Ciencias Exactas y Ciencias de la Salud
Permanent URI for this collectionhttps://hdl.handle.net/11285/551039
Pertenecen a esta colección Tesis y Trabajos de grado de las Maestrías correspondientes a las Escuelas de Ingeniería y Ciencias así como a Medicina y Ciencias de la Salud.
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- CAN-based Network System for Speed Control of an Autonomous Vehicle(Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, 2010-12-01) Bosque Garza, Jesús Alfredo del; Gordillo Moscoso, José Luis; tolmquevedo; Tecnológico de Monterrey, Campus MonterreyThe work hereby presented deals with the partial automation of a utilitarian ground electric vehicle; in particular with the development and implementation of a Network Control System (NCS) using a Controller Area Network (CAN) based bus for speed control. This thesis highlights the use and development of standardized components and protocols in order to provide an easily upgradeable platform for future work, with enough robustness, reliability, and efficiency. A Programmable Automation Controller (PAC) is used to develop and execute the speed control algorithm, and eventually can act as a humanmachine interface via a personal computer. The kinematics involved are those of a rear-wheel differential driven conventional vehicle. An electric power controller is used to manage current and voltage flowing to/from the separately excited electric motor driving the vehicle. To develop the Network Control System based on the CAN protocol, CAN modules and additional specialized interfaces were manufactured, as well as CAN compliant cables and CAN hubs. A wheel speed sensor which functions as an incremental optical encoder was manually assembled in the Robotics Laboratory at the Tecnologico de Monterrey (ITESM). The CAN network is fully operational and has been tested proving to be a reliable channel for critical control information. The speed control algorithm is based on the proportional–integral–derivative (PID) controller model; tuning parameters were calculated and fine tuned via trial and error testing. Also, a fuzzy logic controller was developed to compare its performance against that of the PID. Three major distinctive phases involve this investigation; starting with the development and testing of the CAN network, followed by the programming of the speed controller algorithms and finally the integration of both into a complete Network Control System.
- Sensado inercial en 3-D, utilizando giroscopios, para la navegación de un vehículo autónomo-Edición Única(Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, 2006-12-01) González Muñoz, Gilberto; Gordillo Moscoso, José Luis; ITESM-Campus MonterreyEsta tesis describe la arquitectura de un Sistema de Sensado Inercial (SSI), compuesta por giroscopios, como complemento del sistema de navegación en 2-D de un Vehículo Autónomo (VA). De esta manera, se le añade la noción de la tercera dimensión al sistema de navegación del VA, capacitándolo para detectar elevaciones y declives en trayectos irregulares. Como parte del desarrollo de este trabajo de tesis se llevó a cabo la caracterización del giroscopio, con el fin de obtener conocimiento del comportamiento del sensor en diferentes situaciones como son: la diferencia en la medición de velocidad angular en ejes verticales como horizontales; la diferencia de estimación a medida que se aleja del eje de giro; y por último se comprobó la estimación del sensor ante una secuencia de varias velocidades angulares en un solo experimento. En la implementación del último experimento se obtuvo el modelo de ajuste y calibración de la salida del giroscopio. Basados en el modelo cinemático en 2-D del VA, el cual comprende las variables (x, y, θ), se desarrolló un modelo en 3-D que integra la estimación de seis parámetros (x, y, z, α, β, θ). Este nuevo modelo permite la navegación en 3-D en ambientes irregulares. Además se integró un modelo del cálculo de incrementos (∆x,∆y,∆z,∆α,∆β,∆θ), con los que se actualiza el valor de los parámetros de posición cada periodo de muestreo. La arquitectura desarrollada la conforman tres componentes principales: un VA, una computadora y el SSI. La computadora funge como control maestro de todo el arreglo, con la que se logra la interacción entre el usuario y el VA. El SSI está compuesto por giroscopios, filtros análogos, algoritmos de ajuste y calibración, así como un método de integración y algoritmos de estimación de los parámetros (α, β, z). Dicho SSI fue integrado al VA como sistema de sensado adicional, para la medición de velocidades angulares en los ejes longitudinal y transversal del vehículo. El SSI utiliza el método de integración trapezoidal, para obtener el área bajo la curva de las señales de velocidad angular provenientes de los giroscopios, obteniendo los ángulos de balanceo y cabeceo (α, β) en los ejes longitudinal y transversal del VA. La estimación de estos ángulos aunado al modelo en 3-D, se utilizó para calcular la altura “z”, en el recorrido del VA. De la misma manera, haciendo uso de la estimación de los ángulos mencionados anteriormente y de un modelo compuesto por polinomios de ajuste, se compensó la medición del ángulo de orientación θ, realizada por la brújula electrónica. Para la validación experimental se acondicionó un escenario en el exterior, con dos rampas, la primera con ángulos de elevación e inclinación de 11° y -11°, y una altura de 12.76 cm; y la segunda con ángulos 5° y -8° para las pendientes en sus planos de elevación e inclinación, y una altura de 6.5 cm. Haciendo uso del SSI montado en el VA, se realizaron estimaciones de α, β y z, así como el ajuste de θ, en diferentes recorridos.
- Detección de obstáculos fijos y móviles, mediante un sensor láser, para verificar la viabilidad de la trayectoria planeada por un VA(Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, 2006-12-01) López Merino, Iván; López Merino, Iván; 283641; Gordillo Moscoso, José Luis; ITESM-Campus MonterreyEsta tesis describe el desarrollo de un método que asegura la viabilidad del recorrido del Vehículo Autónomo (VA) antes de iniciar su desplazamiento. Dada una trayectoria para el VA definida sobre un ambiente de trabajo, se busca verificar que dicha trayectoria se encuentre libre de obstáculos fijos y móviles, de manera que prevenga acciones de evasión para evitar que el VA llegue a colisionar con alguno de ellos. Se utiliza un sensor láser para barrer el espacio de trabajo y detectar los obstáculos eventuales. El método se divide en dos etapas: la señal del sensor láser se procesa de manera que los obstáculos son detectados y enseguida caracterizados como obstáculos fijos y móviles. En la segunda etapa los obstáculos se proyectan sobre la trayectoria, estableciendo regiones de riesgo dividida en módulos sobre la trayectoria que considera el ancho del vehículo. Los obstáculos son proyectados para verificar si intersectan dichas regiones de riesgo. De acuerdo a la configuración entre las regiones de riesgo y los obstáculos se determina si la trayectoria esta libre o no y se activan las alarmas. La imagen lineal de profundidad (rango) proporcionada por el sensor láser es procesada. En primera instancia se toman varias imágenes para detectar los objetos fijos y distinguir la imagen estática de base. Estos objetos son enseguida segmentados y caracterizados. A partir de entonces, cada ciclo de cada nueva imagen se compara con la imagen de base y se segmenta para extraer los obstáculos móviles, los cuales son caracterizados y proyectados sobre la trayectoria del VA. La trayectoria a su vez es procesada de manera que particiona el espacio de trabajo en módulos donde se proyectan los obstáculos y se evalúa el riesgo de colisión, mediante reglas. El desencadenamiento de la acción refleja es incluido en forma de alarmas (preventivas, indicativas y restrictivas). Así cuando no existen obstáculos, el vehículo tiene la prioridad de arrancar hacia la meta. No obstante, cuando aparece un obstáculo en el camino, se inhibe el seguimiento; en primer lugar se enciende la alarma que señala evadir el objeto y posteriormente avanza. Si el obstáculo es muy grande o aparece en una zona muy próxima, entonces el indicativo del VA le indicará no arrancar ante un bloqueo total. Si el obstáculo fijo aparece sobre la trayectoria definida, se dice que la trayectoria es imposible de realizar, lo que activará un indicante de paro total e impedirá el arranque. Se implementó un prototipo, fuera del VA, cubriendo un área con obstáculos, donde se analizaron diferentes trayectorias con obstáculos reales. El sistema se integrará en la arquitectura del vehículo, como base a la navegación reactiva. Mediante indicadores el sistema le enviará al VA la ubicación de dichos obstáculos al sistema de control principal para tomar la decisión de activar cierta instrucción del VA, o si necesita realizar un desplazamiento imprevisto para evitar colisiones ante obstáculos móviles y fijos.
- A computer-aided framework for manufacturability analysis of robot-made assemblies(Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, 2003-05-01) Barrón Cano, Olivia Maricela; BARRON CANO, OLIVIA MARICELA; 66618; Gordillo Moscoso, José Luis; Sucar Sucar, Luis Enrique; Molina Gutiérrez, Arturo; Sánchez García, José Manuel; ITESMIt has been proven that manufacturing enterprises could obtain signi cant savings, both in time and money, by making changes during the early phases of design of their products. This fact has lead to the development of a number of methodologies and software systems tailored to give designers tools to analyze manufacturability during the design stage. Two different approaches could be taken for analyzing the manufacturability of a given design. One is to use metrics based on different factors, like number of operations, complexity of the involved operations, etc. The other one is to simulate the manufacturing process to see if it is feasible to build the design without having to do a physical mock-up. In the case of robotic assembly of electro-mechanical devices, the second approach is more useful because detailed assembly plans are generated in order to do the analysis. In order to test if a given design could be manufactured by a speci c robotic cell, designers must answer a number of questions about sequencing, stability, xturing, grasping, motion planning and tool accessibility. Although several tools have been developed for computing some of the answers required by designers, they have been developed in an isolated fashion making hard the integration of their results. Each tool uses its own ob ject models, sets of constraints, scale factors, and base units leading to incompatibility problems when designers have to use the output from one tool as the input for another one. Unfortunately, these problems make designers would rather answer their questions empirically, one by one, and thus a system that integrates these tools is need. Such a system will relieve designers from the integration burden allowing them to focus on the creative aspects of their jobs. This thesis describes a computer-aided framework that enables the integration of software tools for manufacturability analysis. Based on a given description of the assembly, a feasible assembly sequence, a robotic cell model, a set of software tools and a description of the order in which the tools must be called, the framework is capable of giving detailed plans for the assembly (if they exist) or feedback about the manufacturability problems (when it is impossible to make the assembly in the given cell). The framework is designed in such a way the software tools do not have to be run locally, instead they could be run in any place in the world which can be accessed trough Internet. Two Web-accesible computer systems were implemented to accomplish this research; the rst one was developed as a mean to gure out the problems that must be tackled down to integrate several software tools, and the second one was developed to show the feasibility of building the proposed framework. The ma jor contributions of this research can be characterized as follows: De nition and formal speci cation of a central assembly-oriented data model which includes information about assemblies, robotic cells and constraints. The data model is based on a comprehensive domain ontology that enables the interoperation of manufacturability analysis software tools by managing information for chaining processes, storing solutions and giving feedback to the user. De nition of a modular framework for integration of software tools and feedback mechanisms. A black box integration approach is used allowing the software tools to be implemented in any computer language as long as they use the standard input/output system to read variables and output results. Constraint management is used as a communication mechanism between the tools. The integration of their solutions is made by testing each solution generated to keep coherence with the requirements of all the tools. Sockets are used to communicate with the software tools, so they could be run in any computer plugged to the World-Wide Web at any location around the world. A simple example was set and four tests were run in order to prove the main characteristics of the framework. Also, a survey was designed and applied to expert assembly designers to have an evaluation of the system's usefulness.
- Modelo de Comunicación para la Teleoperación y Ejecución Autónoma de Tareas en un Vehículo(Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, 01/12/2001) Cantú González, Adriana A. B.; Gordillo Moscoso, José Luis; Rodríguez Dagnino, Ramón; Martínez Alfaro, Horacio; ITESMEsta tesis propone la operación a distancia de un vehículo, a través de Internet. Se define una arquitectura con dos formas de operación: en la primera el vehículo cuenta con cierta autonomía; mientras que, en la segunda, el vehículo es tele operado. En ambos casos se requiere de la transmisión de datos e imágenes, así como el desarrollo de un protocolo de comunicación. Para el comportamiento autónomo, los algoritmos de control utilizan visión, para que el vehículo siga una consigna específica, tal como mantenerse a una distancia fija de una marca artificial. En la segunda forma de operación, se procede mediante la teleoperación con imágenes, donde un usuario conectado a Internet controla los movimientos del vehículo. La arquitectura se compone de tres módulos: el Anfitrión que se compone del vehículo previamente dicho y una computadora para su control, el Invitado que es la computadora que interactÚa con el usuario y el Medio de comunicación utilizado para la transmisión de datos e imágenes.
- Procesamiento paralelo de imágenes aplicando una técnica de descomposición por función y por datos(Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, 1905-06-21) Díaz Barriga Montas, Lucina Ana; Gordillo Moscoso, José Luis; Garza Salazar, David A.; Martínez Garza, JaimeEl Procesamiento de Imágenes implica aplicar funciones (u operaciones) sobre imágenes para obtener sus transformaciones. Este proceso requiere de muchos recursos de cómputo, principalmente de tiempo y espacio. Por ello, el repartir el proceso en una máquina paralela de memoria distribuida se pretende reducir el tiempo de ejecución y el excesivo acceso a memoria. Este documento presenta las dos técnicas de descomposición para el procesamiento paralelo de imágenes. La descomposición por función y por datos son aplicadas a través de la Máquina Paralela de Visión (MPV) implementada en una arquitectura de memoria distribuida. La MPV realiza funciones específicas sobre una imagen usando un determinado nÚmero de PEs (Elementos de Procesamiento), el cual depende del nÚmero de partes en que se dividió la imagen y de las funciones en que se distribuyó el algoritmo. Para comparar estas dos técnicas se efectÚo la extracción de contornos de una imagen en la MPV. Los experimentos realizados y la comparación de los resultados obtenidos contra los estimados con el modelo de costos son mostrados. Al analizar los resultados se comprobó que utilizar ambas técnicas de descomposición sí reduce el tiempo de ejecución.