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—Using information from RGBD sensors requires huge amount of processing. To use these sensors improves the robustness of algorithms for object perception, self-localization and, in general, all the capabilities to be performed by a robot to improve its autonomy. In most cases, these algorithms are not computationally feasible using single-thread implementations. This paper describes two multi thread strategies proposed for self localize a mobile robot in a known environment using information from a RGBD sensor. The experiments will show the benefits obtained when different numbers of threads are compared, using different approaches: a pool of threads and creation/destruction scheme. The work has been carried out on a Kobuki mobile robot in the environment of the RoCKiN competition, similar to RoboCup@home

This article presents a tele-assistance system based on augmented reality for elderly people that is integrated in a mobile platform. We propose the use of augmented reality for simplifying interaction with its users. The first prototype has been designed to help in medication control for ederly people. In this paper, both hardware and software architectures are described.The robotic platform is a slightly modified version of the Turtlebot platform. The software is based on ROS for the platform control, and in ArUco for the augmented reality interface. It also integrates other related systems in teleassistance such as VoIP, friendly user interface, etc.

Los últimos años se está detectando una bajada significativa en la matrículación de alumnos en las ingenierías en los países desarrollados. Esto nos ha hecho plantearnos la necesidad de fomentar las vocaciones científico-técnicas, para lo que hemos decidido aprovechar nuestra experiencia en el campo de la robótica. En concreto hemos organizado un campeonato de construcción de robots que denominamos RoboCampeones y que describimos en esta comunicación

This paper presents the object-oriented programing envir- onment for the AIBO robot, focusing in its concurrency model. Con- currency problems arise when programming a robot due to the various sensors and actuators that the programmers must manage. As this man- agement has some aspects of real time and communication, involves some coplexity. In order to deal with this complexity Sony has developed a framework for programming the AIBO Robot. The description of this API called OPEN-R is presented. Also we will discuss how the under- lying operating system, APERTOS, hides almost all the complexity of implement applications compounded of concurrent objects intercommu- nicated

En la liga de 4 patas de la Robocup, equipos de 4 robots AIBO autónomos se enfrentan entre si en partidos de fútbol. El objetivo de esta competición es presentar un entorno desafiante en que se han de resolver varios problemas relacionados con la robótica. En particular, la localización. Cada uno de los jugadores ha de estar localizado durante los partidos para que su comportamiento sea coherente. En este artículo proponemos un método de localización que combina técnicas de lógica difusa y filtros de Kalman para conseguir una localización más robusta, fiable y ligera

81 p. El software es uno de los principales componentes de los robots. En particular, opinamos que es el principal problema para la extensión de la robótica en nuestra vida diaria. Uno de los factores que creemos que puede ayudar a paliar este problema es el fenomeno del software libre, que ha crecido de manera extraordinaria en el campo de la robótica. En este artículo analizamos la situación del software libre en tres subáreas de la robótica. industria, enseñanza e investigación. Las herramientas libres han sido muy populares entre la comunidad docente e investigadora en el campo de la robótica. Incluso compañías cuyo principal modelo de negocio es la venta de robots, han creído conveniente compartir el software con el fin de promover comunidades alrededor de sus productos

En la Inteligencia Artificial, desde sus orígenes, han existido dos corrientes básicas, la simbólica y la subsimbólica. Estas dos aproximaciones han tenido gran influencia también en la robótica. En este artículo queremos presentar un enfoque menos conocido, el de la etología, y en concreto su aplicación a la generación de comportamiento autónomo en robots móviles. Para ello presentamos los fundamentos de la "Jerarquía Dinámica de Esquemas", una arquitectura para el control de robots móviles, basada en la composición de unidades simples denominadas "esquemas" siguiendo las teorías etológicas de Arbib. Igualmente se presentan experimentos preliminares que validan esta aproximación y se discute su viabilidad y se presentan los trabajos previstos para continuar investigando en esta línea

This paper is concerned with the learning of basic behaviors in autonomous robots. In this way, we present a method for the adaptation of basic reactive behaviors implemented as fuzzy controllers applying a genetic algorithm to the evolution of the fuzzy rule system. In this sense, we show our experiments in the evolution of control rules based on symbolic concepts represented as linguistic labels. The rules will be formulated in a fuzzy way and in order to test the rules obtained in each generation of the genetic algorithm a real robot has been used. The individual with the best performance is chosen to generate a new population: the elite strategy. All the new individuals were tested in the same real environment. In conclusion, the individuals of the last generation offer a set of rules that provides better performance than the ones designed by a non-expert designer

Some of the most succesful products in the market of robots for edutainment have made manufactures realize that software for controlling the robots is one of the key elements of the success. Some of them have also conclude that libre software is the best way to produce, maintain and distribute their software. This paper will summarize the fundamentals of the libre software model and their benefits for the edutainment robot market as well as some examples of companies currently supporting it

Systems that must plan, act, and probably learn using a rational, flexible behavior in real time present a challenge to current integrated schemas of planning and acting. Classical planning is still far from solving problems on such short time as needed in dynamic domains, such as Robosoccer, even with new approaches such as graph-based techniques. Reactive systems on the other hand, are hard to configure and do not work well when high level flexible reasoning is required.This paper presents an opportunistic planning-acting schema based on our model named ABC2. The primary goal of the modeli s to composep re-defined skills in an opportunistic way to achieve and intelligent behavior for robots working autonomously

This paper describes a teleoperator system developed for the EyeBot robot under a client-server architecture. The teleoperator is made up of two different programs: a server, running on robot’s microprocessor, and a client running on a PC. They talk to each other through a serial connection following an specific protocol. The server gathers sensor information required by the client, sends it and executes movement commands. The client asks for sensor data to the server on behalf of the human operator and sends motion orders. It also shows her a graphical interface, so she can see the values from all robot sensors and she can request different movements to its motors and servomotors

P. 902-913 This paper proposes a behavior based architecture for robot control which uses dynamic hierarchies of small schemas to generate autonomous behavior. Each schema is a ow of execution with a target, can be turned on and o , and has several parameters which tune its behavior. Low level schemas are woken up and modulated by upper level schemas, forming a hierarchy for a given behavior. At any time there are several awake schemas per level, running concurrently, but only one of them is activated by environment perception. When none or more than one schema wants to be activated then upper level schema is called for arbitration. This paper also describes an implementation of the architecture and its use on a real robot

Reinforcement learning har proven to be very successful for finding optimal policies on uncertian and/or dynamic domains. One of the problems on using such techniques appears with large state and action spaces. This problem appears very frequently given that most information in the type of tasks to which these techniques have been applied is continuous. In the paper, we describe a new mechanism for solving the states generalization problem in reinforcement learning algorithms, the VQQL technique

Position estimation is one of the classic problems in mobile robotics. The goal of this paper is to compare two probabilistic localization methods based on local vision for a mobile robot. The experimental set up is based on the Aibo league of the RoboCup, where the robotic dogs major sensor is the on-board camera. Two localization algorithms, Bayesian and Montecarlo (MCL), have been implemented and compared, and their behaviour studied in several situations using a simulator

Determining the 3D location of a moving object, and tracking it from a sequence of different camera images is a classical but still challenging problem. In our approach neither explicit triangulation, nor precise motion model are used; only the colour of the object to be tracked is required. We use a particle filter, where the observation model we have developed avoids the colour filtering of the entire image. Preliminary experiments are presented and lessons learned are commented. The approach easily scales to several cameras and new sensor cues

Visual attention is a natural tool which allows animals to locate relevant objects or areas in a given scene, discarding the rest of elements present and thus reducing the amount of information to deal with. In this paper we present the design an implementation of a visual attention mechanism based on a saliency map and its implementation in the Nao humanoid. This control mechanism is applied to solve one of the challenges proposed in the RoboCup competition named ”any-ball”. The results obtained are analysed and future works derived from that analysis are presented

El artículo presenta un sistema de Visión para la detección de objetos mediante el uso de algoritmos genéticos. La principal aportación del mismo consiste en la adaptación al tiempo real de algoritmos generalmente utilizados offline. Para conseguir esto se necesita una ejecución eficiente que reduzca al máximo la complejidad del algoritmo. El ámbito de aplicación del sistema es el campeonato de fútbol robótico RoboCup, en concreto la categoría Standard Platform, y debe permitir detectar y estimar distancias a los objetos relevantes dentro de un estadio de fútbol. Se realizaron diferentes experimentos dentro de un campo oficial RoboCup

El trabajo descrito en esta comunicación ha consistido en la implementación de una serie de comportamientos en un robot humanoide que le capacitan para jugar al fútbol de forma autónoma como portero según las reglas de la Standard League de la RoboCup. Se describe igualmente el procesamiento básico de imágenes que se realiza y la arquitectura modular utilizada para integrarlo con las herramientas de depuración del equipo TeamChaos y los jugadores de campo desarrollados por otros miembros del equipo TeamChaos del que los autores forman parte

El objetivo de la arquitectura MOSAIC (MOdular System for AIbo Control) es disponer de un entorno modular y con un interfaz lo suficientemente general, como para servir de soporte para el diseño y desarrollo de comportamientos en grupos de robots aiBo. Los comportamientos habituales en este tipo de plataformas incluyen tareas de navegación, localización, cooperación en entornos multi-agente, etc. La arquitectura de control presentada consta de tres modulos debilmente acoplados: MOSAIC High (tareas de alto nivel), MOSAIC Low (tareas de bajo nivel) y MOSAIC Tcm (tareas relacionadas con las comunicaciones). El módulo MOSAIC Low se encarga de resolver los aspectos relativos a la locomoción, el acceso a lo sensores/actuadores y pretende ofrecer mayor grado de abstracción que el ofrecido por una imagen sin procesar. Típicamente realiza tareas de filtrado, segmentación e identificación de objetos. El módulo MOSAIC High se encarga de la gestión de todos los comportamientos o conductas de alto nivel. Por ultimo, el módulo MOSAIC Tcm es el responsable de gestionar las comunicaciones entrantes y/o salientes.

Por localización se entienden las técnicas que se encargan de solucionar el problema de determinar la posición de un robot en su entorno usando sus propios sensores. En este trabajo se presentará una técnica de localización que pretende aportar una nueva manera de localizar un robot equipado con una cámara en un entorno topológicamente estructurado mediante técnicas probabilísticas. Se mostraría su aplicación en entornos tan diferentes como espacios de oficinas o el campo de la Robocup, y se comprobará como esta técnica es capaz de adaptarse a las tareas que el robot ha de realizar en estos entornos

Software is one of the major components of robots; in fact, it is the main bottleneck for the proliferation of robotics in our everyday lives. In the last years the field of robotics has been an emerging application area of the libre (free/open source) software phenomenon. Libre software tools have been traditionally popular among the robotics research and teaching community. Even companies whose main business model is to sell robots have found convenient to share the software in order to promote a community around their products. In this paper we analyze the situation of libre software in these three subareas: industry, teaching and research. In particular, we describe commercial robots like the Cye and the Pioneer, a software platform like Orocos as a examples of industrial world applications, the libre tools around the LEGO Mindstorms in the case of teaching, and the Robocup competition and the Player/Stage platform in research area. All these cases show that libre software can act as a catalyst in the robotics industry which is still a sector in its early research and industrial stages

6 p. Este artículo presenta los trabajos realizados en la Universidad Rey Juan Carlos para construir un equipo de jugadores simulados según las normas de la RoboCup.Utilizando las acciones básicas permitidas por el servidor oficial se han construido unos comportamientos primitivos. Para cada jugador se ha creado una memoria local que integra la información subjetiva que tiene sobre su entorno y su estado interno. Sobre esta memoria un controlador borroso determina en cada instante la activación de los comportamientos primitivos que,a su vez, generan el comportamiento observable de cada jugador.Se han implementado siete roles hasta completar los distintos jugadores del equipo real: portero,central,delantero,media punta, lateral,medio e interior

La preparación de un curso de robótica para alumnos de in- formática implica muchas más cosas que el simple diseño del programa a impartir. En particular el diseño de las prácticas implica múltiples decisiones, cómo cuál es el robot más adecuado o cuáles son las herramientas más adecuadas para su programación. En este artículo se analizan las decisiones tomadas en el diseño de la asignatura de Robótica dentro del programa de Ingeniería Técnica en Informática de Sistemas de la Universidad Rey Juan Carlos. El artículo se centra en la descripción de las prácticas, especialmente en los criterios de elección de las herramientas utilizadas, donde el aspecto de ser software libre ha recibido una especial consideración

This paper presents an architecture for the control of autonomous systems that allows cooperation among them This paper focuses on the description of the upper layers of the model The control structure is based on a general purpose multi agent architecture based on a two levels approach One level is composed of reactive skills capable of achieving simple actions by their own The other one is an agenda used as an opportunistic planning mechanism to compound activate and coordinate the basic skills This agenda handles actions both from the internal goals of the robot or from other robots

This paper presents an architecture for the control of simulated robots for the RoboCup that allows explicit cooperation among them. The structure of the software agents controlling the robots is based on a general porpuse multiagent architecture based on a two level approach. One level is composed of reactive skills capable of archieving simple actions by their own. The other is based on a agenda used as an opportinistic planning mechanism to compound, activate and coordinate the basic skills. This agenda handles actions both from the internals goals of the robot or from other robots. This paper describes the work already accomplished, as well as the issues arising from the implementation of the architecture

P. 68-74 Este artículo se enmarca dentro del campo de las arquitecturas de cooperación entre robots. En concreto, el trabajo presenta un estudio comparativo del rendimiento de tres protocolos de comunicación borrosos entre dos robots autónomos

158 p. [ES] Los robots sociales, tienen como objetivo interactuar con las personas en todo tipo de entornos. Esta interacción puede desarrollarse en diferentes escenarios, desde que el robot proporcione información, hasta que resuelva una tarea concreta. Los robots asistenciales son un subconjunto de los robots sociales, cuya finalidad es ayudar a las personas en entornos de restauración, domésticos, hospitalarios, etc. Las tareas que deben afrontar los robots asistenciales añaden a la complejidad de la robótica general, la necesidad de interactuar con los humanos, que esperan que su rendimiento sea similar al que realizaría un humano en un entorno doméstico o de atención al cliente. Además, estos robots deben funcionar de forma autónoma, es decir, deben tener la capacidad de tomar sus propias decisiones por sí mismos en el entorno en el que estén desplegados. Dentro de los problemas clásicos de la robótica de servicios se encuentra la ”navegación”, es decir, la habilidad para desplazarse por el entorno de forma autónoma y sin dañar objetos o personas que se encuentren en su trayectoria. Es habitual que las soluciones de navegación traten de la misma forma a personas y objetos a la hora de desplazarse por el entorno, lo cual no es apropiado en el caso de robots asistenciales. Al problema específico de la navegación de robots autónomos en entornos con personas se le denomina ”navegación social”, que es el problema que se aborda en esta tesis. La navegación social no solo hace referencia a evitar colisionar con las personas u objetos que haya en la trayectoria y el cálculo de la misma, también tiene que ver con la capacidad del robot para aproximarse a una persona, caminar junto a ella, seguirla, etc. Dichas capacidades, están estrechamente relacionados con tres habilidades esenciales: la detección, el seguimiento y el reconocimiento de personas. El objetivo de esta tesis doctoral se puede resumir en el desarrollar de métodos que permitan la creación de un pipeline de detección, seguimiento y reconocimiento de personas que se pueda integrar en sistemas de navegación social, lo que fomentará la interacción persona-robot y facilitará la aceptación de estos robots en todo tipo de entornos. Para ello, en el desarrollo de la tesis se han propuesto y evaluado una serie de métodos que se han integrado en dos sistemas. En primer lugar, el sistema que hemos denominado People Tracking (PeTra), que permite llevar a cabo la detección y seguimiento de las personas en las inmediaciones del robot. En segundo lugar, Biometric RecognITion Through gAit aNalYsis (BRITTANY) permite llevar a cabo el reconocimiento de las personas por su forma de caminar. Ambos sistemas se basan únicamente en la información contenida en rejillas de ocupación que pueden proporcionar diferentes sensores. PeTra se basa en el uso de una Convolutional Neural Network (CNN) de segmentación, que mediante el procesamiento de un mapa de ocupación, permite determina aquellos puntos de la rejilla de ocupación que corresponden con una persona presente en la escena. A partir de esa información, mediante el post-procesamiento de los datos, se puede realizar el seguimiento de las personas. Para ello se plantean dos posibles aproximaciones: el cálculo de distancias euclídeas y el uso de filtros de Kalman. PeTra ha sido comparado con Leg Detector (LD), la solución por defecto presente en Robot Operating System (ROS), basada en Random Trees para determinar la ubicación de las personas. El sistema final, ha reportado mejores resultados en materia de detección que LD. Y en materia de seguimiento, la aproximación mediante filtros de Kalman también ha reportado mejores resultados que la implementación mediante el cálculo de distancias euclídeas. BRITTANY se basa en el uso de una CNN de clasificación, que mediante el procesamiento de un mapa de ocupación agregado, permite determinar que usuario se encuentra caminando delante del robot. El mapa de ocupación agregado se crea mediante la concatenación de varios mapas de ocupación que solo contienen aquellos puntos del sensor que forman parte de una persona. Mediante la concatenación de estos mapas, se consigue representar la acción de caminar de una persona. BRITTANY propone una nueva arquitectura de CNN que se ha comparado con arquitecturas de clasificación conocidas como LeNet o AlexNet. El sistema final desarrollado es robusto incluso ante usuarios externos al sistema. [EN] Social robots aim to interact with people in all kinds of environments. This interaction can occur in different scenarios, from the robot providing information to solving a specific task. Assistive robots are a subset of social robots whose purpose is to help people in restaurants, homes, hospitals, etc. Tasks faced by assistive robots add to the complexity of general robotics, the need to interact with humans, who expect their performance to be similar to that of a human in a domestic or customer service environment. In addition, these robots must operate autonomously, i.e. they must have the ability to make their own decisions on their own in the environment in which they are deployed. Tasks faced by assistive robots add to the complexity of general robotics, the need to interact with humans, who expect their performance to be similar to that of a human in a domestic or customer service environment. In addition, these robots must operate autonomously, i.e. they must have the ability to make their own decisions on their own in the environment in which they are deployed. One of the classic problems in service robotics is "navigation", i.e. the ability to move through the environment autonomously and without damaging objects or people in its path. It is common for navigation solutions to treat people and objects in the environment in the same way, which is not appropriate for assistive robots. The specific problem of autonomous robot navigation in human environments is called "social navigation", which is the problem addressed in this thesis. Social navigation is not only about avoiding collisions with people or objects in the trajectory and the calculation of the trajectory, it is also about the robot’s ability to approach a person, walk next to him/her, follow him/her, etc. These capabilities are closely related to three essential skills: detection, tracking and recognition of people. The objective of this PhD can be summarised as the development of methods that allow the creation of a human detection, tracking and recognition pipeline that can be integrated into social navigation systems, which will promote human-robot interaction and facilitate the acceptance of these robots in all kind of environments. For this purpose, in the development of the PhD, a series of methods have been proposed and evaluated, which have been integrated into two systems. Firstly, the system called People Tracking (PeTra), enables the detection and tracking of people in the vicinity of the robot. Secondly, Biometric RecognITion Through gAit aNalYsis (BRITTANY) enables the recognition of people by their gait analysis. Both systems rely solely on the information contained in occupancy maps that can be provided by different sensors. People Tracking (PeTra) is based on the use of a segmentation Convolutional Neural Network (CNN), which through the processing of an occupancy map, allows to determine which points of the occupancy map belong to a person. Based on this information, by post-processing the data, the persons can be tracked. Two possible approaches are considered: the calculation of Euclidean distances and the use of Kalman filters. PeTra has been compared with Leg Detector (LD), the default solution present in Robot Operating System (ROS), based on em Random Trees to determine the location of people. The final system has reported better detection results than LD. And in terms of tracking, the Kalman filter approach has also reported better results than the implementation using Euclidean distance calculation. BRITTANY is based on the use of a classification CNN, which by processing an aggregated occupancy map, allow to determine which user is walking in front of the robot. The aggregated occupancy map is created by concatenating several occupancy maps that contain only those sensor points that are part of a person. By concatenating these maps, the walking action of a person is represented. BRITTANY proposes a new architecture of CNN that has been compared with two well-known classification architectures, LeNet and AlexNet. The final system developed is robust even to users outside the system.

270 p. El propósito de esta tesis es implementar un modelo de atención visual en una plataforma robótica con el fin de llevar a cabo el control de la misma mediante dicho modelo. La atención visual, presente de igual modo en animales y seres humanos, permite reducir la cantidad de información procesada, limitando las regiones del campo visual a analizar a aquellas que resultan más relevantes. De igual modo, hace posible una mayor precisión en la realización de tareas, restringiendo las acciones disponibles a las aplicables sobre los objetos localizados en el interior de las regiones anteriormente seleccionadas. A lo largo de este trabajo se describen los modelos de atención más relevantes hasta la fecha, tomando finalmente como referencia el modelo de atención visual basada en saliencia para análisis rápido de escenas, de L. Itti, que computa la atención visual a partir de mapas de llamatividad que recogen información de intensidad, color y orientación de la escena observada. En primer lugar, se solventan las mayores de ciencias cualitativas del modelo previo, las cuales afectan principalmente a una obtención incorrecta de la saliencia de color en determinadas situaciones y al método de normalización, utilizado para combinar los mapas, demasiado pesado. También se mejoran las necesidades computacionales del modelo original, con el fin de permitir su funcionamiento en un entorno hardware limitado. Para facilitar los objetivos propios de la atención, se implementa además una fóvea virtual cuyo funcionamiento se inspira en la región del mismo nombre presente en la retina del ojo humano. Finalmente, se muestra la validez del modelo creado para el control del robot Nao, y se muestra la resolución mediante el mismo de unos de los retos planteados durante la RoboCup 2009 en Graz: el reto any ball de la liga de fútbol robótico SPL, en el que el robot debe anotar el mayor número de goles posible utilizando pelotas cuyo color, tamaño y textura es a priori desconocido