad de evaluar tanto sus beneficios, como los posibles desafíos en la formación de los futuros profesionales. Esta investigación tiene como objetivo analizar las experiencias educativas que han introducido esta tecnología en la educación superior de Ingeniería, para conocer su proceso de integración, sus potenciales y principales desafíos. A partir de una revisión sistemática de la literatura, se concluye que la GenAI destaca por su capacidad de adaptarse a las características del alumnado. Sin embargo, su uso en la enseñanza de Ingeniería avanza lentamente, evidenciando la necesidad de integración efectiva en los planes de estudio, para promover buenas prácticas de uso y contribuir al avance de la sociedad
Diseño de un dispositivo de rehabilitación robótica para la mano en entorno acuático
No full textNeurological disorders such as stroke, multiple sclerosis, or severe neuropathies severely impact autonomy and quality of life. Although rehabilitation technologies have shown great potential, they are often not applicable to patients with high severity, particularly those with significant spasticity. Aquatic therapy has proven effective in reducing spasticity, thanks to the properties of water that facilitate movement and promote muscle relaxation. Within this context, the MIRRA project emerges, proposing an innovative approach by combining robotic technologies with the benefits of the aquatic environment. This article presents the initial mechanical design of a new robotic system for hand rehabilitation in an aquatic setting.Los trastornos neurológicos como el ictus, la esclerosis múltiple o neuropatías graves afectan gravemente la autonomía y calidad de vida. Aunque las tecnologías de rehabilitación han demostrado un gran potencial, esto no suelen ser aplicables a pacientes con alta severidad, especialmente con altos niveles de espasticidad. La terapia acuática, ha mostrado ser capaz de reducir dicha espasticidad gracias a las propiedades del agua, que facilitan el movimiento y promueven la relajación muscular. En este marco nace el proyecto MIRRA, que propone un enfoque innovador al combinar tecnologías robóticas con los beneficios del medio acuático. Este artículo presenta el diseño mecánico inicial de un nuevo sistema robótico para la rehabilitación de la mano en entorno acuático
Control híbrido basado en perturbaciones medibles para un fotobiorreactor industrial tipo raceway
Get PDFThis paper presents the design and implementation of a hybrid PI+CI controller for pH regulation in an industrial raceway photobioreactor. The challenges related to actuator saturation and external disturbances such as solar radiation are addressed, proposing strategies to prevent integrator windup and improve system robustness. Simulation results show that the hybrid controller outperforms a classic PI with anti-windup, especially under high-disturbance conditions and for higher pH setpoints.Se presenta el diseño e implementación de un controlador híbrido basado en PI+CI para la regulación del pH en un fotobiorreactor industrial tipo raceway. Se aborda la problemática de la saturación del actuador y la presencia de perturbaciones externas como la radiación solar, proponiéndose estrategias para evitar el fenómeno del windup del integrador y mejorar la robustez del sistema. Los resultados en simulación muestran que el controlador híbrido propuesto supera en rendimiento a un PI clásico con anti-windup, especialmente en condiciones donde la presencia de la perturbacón afecta en gran medida al comportamiento del sistema y para referencias de pH elevadas
Sistemas de Liberación y Captura de Microobjetos en Entornos Fluídicos: Diseño, Fabricación y Evaluación Comparativa
Get PDFPrecise manipulation of micro-objects within the bloodstream is essential for various minimally invasive medical procedures. This work presents the development and comparative analysis of two microgripper designs suitable for integration at the tip of a catheter: one based on capillary forces and the other employing a bistable mechanical mechanism. The former uses a controlled silicone oil droplet for gentle and adaptable object capture; its working principles and capillary bridge simulations are detailed. The latter features a direct mechanical gripping system with two stable states, offering rapid response, robustness, and low energy consumption, as validated through simulation. A comparative discussion evaluates both systems in terms of gripping mechanism, adaptability, control, and endovascular suitability, highlighting their respective advantages and limitationsLa manipulación precisa de microobjetos en el torrente sanguíneo es esencial para diversas intervenciones médicas mínimamente invasivas. Este trabajo presenta el desarrollo y análisis comparativo de dos diseños de microgrippers integrables en la punta de un catéter: uno basado en fuerzas capilares y otro de tipo mecánico biestable. El primero emplea una gota controlada de aceite de silicona para una captura suave y adaptable; se describen sus principios de funcionamiento y simulaciones del puente capilar. El segundo utiliza un mecanismo de agarre directo con dos estados estables, ofreciendo respuesta rápida, robustez y bajo consumo energético, validado mediante simulación. Finalmente, se discute comparativamente el rendimiento de ambos sistemas en términos de agarre, adaptabilidad, control y aplicabilidad endovascular, destacando sus ventajas y limitaciones
ADAMSim: PyBullet-Based Simulation Environment for Research on Domestic Mobile Manipulator Robots
Get PDFThis paper introduces ADAMSim, a PyBullet-based simulation environment tailored for Ambidextrous Domestic Autonomous Manipulator (ADAM), developed to support research in navigation, manipulation, and learning for domestic robotics. The simulator accurately replicates the structure and behavior of the physical robot, enabling robust sim-to-real and real-to-sim algorithm transfer. ADAMSim follows a modular design, including navigation, arm and hand kinematics, perception, and ROS communication. This architecture allows synchronized operation between the real robot and its digital twin. Several example applications were developed, ranging from vision and grasping tasks to navigation and teleoperation, including experiments running both simulated and real robots simultaneously. Its open-source and flexible design makes ADAMSim a powerful tool for safe and reproducible algorithm development and experimentation in household robotics. The platform is also intended to support future research in indoor mapping, advanced manipulation learning, and educational projects, serving as a test bed.Este artículo presenta ADAMSim, un entorno de simulación basado en PyBullet diseñado específicamente para el Ambidextrous Domestic Autonomous Manipulator (ADAM), desarrollado para apoyar la investigación en navegación, manipulación y aprendizaje en robótica doméstica. El simulador replica con precisión la estructura y el comportamiento del robot físico, lo que permite una transferencia robusta de algoritmos entre simulación y mundo real. ADAMSim sigue un diseño modular, que incluye navegación, cinemática de brazos y manos, percepción y comunicación mediante ROS. Esta arquitectura permite la operación sincronizada entre el robot real y su gemelo digital. Se desarrollaron diversos ejemplos, que abarcan desde tareas de visión y agarre, hasta navegación y teleoperación, incluyendo experimentos ejecutados simultáneamente en el robot simulado y el real. Su diseño de código abierto y flexible convierte a ADAMSim en una herramienta poderosa para el desarrollo seguro y reproducible de algoritmos y experimentos en robótica doméstica. La plataforma también está pensada para apoyar investigaciones en mapeo de interiores, aprendizaje de manipulación avanzada y proyectos educativos, como banco de pruebas