Revista Iberoamericana de Automática e Informática industrial

Criterios de desempeño para evaluar algoritmos de navegación de robots móviles: una revisión

2022-02-15T13:11:15+01:00

En este artículo se presenta una revisión de literatura sobre criterios de desempeño para evaluar la navegación de un robot móvil, los cuales ayudan a comparar cuantitativamente diferentes características, como: el sistema de control, la navegación en diferentes entornos de trabajo, el desempeño energético, etc. El interés en criterios de desempeño y procedimiento de comparación (benchmarks) ha crecido en los últimos años, principalmente por investigadores y fabricantes de robots que buscan satisfacer la creciente demanda de aplicaciones en el mercado global, cada vez más competido. El conjunto de criterios está compuesto por métricas, índices, mediciones y benchmarks, desde el más básico como contabilizar el éxito en alcanzar la meta, pasando por otros más elaborados como los de seguridad en la trayectoria generada en la evasión de obstáculos, hasta criterios que comparan aspectos más complejos de la navegación como el consumo energético. Finalmente, se describen algunos benchmarks y software para simulación y comparación de algoritmos de navegación. Estos criterios se constituyen en una importante herramienta para diseñadores e investigadores en robótica móvil.

WGANVO: odometría visual monocular basada en redes adversarias generativas

2022-01-11T12:27:46+01:00

Los sistemas tradicionales de odometría visual (VO), directos o basados en características visuales, son susceptibles de cometer errores de correspondencia entre imágenes. Además, las configuraciones monoculares sólo son capaces de estimar la localización sujeto a un factor de escala, lo que hace imposible su uso inmediato en aplicaciones de robótica o realidad virtual. Recientemente, varios problemas de Visión por Computadora han sido abordados con éxito por algoritmos de Aprendizaje Profundo. En este trabajo presentamos un sistema de odometría visual monocular basado en Aprendizaje Profundo llamado WGANVO. Específicamente, entrenamos una red neuronal basada en GAN para regresionar una estimación de movimiento. El modelo resultante recibe un par de imágenes y estima el movimiento relativo entre ellas. Entrenamos la red neuronal utilizando un enfoque semi-supervisado. A diferencia de los sistemas monoculares tradicionales basados en geometría, nuestro método basado en Deep Learning es capaz de estimar la escala absoluta de la escena sin información extra ni conocimiento previo. Evaluamos WGANVO en el conocido conjunto de datos KITTI. Demostramos que nuestro sistema funciona en tiempo real y la precisión obtenida alienta a seguir desarrollando sistemas de localización basados en Aprendizaje Profundo.

Calibración ojo a mano de un brazo robótico industrial con cámaras 3D de luz estructurada

2022-01-11T12:00:18+01:00

La visión artificial está cobrando cada día más auge en el mundo de la robótica industrial, ya que es necesario realizar tareas cada vez más precisas y autónomas, por lo que se necesita un posicionamiento del robot más exacto. Para ello se precisa del apoyo de un sistema de visión que sea el que preste al robot precisión en su pose, calibrando dicho sistema con respecto al robot. Este trabajo presenta una metodología sencilla para abordar esta forma de calibración, llamada ojo a mano, empleando una cámara 3D de luz estructurada que obtiene la información del mundo real y un brazo robótico industrial de seis ejes. Esto permite utilizar el algoritmo RANSAC para la determinación de los planos, cuya intersección nos da las coordenadas de los puntos,lo que supone una reducción notable de los errores, ya que las coordenadas proceden de planos ajustados a miles de puntos, lo cual hace que el sistema sea más robusto y capaz de obtener una matriz de transformación de las coordenadas de la cámara a la base del robot, que le permitirá abordar cualquier tarea que precise con una precisión eficiente. Se ha realizado el análisis de errores resultante utilizando dos cámaras 3D diferentes: una básica (Kinect 360) y otra industrial (Zivid ONE+ M).

Optimización de temperatura en reactores raceway para la producción de microalgas mediante regulación de nivel

2022-02-15T12:45:17+01:00

En los sistemas de producción de microalgas, además del pH y el oxígeno disuelto, otros parámetros que afectan de forma considerable al crecimiento de las microalgas son la radiación solar y la temperatura. La radiación solar no es controlable y es considerada como la principal perturbación del sistema. En relación a la temperatura, un valor inadecuado de la misma reduce de manera notoria la productividad de biomasa en los fotobioreactores y puede incluso causar el colapso total de los cultivos. El control directo de la temperatura en reactores abiertos a gran escala se considera inviable debido a la gran cantidad de energía requerida, por lo que se suele optar por la opción de usar sistemas pasivos o semipasivos. Este artículo presenta un método indirecto para la optimización de la temperatura en fotobioreactores de escala industrial haciendo uso de un modelo de balance térmico del sistema y de predicciones climáticas futuras.

Evaluación del desempeño por apuntamiento de estrategias de control para seguidores solares fotovoltaicos de alta concentración

2022-02-02T08:26:23+01:00

En este artículo se evalua el desempeño por apuntamiento de una serie de estrategias de control para seguidores solares de alta concentracion. Dado el alto grado de precisión que se necesita en el apuntamiento real, por debajo del semi ángulo de aceptancia global del sistema de captacion de energía, en el artículo se revisan las incertidumbres mas características del montaje de un seguidor solar, y se establece un marco teorico que permite representar imperfecciones de montaje en forma de relaciones de rotación de marcos de referencias asociados a los elementos del seguidor. Se expone un proceso de calibracion del sistema en dos etapas, que permite estimar incertidumbres parametricas de las rotaciones. Finalmente, se analizan cinco estrategias de control y los resultados experimentales obtenidos con ellas al implementarlas sobre un seguidor solar HCPV industrial de altas prestaciones. Los resultados muestran que con el sistema bien calibrado, todas las estrategias proporcionan un desempeno similar. Sin embargo, solo la basada en realimentacion en potencia es suficientemente robusta como para proporcionar buen desempeño cuando el sistema de descalibra.

Esquema tolerante a fallas de transistores del lado de carga aplicado a convertidores CC-CC con puentes duales activos trifásicos

2022-02-02T07:49:03+01:00

Este trabajo propone un nuevo funcionamiento en modo tolerante a fallas aplicado a convertidores CC-CC con Puentes Duales Activos Trifasicos (CPDA3) cuando ocurre una falla de circuito abierto de transistor en el puente del lado de la carga. La propuesta consiste en modificar las senales de activación de los transistores, para lograr mantener la transferencia de potencia dentro de determinados limites despues de la reconfiguración. Este enfoque no introduce costos computacionales adicionales y no requiere la incorporacion de componentes o circuitos adicionales a la topología original. La potencia maxima que se puede transferir es mayor comparado conlas propuestas anteriores. Ademas, la ondulación de la tensión de salida se reduce significativamente, lo que permite aumentar la vida util esperada de los capacitores del filtro. Se presentan los resultados de la simulación y experimentales de un prototipo de 1.5 kW para validar el analisis teórico y la viabilidad de la propuesta.

Convertidor bidireccional CD-CA trifásico con aislamiento en alta frecuencia: modelado utilizando funciones de conmutación

2022-01-11T13:13:46+01:00

El objetivo de este artículo fue desarrollar el modelado de un convertidor CD-CA con aislamiento en alta frecuencia bidireccional. Se obtuvieron dos modelos: el modelo conmutado y el modelo promediado, los cuales describen la dinámica del sistema. Los modelos obtenidos y validados mediante simulación permiten considerar este tipo de convertidores en simulaciones complejas como lo son las microrredes de CD y CA. El primer modelo describe fielmente el funcionamiento del convertidor bidireccional y el modelo promediado, el cual surge del modelo conmutado, describe el funcionamiento del convertidor a frecuencia fundamental. Los resultados de simulación permiten validar ambos modelos mediante la simulación de la operación del convertidor realizando la trasferencia de flujo de potencia bidireccional.

Metodología híbrida para la estimación del nivel de llenado en un molino de bolas

2022-01-11T09:52:38+01:00

Este trabajo presenta una metodología híbrida de modelado basada en técnicas de respuesta dinámica, filtrado e identificación, considerando el dominio del tiempo y la frecuencia, para determinar el modelo representativo de un molino de bolas de acoplamiento fijo. Se proponen modelos para el accionamiento eléctrico, reductor mecánico y carga, sin la necesidad de desacoplamiento físico. Los parámetros eléctricos se determinan utilizando técnicas de filtrado de variable de estado, regresión lineal y mínimos cuadrados recursivos, y los parámetros mecánicos se identifican considerando solo el tiempo de aceleración del sistema. Se realiza un ajuste final del conjunto de parámetros mediante la técnica de mínimos cuadrados no lineales. Basado en el modelo completo del molino, se propone un estimador del par de carga, utilizando filtros de paso alto, y se presenta una estimación de la cantidad de carga del molino. Las simulaciones numéricas del modelo determinado, en diferentes condiciones de operación del molino, muestran una buena aproximación con resultados experimentales. Por lo tanto, la metodología híbrida propuesta, basada tanto en el modelado dinámico como en análisis de señales, presenta potencial para ayudar en el proyecto de procesos de supervisión y control del molino de bolas de acoplamiento fijo.

Análisis multi-objetivo del problema de asignación del buffer con meta-modelos de simulación y una metaheurística híbrida

2022-01-11T10:00:06+01:00

Este artículo presenta una formulación multi-objetivo del problema de asignación del buffer (BAP, por sus siglas en inglés) en una línea de producción paralela en serie, que pretende maximizar la tasa promedio de producción y minimizar el costo total de la asignación de buffers. Se analizan tres casos de estudio que involucran condiciones de operación: confiables, no confiables y reprocesos. Los tiempos de proceso, tiempos entre fallas y tiempos de reparación, consideran funciones de distribución: Exponencial, Normal y Weibull. El método de evaluación empleado en este documento, implica meta-modelos de simulación construidos a partir de diseños de experimentos y simulaciones de la línea de producción; por su parte, el método de optimización implementado, es una metaheurística híbrida de Algoritmos Genéticos (AG) y Recocido Simulado (RS). Los resultados reportan la asignación de buffers en los casos de estudio, su impacto en los objetivos y la eficiencia computacional del algoritmo híbrido propuesto.

Estado del arte de la educación en automática

2022-02-07T12:58:58+01:00

La educación en automática es un área madura en la que multitud de profesores e investigadores han trabajado intensamente para afrontar el reto de proporcionar una educación versátil, con una fuerte base científica. Todo ello sin perder de vista las necesidades de la industria; adaptando los contenidos, las metodologías y las herramientas a los continuos cambios sociales y tecnológicos de nuestro tiempo. Este artículo presenta una reflexión sobre el papel de la automática en la sociedad actual, una revisión de los objetivos tradicionales de la educación en automática a través de los trabajos seminales del área y finalmente una revisión de las principales tendencias actuales.

Nota de Redacción

2022-03-28T11:40:43+02:00

Presentación

2022-03-30T12:35:16+02:00