Instituto de Automática - Facultad de Ingeniería - Universidad Nacional de San Juan

Robots asistenciales: los engranajes de la inclusión (2019)

En la provincia de San Juan, investigadores del Instituto de Automática (INAUT, CONICET-UNSJ) enfocan sus estudios en la aplicación de robots para la asistencia a la discapacidad, principalmente motora.

“El Instituto tiene por objetivo el desarrollo y la investigación tecnológica dentro del área de control de sistemas y la robótica. Su foco es lo que hace a la supervisión, monitoreo y control de procesos. Por eso es una actividad esencialmente interdisciplinaria, los sistemas de control pueden corresponder a distintas disciplinas: un proceso químico, mecánico o un sistema biológico. Una de nuestras líneas consiste en el desarrollo sistemas de comando desde señales biológicas, cerebrales o musculares para mover brazos robóticos o robots móviles de tal modo que una persona que tenga discapacidad en sus movimientos pueda comandar, por ejemplo, una silla de ruedas”, agrega Ricardo Carelli, investigador principal del CONICET en el INAUT.

Actualmente los investigadores y becarios del Instituto trabajan en el diseño y construcción de un bastón robotizado. Tienen aprobado un proyecto del Gobierno de la Provincia de San Juan para desarrollar un prototipo que pueda ser luego transferido.

“La idea es que una persona con una discapacidad motora en el miembro inferior pueda caminar apoyándose en el bastón que tiene una base con ruedas. Creemos que de esta forma la persona va a tener un caminar mucho más natural que con un bastón tradicional que tenga que levantar. La idea es construir un modelo que sea realmente utilizable por una persona y programar todos los algoritmos de control de la base móvil para que el robot navegue siguiendo al usuario en su desplazamiento para brindarle el apoyo que necesita y reaccionando ante distintas situaciones de peligro, por ejemplo de caída. Además, tendría otros usos como asistir a personas con disminución visual porque puede incluir un sensor láser que le indique si hay un obstáculo en el camino u otro peligro, induciendo a la persona a frenarse. Estamos trabajando en el diseño mecánico y electrónico”, explica Flavio Roberti, investigador adjunto del CONICET en el INAUT

Prototipo de bastón robotizado en el INAUT - UNSJ - CONICET
Shared Academy Software (SAS) (2018)

Shared Academy Software (SAS) es una herramienta informática para el desarrollo, experimentación y creación de prototipos de sistemas robóticos y control automático en general. SAS utiliza el concepto de programación orientada a objetos (OOP) aplicado al desarrollo de sistemas de control.
SAS está compuesto de múltiples elementos. Por un lado, están los módulos ejecutables que normalmente están asociados con un dispositivo de hardware, ya sea un sensor, un actuador, un robot o una planta de control. Cada módulo ejecutable está asociado a un bloque gráfico en la biblioteca Simulink "SASTools". Por otro lado, SAS incluye un kit de desarrollo de software compuesto por bibliotecas y plantillas para el desarrollo de módulos ejecutables personalizados.
A través de SAS, el usuario implementa su sistema de control gráficamente dentro de Simulink, incluyend el controlador, los sensores, los actuadores y la planta, haciendo uso de todos los bloques Simulink estándar en el proceso. Además, SAS framework incluye un módulo de vinculación con el simulador robótico V-REP para que el usuario pueda probar su sistema en un entorno virtual realista y más tarde en el hardware sin ningún cambio en el esquema de control.
Aunque SAS está principalmente orientado a desarrollos rápidos y amigables a través de Simulink, este programa no es esencial para el uso del framework. El programador puede desarrollar el sistema de control a través de múltiples lenguajes de programación y vincularlos a los módulos SAS a través de memoria compartida a traves del SDK proporcionado.

Download Links:
Fuente 1
https://github.com/santdiego/SASTools

Fuente 2:
https://drive.google.com/open?id=0B2jklwyyOJqPNVA2SWFSaGFSNnc

Shared Academy Software (SAS)
Control socialmente aceptable de robots móviles de servicio (2016)

El proyecto propone desarrollar algoritmos avanzados de control de robots móviles de servicio, para que los mismos presenten comportamientos socialmente aceptables, en medios estructurados o parcialmente estructurados, en el contexto de los sistemas productivos de agricultura intensiva y de servicios. En el proyecto se plantea realizar contribuciones teóricas y prácticas significativas y con elevado potencial de aplicación en el contexto socio-económico. Además, se plantea la formación de recursos humanos altamente calificados en los niveles de grado y posgrado, lo que tendrá una influencia directa en el desarrollo tecnológico del área.

Tareas robóticas en interacción con seres humanos
Sistema embebido para el control de mano robótica (2016)

El sistema desarrollado tiene la finalidad de controlar una mano robótica real y otra virtual desde una PC o celular, mediante un cable serial o vía Bluetooth. El modelo virtual se realizó en V-REP cuya simulación se controla a través de una librería externa programada en C/C++. El sistema de cómputo principal se encarga de la recepción de datos serie, por cable o Bluetooth, su interpretación y generar las acciones de control necesarias para el control de la mano. Este consta de un microcontrolador Tiva-C de Texas Instruments, un módulo Bluetooth y un módulo adaptador para tarjetas MicroSD. Los movimientos de la mano robótica real se realizan a través de servomotores, totalizan seis (6) de ellos, donde uno es el encargado de la rotación de la muñeca y los otros cinco de la apertura y cierre de los dedos. Todo el sistema se integra con un sistema de alimentación de 5v (paquete de batería) con dos salidas tipo USB que permite el funcionamiento y posibilidad de movilidad de la mano. Además una aplicación por celular puede controlar la mano real por medio de Bluetooth sin necesidad de un servidor de escritorio.

Prototipo de brazo robótico de 5 dedos
Control servo-visual avanzado y teleoperación de robots móviles en el contexto de sistemas productivos (2015)

Este proyecto plantea el desarrollo de sistemas de control y supervisión de robots móviles y robots manipuladores móviles para la realización de tareas autónomas y de teleoperación, en el contexto de los sistemas productivos, principalmente en el sector agrícola. Estos sistemas permitirán la realización de tareas que requieran operaciones en medios remotos, parcialmente estructurados o variantes en el tiempo. La disponibilidad de esta tecnología tiene un impacto directo en la automatización de ciertas tareas agrícolas, tales como la obtención del estado biológico y fitosanitario de las plantaciones como para la aplicación variable de los insumos agrícolas. El proyecto se propone alcanzar desarrollos teóricos y tecnológicos que permitan lograr sistemas como los descriptos anteriormente. En los aspectos teóricos deberá demostrarse la estabilidad del sistema incluyendo los modelos no lineales e inciertos del robot, del medio y del operador humano. En los aspectos tecnológicos se implementarán los sistemas diseñados con el equipamiento disponible y solicitado en este proyecto, incluyendo los sistemas sensoriales y los algoritmos de procesamiento de las señales. Como parte central del proyecto, se plantea el desarrollo de recursos humanos en el nivel de grado y de posgrado.

Visión por computador aplicada a agricultura de precisión.
Control servo-visual avanzado de robots móviles en el contexto de sistemas productivos (2013)

En este proyecto se plantea el desarrollo de algoritmos avanzados de control y supervisión, basados fundamentalmente en sensado visual, que permitan una mayor autonomía de las operaciones robóticas, tanto de robots móviles como de manipuladores móviles operando en entornos parcialmente estructurados y variantes, en el contexto de los sistemas productivos, y en particular en el sector agroindustrial. Asimismo, se desarrollarán sistemas de control para tareas cooperativas entre distintos robots actuando simultáneamente en un escenario de trabajo. En el proyecto se plantea realizar contribuciones teóricas y prácticas significativas y con elevado potencial de aplicación en el contexto socio-económico a nivel regional. Además, se plantea la formación de recursos humanos altamente calificados en los niveles de grado y posgrado, lo que tendrá una influencia directa en el desarrollo tecnológico del área, facilitando su introducción en el proceso de mejora y modernización del sistema productivo nacional.

Aplicaciones robóticas en agricultura de precisión
Control coordinado entre robots móviles basado en información visual. (2005)

Control coordinado de robots móviles basado en información visual de cámaras montadas en los robots y de cámaras fijas.

Control coordinado de Robots Móviles
Sistemas de control para robots manipuladores en medios parcialmente estructurados. (2004)

Desarrollo de algoritmos para el control de robots manipuladores basados en información sensorial externa de visión y fuerza. Estudios teóricos de estabilidad. Implantación práctica en un robot industrial.

Consideración de cámaras de visión montadas en la mano y de cámaras fijas, 2D y 3D (estéreo), control de posición y de trayectorias y combinación de control de visión y de fuerzas. Fusión sensorial de la información de múltiples sensores.

Control de robots con realimentación sensorial: visión y fuerzas.
Sistemas de control y supervisión de robots móviles con ruedas autónomos en medios parcialmente estructurados o no estructurados, con información sensorial externa (distancia y visión). (2000)

Análisis teórico de la estabilidad de los sistemas de control. Estrategias de control con cámaras montadas en el robot y con cámaras fijas.

Fusión de la información sensorial y de las señales de control. Navegación con líneas y con flujo óptico. Planificación de trayectorias y capacidades para evitar obstáculos fijos y móviles. Supresión y estrategias de control.

Robot móviles con sensores
Estudio y experimentación de sistemas de teleoperación robótica aplicados a robots manipuladores. (1999)

Con reflexión de fuerzas y consideración de la dinámica no lineal de los robots y el modelo del operador humano. Estudio de los efectos del retardo de comunicación y estrategias para su modelado y compensación. Teleoperación a través de internet.

Teleoperación de robots
Desarrollo de algoritmos para el control de robots manipuladores basados en información sensorial. (1998)

Desarrollo de algoritmos para el control de robots manipuladores basados en información sensorial externa de visión y fuerza. Estudios teóricos de estabilidad. Implantación práctica en un robot industrial.

Consideración de cámaras de visión montadas en la mano y de cámaras fijas, 2D y 3D (estéreo), control de posición y de trayectorias y combinación de control de visión y de fuerzas. Fusión sensorial de la información de múltiples sensores.

Robot Industrial BOSCH SR 800
Control de celdas de producción flexible (FMS). (1998)

Aplicación de un supervisor utilizando Redes de Petri. Desarrollo de software de diseño y análisis de sistemas de eventos discretos con programación en lenguaje C++, que permite la edición, simulación y análisis estructural y cuantitativo de modelos de Redes de Petri ordinarias y generalizadas. El análisis cuantitativo se realiza mediante simulación con Redes de Petri temporizadas. La estación de trabajo experimental consta de 14 puntos de referencias en la cinta de transporte, 2 robots y un torno con comando con CNC.

Aplicaciones de supervisión a una celda (FMS).
Desarrollo de software para simulación y supervisión basada en Redes de Petri Temporizadas. (1998)

Análisis y simulación de celdas de producción flexible usando Redes de Petri. Software de diseño y análisis de sistemas de eventos discretos con programación en lenguaje C++, que permite la edición, simulación y análisis estructural y cuantitativo de modelos de Redes de Petri Ordinarias y Generalizadas. El análisis cuantitativo se realiza mediante simulación con Redes de Petri temporizadas.

Aplicaciones software dinámico basado en Redes de Petri desarrollado en el INAUT

Robótica y Sistemas de Manufactura

Robots asistenciales: los engranajes de la inclusión (2019)

Shared Academy Software (SAS) (2018)

Control socialmente aceptable de robots móviles de servicio (2016)

Sistema embebido para el control de mano robótica (2016)

Control servo-visual avanzado y teleoperación de robots móviles en el contexto de sistemas productivos (2015)

Control servo-visual avanzado de robots móviles en el contexto de sistemas productivos (2013)

Control coordinado entre robots móviles basado en información visual. (2005)

Sistemas de control para robots manipuladores en medios parcialmente estructurados. (2004)

Sistemas de control y supervisión de robots móviles con ruedas autónomos en medios parcialmente estructurados o no estructurados, con información sensorial externa (distancia y visión). (2000)

Estudio y experimentación de sistemas de teleoperación robótica aplicados a robots manipuladores. (1999)

Desarrollo de algoritmos para el control de robots manipuladores basados en información sensorial. (1998)

Control de celdas de producción flexible (FMS). (1998)

Desarrollo de software para simulación y supervisión basada en Redes de Petri Temporizadas. (1998)