TFM propuestos por HURO para el curso 2021-22

Interfaz de comunicación cerebro-computador basado en potenciales evocados

Tutor: Andrés Úbeda

Resumen:

En este proyecto se diseñará una interfaz gráfica basada en paneles para realizar acciones de comunicación básica para personas con discapacidad motriz severa. Para ello se empleará un sistema de registro de señales EEG Unicorn Hybrid Black y se implementará un control basado en potenciales evocados P300.

Diseño de un sistema de electromiografía de bajo coste

Tutor: Andrés Úbeda

Resumen:

En este proyecto se implementará un sistema de electromiografía (EMG) de bajo coste de 8 canales bipolares. Para ello, se combinarán 8 sensores de EMG Myoware con un microcontrolador ESP32. El dispositivo se probará con usuarios finales para evaluar su funcionalidad.

Control mioeléctrico de un entorno virtual de robótica asistiva

Tutor: Andrés Úbeda

Resumen:

En este proyecto se diseñará un entorno virtual con robot asistivo que permitirá la interacción con objetos de la vida cotidiana y otras actividades. Se interactuará con el entorno mediante un control mioeléctrico ON/OFF. Adicionalmente, se introducirán elementos de biofeedback.

Determinación de la posición 3D de la mano mediante sensores inerciales

Tutor: Andrés Úbeda

Resumen:

En este proyecto se emplearán sensores inerciales para establecer la posición relativa del brazo y de la mano y poder obtener la cinemática completa del mismo. Se diseñará una interfaz de visualización que permita mostrar tanto la posición XYZ de la mano como la disposición del antebrazo y el brazo de los usuarios. El interfaz de visualización se podrá mejorar mediante la inclusión de un entorno de realidad virtual usando las gafas Oculus Quest 2.

Diseño electrónico, control y desarrollo de la interfaz del sistema de actuación de una órtesis de miembro superior

Tutor: Carlos A. Jara

Resumen:

Este proyecto consiste en dotar al mecanismo de actuación de una órtesis pasiva de un sistema wearable para su uso, donde implica la selección de una batería y diseño electrónico de la alimentación del dispositivo, en el desarrollo del control del motor de la órtesis y en la realización de una interfaz para la rehabilitación y asistencia del paciente.

Diseño, construcción y control de un exo-traje para la rehabilitación y asistencia de miembro superior

Tutor: Carlos A. Jara

Resumen:

Este proyecto consiste en desarrollar un prototipo de un exo-traje para la asistencia y rehabilitación de miembro superior. El exo-traje se encuentra en fase de modelo y simulación, con el sistema de actuación seleccionado y adquirido. Este proyecto consistiría en terminar de verificar el modelo, selección de sensores y componentes, montaje electrónico y mecánico de un primer prototipo.

Desarrollo de una interfaz para el modelado y simulación dinámica de robots con el software MSC ADAMS

Tutor: Carlos A. Jara

Resumen:

Este proyecto consiste en realizar un plug-in para el software ADAMS que permita el cálculo de parámetros cinemáticos y dinámicos de un sistema robótico. Este plug-in facilitará una herramienta avanzada para el diseño y simulación de sistemas robóticos.

Ajuste del control y desarrollo de una interfaz para ejercicios de rehabilitación de miembro superior mediante un robot colaborativo y herramienta terminal.

Tutor: Carlos A. Jara

Resumen:

Este proyecto consiste en el desarrollo de una interfaz para realizar ejercicios de rehabilitación haciendo uso de un robot colaborativo dotado de una herramienta terminal. La interfaz y el ajuste del controlador permitirá seleccionar al usuario o terapeuta diversos ejercicios para la rehabilitación y el ajuste del controlador de impedancia.

Interfaz inmersiva en realidad virtual para el control de un robot industrial colaborativo

Tutor: Gabriel J. García

Resumen:

La realidad virtual permite potenciar cualquier simulación tradicional. En este proyecto se creará un entorno virtual en el que podamos introducir un robot industrial y moverlo a través de los mandos de unas gafas de realidad virtual Oculus 2. Para movimientos controlados, se podrá replicar este movimiento en el mundo virtual sobre un robot real. Para ello, tanto el robot real como el virtual deben estar siempre sincronizados.

Interfaz inmersiva en realidad virtual para el control de un robot humanoide

Tutor: Gabriel J. García

Resumen:

Un robot humanoide es un robot que posee una estructura mecánica similar a la humana. Dispone de cabeza, torso y extremidades. En este proyecto se trabajará con el robot humanoide NAO. Existe una aplicación del fabricante que permite mover las articulaciones del robot. Sin embargo, si queremos imitar los movimientos de un humano con el robot, resulta complicado hacerlo con el movimiento de cada una de las articulaciones de manera individual. Para ello, se propone el uso de la realidad virtual. El humano moverá los brazos en el mundo virtual y el robot deberá replicar estos movimientos. Un modelo del NAO en el mundo virtual permitirá al humano ver cómo se está moviendo el robot real según las órdenes que recibe. Esto permitirá obtener movimientos más realistas en el robot.

Interfaz inmersiva en realidad virtual para el control de una planta automatizada con PLCs

Tutor: Gabriel J. García

Resumen:

El uso de la realidad virtual en este proyecto permitirá simular el comportamiento de una planta automatizada con un PLC de Siemens. Para ello, se diseñará una planta automatizada típica en el entorno virtual. El PLC de Siemens se programará de la manera habitual y enviará la información de cada variable a la aplicación de realidad virtual para que cada entrada o salida esté actualizada. Podremos simular así cualquier cambio en el programa, ya sea con pulsaciones de botones concretos, de sensores inductivos, finales de línea o incluso la seta de emergencia.

Estudio del comportamiento de controladores cinemáticos en bucle cerrado sobre los controladores de velocidad de un robot industrial colaborativo comercial

Tutor: Gabriel J. García

Resumen:

Los robots industriales comerciales son normalmente dispositivos programables para alcanzar posiciones concretas. Es muy habitual que el fabricante permita al programador definir posiciones, ya sea en coordenadas articulares o Cartesianas. Sin embargo, para alcanzar esas posiciones, el robot utiliza un controlador de velocidad articular cerrado. En los robots colaborativos de UR, el fabricante permite también el envío de velocidades articulares. Así, el usuario puede diseñar controladores cinemáticos distintos a los implementados por el fabricante. A pesar de esto, UR no permite el envío de pares articulares al usuario, con lo que no es posible definir nuevos controladores dinámicos para estos robots. En este proyecto se pretende diseñar e implementar distintos controladores cinemáticos para un UR3. A partir de estos controladores, se realizará un estudio sobre el comportamiento del controlador de velocidad articular interno que nos asegura las velocidades demandadas. Tanto los controladores, como el estudio se realizarán desde Matlab.

Control visual de un robot industrial colaborativo mediante una cámara 3D

Tutor: Gabriel J. García

Resumen:

El control visual permite guiar a un robot mediante la información obtenida a través de una cámara. Para ello, se procesa la información visual de cada fotograma, y se calcula la velocidad de la cámara que minimice el error entre la posición actual de las características elegidas y la posición objetivo. Estas características pueden obtenerse simplemente a través de la información de cada fotograma, proporcionando medidas en píxeles, o se puede utilizar también la información 3D que proporcionan las cámaras 3D. Esta información extra permite mejorar el comportamiento de los sistemas de control visual basado en imagen, a la vez que proporciona directamente el valor de las características en los sistemas de control visual basado en posición. En este proyecto se utilizará una cámara 3D (la Intel ) para controlar el movimiento de un robot UR3 empleando los dos esquemas principales de control visual, es decir, el basado en imagen y el basado en posición.

Sistema robótico espacial para el reciclaje de satélites en órbita

Tutor: Jorge Pomares

Resumen:

En este proyecto se realizará el diseño de un robot humanoide para su aplicación a tareas de reciclaje de satélites en órbita.

Para ello, se seguirán los siguientes pasos:

1. Diseño del robot. Se estudiarán las características cinemáticas y dinámicas de este tipo de robots. El robot habrá de disponer de la suficiente capacidad de movimiento y manipulación para su aplicación a este tipo de tareas. Dispondrá de dos brazos con pinzas, así como un torso para asimilar su espacio de trabajo a la de un humano.

2. Simulación del robot. Una vez diseñado el robot se habrán de simular las condiciones orbitales de ausencia de gravedad/gradiente orbital para asimilar su comportamiento al que dispondría en órbita. Además, se empleará gazebo para simular el robot y un entorno de funcionamiento lo más realista posible.

3. Control del robot. En esta última fase del proyecto se evaluará el robot realizando distinto tipo de tareas (alcance, manipulación, uso de herramientas, etc.). Para ello será necesario no sólo definir las posiciones a alcanzar sino también las trayectorias necesarias. Se utilizará ROS Control para evaluar el comportamiento del robot utilizando controladores PID articulares clásicos, así como otras estrategias de control como control por Par calculado, PD+ etc. Esto permitirá evaluar y determinar el controlador más adecuado para este tipo de aplicaciones.

Robot cuadrúpedo para la exploración planetaria

Tutor: Jorge Pomares

Resumen:

En este proyecto se realizará el diseño, simulación y control de un robot cuadrúpedo para la exploración planetaria (https://www.bostondynamics.com/spot/resources/nasa-jpl-search-for-life).

 Para ello, se seguirán los siguientes pasos:

1. Diseño del robot. Se estudiarán las características cinemáticas y dinámicas de este tipo de robots. Se partirá de un robot cuadrúpedo real existente sobre el que se modificarán sus características para su aplicación a este tipo de tareas. Además, será necesario dotarle de las herramientas adecuadas para llevar a cabo tareas como recogida de muestras o excavación.

2. Simulación del robot. Una vez diseñado el robot se habrán de simular las condiciones planetarias del terreno y gravedad. Además, se empleará gazebo para simular el robot y un entorno de funcionamiento lo más realista posible.

3. Control del robot. En esta última fase del proyecto se evaluará el robot realizando distinto tipo de tareas (alcance, manipulación, uso de herramientas, etc.). Para ello será necesario no sólo definir las posiciones a alcanzar sino también las trayectorias necesarias. Se utilizará ROS Control para evaluar el comportamiento del robot utilizando controladores PID articulares clásicos así como otras estrategias de control como control por Par calculado, PD+ etc. Esto permitirá evaluar y determinar el controlador más adecuado para este tipo de aplicaciones.

Driver para un motor de exoesqueleto

Tutor: Jorge Pomares

Resumen:

En este proyecto se diseñará el sistema de control de un exoesqueleto robótico de miembro inferior. Para ello se partirá de un motor de corriente continua de Maxon, una controladora EPOS y el siguiente driver para ROS: https://github.com/yoshito-n-students/eposx_hardware

Se seguirán los siguientes pasos en el proyecto:

1.   Implementación de un controlador de posición, velocidad y esfuerzo basado en ROS para el motor de corriente continua. Para ello se partirá del driver anterior sobre el que se implementarán los controladores usando roscontrol.

2.   Diseño de la articulación del exoesqueleto. Se integrará el motor y el driver en una articulación que se imprimirá en 3D.

3.   Implementación de un interfaz para la generación de trayectorias de movimiento del exoesqueleto. Se creará una aplicación que permitirá definir la cadencia de movimiento de la articulación para la generación de los pasos que seguirá el exoesqueleto.

Diseño de un exoesqueleto

Tutor: Jorge Pomares

Resumen:

En este proyecto se llevará a cabo el diseño completo de un exoesqueleto de miembro inferior. El objetivo de este proyecto es el realizar el diseño 3D de un exoesqueleto para su impresión en 3D.

Para ello, se seguirán los siguientes pasos:

1.   Estudio de las distintas alternativas existentes actualmente de exoesqueletos de miembro inferior.

2.   Diseño del exoesqueleto. Se diseñará un exoesqueleto que incluya las articulaciones de rodilla y tobillo. Aunque este proyecto no incluye la actuación de sus articulaciones, deberá incluir los elementos diseño para ubicar el motor, controladora y transmisión del movimiento a las articulaciones (además de los elementos de fijación del exoesqueleto).

3.   Impresión 3D del exoesqueleto.

Evaluación de la interacción humano-robot durante el proceso de rehabilitación utilizando el robot humanoide NAO

Tutor: Vicente Morell

Resumen:

Las tareas de rehabilitación son un factor clave en la recuperación de muchos tipos de afecciones. El uso de la tecnología para ayudar a las tareas de terapia es cada vez más común y necesario. En este trabajo se propone el uso de un robot NAO que asistirá y guiará a un paciente en las tareas de rehabilitación. El trabajo consistirá en integrar el robot NAO en la plataforma ROS, mediante un sensor RGBD se monitorizará al paciente y se desarrollará un módulo de rehabilitación interactivo que tendrá que ir monitorizando si el paciente completa las tareas y dará órdenes a este mediante el robot NAO.

Sistema de rehabilitación mediante realidad virtual para tareas de rehabilitación del miembro superior en pacientes con accidente cerebrovascular

Tutor: Vicente Morell

Resumen:

Las tareas de rehabilitación son un factor clave en la recuperación de muchos tipos de afecciones. El uso de la tecnología para ayudar a las tareas de terapia es cada vez más común y necesario. En este trabajo se propone el uso de unas gafas de realidad virtual para desarrollar un videojuego que contendrá las tareas de rehabilitación y evaluará de forma objetiva el progreso de un paciente. La herramienta propuesta será una Oculus Quest 2 que se compone de una gafas y unos periféricos(mandos) que se usarán para interactuar con el juego y como fuente de datos para la evaluación de las tareas de rehabilitación.

Virtualización de personas en entornos robóticos mediante cámaras 2D y 3D

Tutor: Vicente Morell

Resumen:

La detección y reconstrucción de personas es un paso clave en todo sistema con interacción humano-máquina. Tener una representación virtual de las personas en los entornos robóticos como la plataforma ROS(Robot Operative System) permite tener en cuenta tanto la posición y la ocupación de estas en el entorno compartido por los robots y así poder actuar en consecuencia (modificación de trayectorias, posible para de emergencia por detección de colisiones, etc).

Reconstrucción 3D del entorno físico con interacción robótica

Tutor: Vicente Morell

Resumen:

La detección, reconstrucción e identificación de objetos 3D es un factor clave en muchas tareas de interacción 3D. El objetivo es entonces diseñar e implementar un entorno de trabajo monitorizado por varios sensores 2D/3D que sea capaz de obtener un modelo 3D de los objetos dispuestos en él e implementar tareas básicas de interacción con ellos como pick and place. Esta interacción puede incluir tareas avanzadas sobre cómo agarrar el objeto según su forma(y la del efector final).

Human Robotics Group - University of Alicante

HURO research lines are focused in the benefit of humans and environmental impact, developing solutions for human-robot interaction and services, for helping disabled people and for spacecraft control applications.

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