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[esp]En este trabajo se estudia una ecuación maestra que modela los sistemas cuánticos de momento angular y se analizan controladores de distintos tipos para garantizar la estabilidad global del sistema alrededor de un estado construido de una forma concreta. En primer lugar, se sugerirá que no se podrá generalizar de forma directa fácilmente siguiendo la filosofía de control propuesta por Mirrahimi & van Handel [1], estudiando las distintas condiciones que deberá cumplir la acción de control. Después, se implementará un control continuo propuesto por Koji Tsumura [5] realizando simulaciones en Matlab hasta un sistema de dimensión N = 4.[eng]In this paper, a quantum spin system’s stability is discussed trying out different (continuous or discrete) inputs to show that global stabilization is possible numerically. First, we will suggest that a direct generalization of Mirrahimi & van Handel’s proposed control rule isn’t trivial and we will study the different conditions which have to be guaranteed in order to propose a golbally stabilizing controller. Then, we will show numerical examples of a globally stabilizing continuous control rule proposed by Koji Tsumura [5] from an N = 1 to an N = 4 dimensional system. Escuela Técnica Superior de Ingeniería Industrial Universidad Politécnica de Cartagena

La automatización y la robótica aportan numerosas ventajas en los entornos industriales, tales como, mayor flexibilidad, un menor coste, menor tiempo de producción y niveles de calidad óptimos mantenidos en el tiempo debido a la reducción de trabajos repetitivos realizados por personas. A pesar de los diversos beneficios que aportan, la introducción de estas tecnologías en ciertas aplicaciones industriales es todo un reto a día de hoy, y no siempre es posible eliminar la presencia humana por completo. Los robots colaborativos o cobots, son una tecnología de robots que puede ser implementada en entornos colaborativos con personas, obteniendo los beneficios del uso de la robótica en conjunto con el trabajo humano. En estos entornos, la capacidad de interacción cognitiva adquiere una importancia significativa para la interacción humano-robot. Los robots colaborativos son capaces de adaptarse a las condiciones variables y dinámicas del entorno, incluida la presencia de seres humanos, sin embargo, si el robot no es consciente de las intenciones humanas, un espacio de trabajo compartido entre robots y humanos puede disminuir la productividad y provocar problemas de seguridad humana. En este proyecto se estudian los tres campos que confluyen en este aspecto, la interacción cognitiva, el procesamiento natural del lenguaje, todo ello planteado en forma de IABot o asistente inteligente que actúa como intermediario, interpretando las intenciones de un individuo humano e interactuando con los cobots. En el sistema entran en juego varios elementos, entre los cuales se tiene que garantizar una comunicación eficiente, por lo que, es indispensable el diseño y la implementación de forma holística de un sistema que garantice un correcto funcionamiento y una exitosa comunicación entre los dos extremos de la comunicación, el humano y el robot. Además, una interacción cognitiva da la posibilidad de aumentar la eficiencia de los procesos reduciendo su tiempo de ejecución, debido canal de comunicación más natural que se utiliza, mediante un procesamiento del lenguaje natural en lugar mediante displays y botones. Por ello, tras realizar un estudio de los temas que confluyen en este proyecto, como culminación y con el objetivo de validar la posibilidad de utilizar este tipo de tecnologías en entornos industriales reales, se buscara implementar una aplicación práctica que permita obtener las ventajas que proporciona la combinación entre robótica colaborativa y procesamiento natural del lenguaje En este proyecto, se utilizan las tecnologías Modbus TCP/IP, API REST y HTTP para la comunicación, se utiliza el robot UR5 de Universal Robots como cobot y el modelo de inteligencia artificial de procesamiento natural del lenguaje se ha implementado utilizando los servicios cognitivos de Azure en el Cloud de Microsoft. Este trabajo se ha realizado en el marco del programa “Encuentro TF” subvencionado por la Dirección General de Investigación y Universidades de la CARM a través de las actuaciones de consolidación e internacionalización del Campus de Excelencia Internacional “Mare Nostrum 37/38”. Escuela Técnica Superior de Ingeniería Industrial Universidad Politécnica de Cartagena

This document compiles all the simulations performed to validate the EMS developed in the paper "Fundamentals for the design of energy management strategies for smart grids based on predictive control techniques. Methodology and case studies", This work was supported in part by grant PID2020-116616RB-C31 and grant PID2021-124908NB-I00 founded by MCIN/AEI/10.13039/501100011033 and by ‘‘ERDF A way of making Europe’’; by the Generalitat Valenciana regional government through project CIAICO/2021/064, by Andalusian Regional Program of R+D+i (P20- 00730), and by the project “The green hydrogen vector. Residential and mobility application”, approved in the call for research projects of the Cepsa Foundation Chair of the University of Huelva. Funding for open access charge: CRUE-Universitat Politècnica de València.

[EN] Control education is a mature area in which many professors and researchers have worked hard to face the challenge of providing a versatile education, with a strong scientific base. All this without losing sight of the needs of the industry; adapting the contents, methodologies and tools to the continuous social and technological changes of our time. This article presents a reflection on the role of automation in today s society, a review of the traditional objectives of control education through seminal works in the area and finally a review of the main current trends., [ES] 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.

[ES] Se pretende realizar el estudio, diseño y programación de un sistema de control para la automatización de un proceso de climatización del polideportivo de Altea. Se controlará la temperatura y la humedad de la piscina cubierta y el gimnasio, además de la temperatura del edificio de fútbol sala. Como las tres instalaciones se encuentran en edificios diferentes se realizará un sistema de control independiente para cada uno de ellos. Para realizar el proceso de climatización se van a emplear los PLCs PXC4 de la marca Siemens, dado que es el último modelo en salir al mercado para la climatización de edificios. Además, se emplearán sensores de presión, temperatura, humedad y de detección de incendios para poder controlar correctamente el proceso. Los equipos de campo como fancoils y humidificadores ya han sido previamente instalados.

[ES] Las infusiones exógenas de insulina son vitales para las personas con diabetes tipo 1 para suplir parcialmente la incapacidad del páncreas de secretar insulina. Sin embargo, las terapias intensivas actuales pueden restringir la calidad de vida de los pacientes. Los pacientes con esta enfermedad tienen que tomar decisiones constantemente sobre las dosis de insulina que lleva a la glucosa a niveles seguros. Si no lo consiguen, pueden sufrir las complicaciones crónicas y agudas derivadas de los niveles anormalmente altos o bajos de glucosa. La regulación automática de glucosa con sistemas de páncreas artificial prometía reducir la carga del autocontrol de la enfermedad al mismo tiempo que se mejoraba el tiempo en normoglucemia y se reducía la variabilidad. Sin embargo, estas promesas sólo se han cumplido parcialmente. Aunque esta tecnología mejora el control glucémico que logran las terapias tradicionales, la ingesta de alimentos y la práctica de ejercicio limitan la eficiencia de los sistemas de páncreas artificial durante el día. De hecho, los sistemas comerciales sólo pueden hacerles frente con la ayuda de los pacientes. Para compensar las ingestas, los pacientes deben anunciar el contenido de carbohidratos al sistema. Para el ejercicio, deben anunciar el inicio de la actividad o tomar medidas preventivas como modificar la referencia de glucosa o reducir la basal con mucha antelación. Estas exigencias no sólo no ayudan a reducir la carga del paciente, sino que pueden comprometer la eficiencia del sistema cuando el paciente se equivoca al estimar los carbohidratos, omite el anuncio de la comida o no puede planificar el ejercicio. Así pues, esta tesis propone nuevos métodos para eliminar el anuncio de ingestas y ejercicio lo que ayudaría a reducir la intervención del paciente en los sistemas de páncreas artificial, y, en consecuencia, mejorar la calidad de vida. Desde un punto de vista de control, las ingestas y el ejercicio pueden considerarse perturbaciones. Esta tesis explota métodos de la literatura de rechazo de perturbaciones y acomodación de fallos para lograr el objetivo de la tesis. En concreto, hay que destacar tres aplicaciones: 1) se ha desarrollado un observador super-twisting para detectar comidas no anunciadas como primer paso para su compensación; 2) se ha diseñado un observador de modos deslizantes de primer orden para la estimación de la ratio de aparición de glucosa, la cual ha sido integrada en un generador de bolos para compensar las comidas; 3) se ha empleado el principio de diseño por modelo interno para mitigar el efecto de las ingestas de alimentos y ejercicio, añadiendo sugerencias de carbohidratos de rescate a la insulina. Como resultado, las contribuciones de esta tesis allanan el camino para el desarrollo de sistemas de páncreas artificial sin anuncios, que liberen al paciente de la carga de la gestión de la diabetes., [CA] Les infusions exògenes d'insulina són vitals per a les persones amb diabetis tipus 1 per a suplir parcialment l'incapacitat del pàncrees de secretar insulina. No obstant, les teràpies intensives actuals poden restringir la qualitat de vida dels pacients. Les persones amb aquesta malaltia han de prendre decisions contínuament sobre la dosi d'insulina que fa que la glucosa estiga en valors segurs. Si no ho aconsegueixen, poden sofrir les complicacions cròniques i agudes derivades dels nivells anormalment alts o baixos de glucosa. La regulació automàtica de glucosa amb sistemes de pàncrees artificials prometia reduir la càrrega d'autocontrol de la malaltia al mateix temps que es millorava el temps en normoglucèmia i es reduïa la variabilitat. No obstant, aquestes promeses s'han complit només parcialment. Encara que aquesta tecnologia millora el control de la glucosa, la ingesta d'aliments i la pràctica d'exercici limiten l'eficiència dels sistemes de pàncrees artificials durant el dia. De fet, els sistemes comercials només poden fer-les front amb la ajuda dels pacients. Per a compensar les ingestes, el pacients han d'anunciar al sistema la quantitat de carbohidrats. Per al exercici, han d'anunciar l'inici de l'activitat o prendre mesures preventives com modificar la referència de glucosa o reduir la infusió basal d'insulina. Aquestes exigències no només no ajuden a reduir la càrrega al pacient, sinó que poden comprometre l'eficiència del sistema quan el pacient confon la estimació dels carbohidrats, omet l'anunciament de la ingesta o no pot planificar l'exercici. Així doncs, aquesta tesi proposa nous mètodes per a eliminar l'anunciament d'ingestes i exercici permetent reduir així la intervenció del pacient, i, en conseqüència, millorar la qualitat de vida. Des del punt de vista de control, les ingestes i el exercici poden considerar-se pertorbacions. Aquesta tesi explota mètodes de la literatura de rebuig de pertorbacions i acomodament de fallades. En particular, es destaquen tres aplicacions: 1) s'ha desenvolupat un observador super-twisting per a detectar ingestes no anunciades com a primer pas per a la seua compensació; 2) se ha dissenyat un observador de modes lliscants per a estimar el rati d'aparició de glucosa de la ingesta, el qual s'ha integrat en un generador de bols d'insulina per compensar les ingestes; 3) se ha empleat el principi de disseny per model intern per a mitigar l'efecte de les ingestes i exercici, incorporant recomanacions de carbohidrats a la insulina. Com a resultat, les contribucions d'aquesta tesi obren el camí per a desenvolupar sistemes de pàncrees artificial sense anunciaments, que alliberen al pacient de la càrrega de la gestió de la diabetis., [EN] Exogenous insulin infusions are vital for people with type 1 diabetes to partially make up for the inability of the pancreas to secrete insulin. However, current intensive therapies may restrict patients' quality of life. People with this disease have to constantly make decisions about insulin doses to bring glucose levels to a safe range. If unsuccessful, they may suffer from chronic and acute complications related to abnormally high and low glucose values. The automatic regulation of glucose with artificial pancreas systems promised to reduce patients' self-control burdens while improving time in normoglycemia and decreasing variability. However, these promises are fulfilled only partially. Although this technology outperforms the glycemic outcomes achieved by conventional therapies, meal intake and physical activity limit its daytime performance. Indeed, commercially available systems only can handle them with the support of the patients. For meals, patients must announce the carbohydrate content to the system. For exercise, they must notify the activity or take preventive actions like changing glucose setpoint or decreasing basal well ahead before exercise. These demands do not help reduce the patient's burden. They even can compromise the system performance when the patient misestimates the carbohydrate content, omits the meal announcement, or cannot plan the exercise event. Hence, this thesis proposes new methods to eliminate the need for meal and exercise announcements, thus reducing patient intervention in artificial pancreas systems for a better quality of life. From a control perspective, meals and exercise can be regarded as disturbances; therefore, this thesis exploits methods from the disturbance rejection and fault accommodation literature to achieve the thesis goal. Specifically, the following three applications must be highlighted: 1) a super-twisting-based residual generator has been developed to detect unannounced meals as the first step to their compensations; 2) a sliding-mode disturbance observer has been designed to estimate the glucose meal appearance, which is fed into a bolusing algorithm to compensate the meals; 3) the internal model principle is employed to mitigate the effects of meal intakes and exercise, supplementing insulin infusions with carbohydrate recommendations. As a result, the contributions of this thesis pave the way for the development of announcement-free artificial pancreas systems, releasing patients from the burden of diabetes management., This work was partially supported by: grant DPI2016-78831-C2-1-R funded by MCIN/AEI/10.13039/501100011033 and by “ERDF A way of making Europe”; grant PID2019-107722RB-C21 funded by MCIN/AEI/10.13039/501100011033; and grant ACIF/2017/021 funded by the Generalitat Valenciana through European Social Funds (FSE). Also, the grant BEFPI/2019/077, funded by the Generalitat Valenciana through FSE funds, supported a 7-month research stay at Physiological da University (Óbudai Egyetem, Óbuda, Budapest, Hungary)

[ES] El objetivo del proyecto consiste en reducir los tiempos de trabajo en una línea de producción de asientos mediante la automatización de la lectura de dos elementos. La primera lectura que vamos a automatizar es el código QR que identifica a la estructura inferior del asiento, denominada armazón. La segunda lectura a tratar es un código de barras que identifica a la funda del asiento. Para la lectura del código QR se utilizará un lector de códigos con autoenfoque, el cual habrá colocar en una posición óptima para visualizar el código. También habrá que configurar programar el equipo para que se sincronice con la línea de producción a la hora de hacer la lectura. Para la identificación de la funda, en unas ocasiones se utilizará el mismo equipo que en el caso anterior y en otras se utilizará una pistola de lectura 2D situada en una posición fija. Esto dependerá del tipo de asiento que se vaya a producir., [EN] The followign document is the report of the Master¿s thesis developed by the student Enrique Jesús Almazán Ortega. It has been developed in the industrial plant of Faurecia Vitoria, under the supervision of Aritz Sanchez Garcia as tutor in plant and Vicente Casanova Calvo as UPV tutor. This project consists on reducing the working production times in a seat production line by automating the reading of two elements. The first reading that we are going to automate is the QR code that identifies the structure of the seat, called metal frame. The second reading that will be processed is a barcode that identifies the seat cover. To read the QR code, an auto-focus reader will be placed in an optimal position to read the code. The equipment will be configured to synchronise with the production line when reading the code. For the identification of the cover, sometimes the same equipment as in the previous case will be used and sometimes a 2D scanning gun in a fixed position will be used. This will depend on the type of seat to be produced.

[ES] El proyecto se basa en el diseño y programación de una planta industrial de clasificación de diferentes elementos, procesado de piezas y paletizado de cajas prefabricadas, así como su posterior almacenamiento según el tipo de producto. Aparte, se debe diseñar un HMI para la visualización del estado de la producción e interacción para solicitar los pedidos que el cliente desee. El software utilizado en la programación será CODESYS, que nos proporciona un PLC simulado y un servidor web donde se aloja la visualización HMI, para que cualquier dispositivo con navegador web y conectado a la red local del PLC pueda acceder al mismo. Para probar el funcionamiento del automatismo se va a realizar una simulación mediante el software Factory I/O, que permitirá validar el correcto funcionamiento de todos los procesos., [EN] The objectives of the project are the design and development of a system for the classification of materials, processing, palletising and storage on pallets. The automation of the processes involved will be carried out using the CODESYS programming tool, which uses the IEC 61131-3 international standard. The monitoring and interaction of the operators with the different processes will be carried out through a visualisation application, hosted on the web server that has the CODESYS PLC embedded. To test the operation of the automatism, a virtualisation of the plant will be carried out using Factory I/O software, which will allow the validation of the implementation of the programme on the PLC. The tasks to be carried out in the project will be: - In-plant design of the processes described by means of Factory I/O simulation software, which will allow the operation of the automation system with the CODESYS PLC to be evaluated by means of Modbus/TCP communication. - Design of the automation of the processes. - Implementation of the program in the automaton. - Evaluation of the automation on the real PLC by means of the virtual twin of the plant created with the Factory I/O simulation software. -Creation of an HMI application with the PLC visualisation, distributed by the web server, to monitor and control the process., [CA] El projecte es basa en el disseny i programació d'una planta industrial de classificació de diferents elements, processat de peces i paletitzat de caixes prefabricades, així com el seu posterior emmagatzemament segons el tipus de producte. A banda, s'ha de dissenyar un HMI per a la visualització de l'estat de la producció i interacció per a sol·licitar les comandes que el client desitge. El programari utilitzat en la programació serà CODESYS, que ens proporciona un PLC simulat i un servidor web on s’allotja la visualitzazió HMI, perquè qualsevol dispositiu amb navegador web i connectat a la xarxa local del PLC puga accedir a aquest. Per a provar el funcionament de l'automatisme es realitzarà una simulació mitjançant el programari Factory I/O, que permetrà validar el correcte funcionament de tots els processos.

In large solar farms, supervision is an exhaustive task, often carried out manually by field technicians. Over time, automated or semi-automated fault detection and prevention methods in large photovoltaic plants are becoming increasingly common. The same does not apply when talking about small or medium-sized installations, where the cost of supervision at such level would mean total economic infeasibility. Although there are prevention protocols by suppliers, periodic inspections of the facilities by technicians do not ensure that faults such as the appearance of hot-spots are detected in time. That is why, nowadays, the only way of continuous supervision of a small or medium installation is often carried out by unqualified people and in a purely visual way. In this work, the development of a low-cost system prototype is proposed for the supervision of a medium or small photovoltaic installation based on the acquisition and treatment of thermographic images, with the aim of investigating the feasibility of an actual implementation. The work focuses on the system’s ability to detect hot-spots in supervised panels and successfully report detected faults. To achieve this goal, a low-cost thermal imaging camera is used for development, applying common image processing techniques, operating with OpenCV and MATLAB R2021b libraries. In this way, it is possible to demonstrate that it is achievable to successfully detect the hottest points of a photovoltaic (PV) installation with a much cheaper camera than the cameras used in today’s thermographic inspections, opening up the possibilities of creating a fully developed low-cost thermographic surveillance system.

El presente libro es una selección de problemas en los que aplicar los conocimientos sobre Control Automático, todos ellos han ido apareciendo a lo largo de 10 años en los exámenes de la asignatura Automática básica, están resueltos con detalle y son un buen complemento para preparar dicha los contenidos de esta asignatura o cualquier otra similar que trate la teoría de control automático de tiempo continuo. El libro se ha estructurado en cuatro bloques: Bloque A: Problemas de modelado teórico. Bloque B: Problemas de respuesta temporal. Bloque C: Problemas del lugar de las raíces. Bloque D: Problemas de diseño de reguladores PID. Hay una gran diferencia entre entender la solución y resolver el problema por lo que se aconseja vivamente no resolver los problemas mirando directamente la solución ya que se trata de intentar resolverlos, de una forma más o menos ordenada, y después comprobar solución. Puede que la principal dificultad de los problemas sea interpretar correctamente el enunciado del mismo y saber qué es lo que se está preguntando. Esperamos que esta colección de problemas sea de utilidad en el estudio de la asignatura y para una mejor comprensión de los conceptos involucrados en la teoría de control continuo.

[ES] El Trabajo de Final de Grado que aquí se presenta cumple los objetivos de desarrollar un modelo dinámico no lineal de un UAV capaz de volar en dos configuraciones: un vuelo VTOL y un vuelo en Ala Fija, desarrollar un controlador para cada configuración para que sea capaz de navegar y simular una misión de seguimiento de waypoints. Todo el modelo no lineal se fundamenta en las Ecuaciones de Bryan, que son las responsables de describir la mecánica del vuelo de un avión. Por un lado, para llevar a cabo esta implementación, es necesario el conocimiento preciso de las propiedades de masa, inercia, geométricas y aerodinámicas de la aeronave. Esto ha sido posible aplicando métodos semi-empíricos generales de mecánica del vuelo. Aparte, se ha necesitado un modelo del empuje del motor de la aeronave. Toda esta información ha hecho posible la construcción del modelo dinámico mediante la obtención de las fuerzas y los momentos que actúan sobre la aeronave durante el vuelo. Con el modelo dinámico no lineal, se ha desarrollado los algoritmos de control necesarios para alcanzar la estabilidad en vuelo y conseguir la navegación aérea en cada una de las configuraciones de vuelo. De esta forma, el UAV es capaz de llevar a cabo una misión de seguimiento de waypoints diseñada para este proyecto, [EN] This Final Degree’s Work here presented meet with the goals of designing a non-lineal dynamic model for an UAV that is capable of flying in two configurations: a VTOL flight and a Fixed wing flight, develop a controller such that enable for navigation and simulate a waypoint following mission. All the non-lineal model is based on the Bryan’s Equations, that are the responsible for describing the flight mechanic of an aircraft. On the one side, to achieve this implementation, it is necessary the precise knowledge of the mass, inertia, geometric and aerodynamic properties. This has been done using general semiempirical methods from flight mechanics. All this information has enable the development of the dynamic model through the obtaining of forces and moments that act on the aircraft during the flight. With the non-lineal dynamic model, it has been developed the required control algorithms to reach flight stability and aerial navigation in each of the flight configurations. In this way, the UAV is capable of achieving a waypoint following mission designed for this project, [CA] El Treball de Final de Grau que ací es presenta compleix amb els objectius de desenvolupar un model dinàmic no lineal de un UAV capaç de volar en dos configuracions: un vol VTOL i un vol en Ala Fixa, desenvolupar un controlador per a cada configuració per a que siga capaç de navegar i simular una missió de seguiment de waypoints. Tot el model no lineal es fonamenta en les Equacions de Bryan, que són les responsables de descriure la mecànica de vol de un avió. Per un costat, per a poder realitzar aquesta implementació, es necessari el coneixement precís de les propietats de massa, inèrcia, geomètriques y aerodinàmiques de la aeronau. Ha sigut possible aplicant mètodes semi-empírics generals de mecànica de vol. A banda, s’ha necessitat un model de l’espenta del motor de la aeronau. Tota aquesta informació ha fet possible la construcció del model dinàmic amb la obtenció de les forces i els moments que actuen sobre la aeronau durant el vol. Amb el model dinàmic no lineal, s’ha desenvolupat els algoritmes de control necessaris per a arribar a la estabilitat en vol i aconseguir la navegació aèria en cada una de les configuracions de vol. D’aquesta forma, el UAV es capaç de dur a terme una missió de seguiment de waypoints dissenyada per a aquest projecte

[ES] Las líneas de galvanoplastia son líneas de tratamiento de materiales en las que los productos se sumergen secuencialmente mediante un elevador en varios tanques que contienen productos químicos. La estructura de las líneas de galvanoplastia permite una selección flexible de la trayectoria del polipasto en función del tratamiento específico que se vaya a realizar en un lote de productos. Una vez fijada la trayectoria del polipasto, una tarea importante es controlar su movimiento para alcanzar el programa de producción deseado a pesar de la presencia de perturbaciones inesperadas. El primer objetivo de esta tesis es la síntesis automática de modelos de líneas de galvanoplastia en forma de grafos de eventos temporizados, es decir, redes de Petri temporizadas cuya dinámica admite representación lineal en el álgebra max-plus. Dada la información sobre la trayectoria y velocidad del elevador, y el tiempo de procesamiento de los productos en los tanques, se formaliza un algoritmo que construye un modelo max-plus-lineal de la línea de galvanoplastia. El segundo objetivo es el desarrollo de un enfoque de control de realimentación de estado que utilice técnicas estándar de la teoría de sistemas lineales max-plus. Las simulaciones por ordenador demuestran que el controlador es capaz de regular el sistema para cumplir los requisitos de producción deseados., [EN] Electroplating lines are material-processing lines where products are sequentially immersed by a hoist in several tanks containing chemicals. The structure of electroplating lines allows flexible selection of the hoist path according to the specific treatment to be performed on a batch of products. Once the path of the hoist is fixed, an important task is to control its movement so as to achieve the desired production schedule despite the presence of unexpected disturbances. The first aim of this thesis is the automatic synthesis of electroplating lines models in the form of timed event graphs, i.e., timed Petri nets whose dynamics admits linear representation in the max-plus algebra. Given information about the hoist path and speed, and the processing time of products in tanks, an algorithm is formalized that constructs a max-plus-linear model of the electroplating line. The second aim is the development of a state feedback control approach using standard techniques from max-plus linear systems theory. Computer simulations demonstrate that the controller is able to regulate the system to meet desired production requirements.

[SPA] El objetivo de este proyecto es desarrollar una pinza laparoscópica utilizando materiales inteligentes. En este proyecto se incluye: una introducción, en el cual se le enseña al lector las diferentes herramientas y la importancia de nuevas herramientas quirúrgicas; estado del arte, en el cual se informa acerca de la situación actual del material a usar, con especial énfasis en los materiales con memoria de forma; la sección metodológica. Compuesto de 1) aprender a utilizar los materiales de memoria de forma, 2) la adquisición de la laparoscopia, 3) la creación y el diseño del primer prototipo, 4) el prototipo final. Los resultados de la investigación muestran como se ha conseguido la función de transferencia del prototipo final y como funciona con el sistema de control. Resultados y conclusiones, y una lista de referencias bibliográficas. [ENG] The aim of the final project is to develop a laparoscope surgical equipment using intelligent materials. This project includes: an introduction, which the reader is addressed the different tools and the importance of new surgical tools; state of the art, with which provide the information regarding the situation of the material used, focusing on shape memory alloys; the method section. Consisting of 1) learning how to work with shape memory alloys, 2) the acquisition of a real laparoscope, 3) the creation and design of the first prototype 4) the final prototype. The research results show how the transfer function was obtained and how the prototype work with the control system. Conclusions and results, and a list of the bibliographical references with annex are given. Escuela Técnica Superior de Ingeniería Industrial Universidad Politécnica de Cartagena Kaunas University of Technology

[SPA] Los sistemas robóticos han experimentado un fuerte desarrollo en esta última década debido a la creciente necesidad de contar con una capacidad robótica para trabajar de forma autónoma en entornos no accesibles para los humanos y cuyo entorno no esté estructurado. Debido a la complejidad de las tareas/aplicaciones, algunos de los robots convencionales son incapaces de cumplir las exigencias de ciertas tareas. Por ello, los diseñadores de robótica están observando en la naturaleza cómo los animales realizan estos tipos de tareas, para diseñar robots con morfología de inspiración biológica (conocidos como robótica biomimética). En esta dirección, combinando la capacidad de decisión y creatividad humana con las cualidades que poseen los robots biomiméticos ante entornos peligrosos o inaccesibles, se consigue un sistema eficaz capaz de operar en una gran variedad de entornos. De acuerdo a la complejidad de las tareas y las redundancias de los diseños de los robots biomiméticos, las técnicas de control convencional o no-lineal no han logrado consolidarse como controladores de estos robots. En esta última década, se han incrementado el diseño e implementación de algoritmos de control bioinspirados basados en los diferentes niveles del sistema nervioso central para la robótica biomimética. Basado en lo anterior, este trabajo de investigación presenta dos motivaciones para el desarrollo de algoritmos bioinspirados para la robótica biomimética, estas motivaciones son: 1) Cómo el sistema nervioso central en humano/primate controla el movimiento y la rigidez variable en los dedos de una mano en un sistema de actuación agonista-antagonista para agarrar y manipular objetos de forma versátil y eficiente; y 2) Cómo los humanos o los animales realizan la navegación autónoma con evasión de obstáculos de forma eficiente en entornos diferentes y no estructurados. En esta dirección, el objetivo principal de esta Tesis Doctoral es diseñar/modelar, implementar y proporcionar algoritmos de control basados en la neurobiología, así como una arquitectura distribuida de control inteligente de inspiración neurobiológica, para el control sensoriomotor del movimiento, el seguimiento de trayectorias y la evasión de obstáculos (navegación autónoma activa y reactiva) en entornos no estructurados. Para alcanzar el objetivo principal en este trabajo de investigación, se han propuesto dos tipos de algoritmos neurobiológicamente inspirados. El primer algoritmo propuesto es una red neuronal corticoespinal que está dentro del ámbito de la neurofisiología y la psicofísica motora para el control de los movimientos voluntarios y el seguimiento de la trayectoria de las articulaciones en sistemas robóticos antropomórficos. Este algoritmo propuesto representa los iveles y la conectividad del sistema nervioso central tales como las áreas corticales, la médula espinal y el sistema nervioso periférico para accionar actuadores agonistas-antagonistas con propiedades similares a las de los músculos humanos o de primates. Este algoritmo de inspiración neurobiológica se implementó para controlar diferentes plataformas robóticas antropomórficas (1. Un dedo robótico de dos grados de libertad accionado por tendones y motores DC. 2. Un dedo robótico de tres grados de libertad accionado por tendones y actuadores de aleación con memoria de forma. 3. Una mano robótica antropomórfica de varios dedos, cada dedo tiene cuatro grados de libertad accionados por tendones y con motores lineales de DC). En este trabajo de investigación, también se innovó con la fabricación, el diseño y el estudio de las propiedades sensoras y actuadoras de un músculo artificial de triple-capas basado en polímeros conductores, e implementando la red neuronal cortico espinal para el control de movimiento angular de este músculo biomimético. Los resultados experimentales demuestran que la red neuronal corticoespinal propuesta e implementada en diferentes plataformas robóticas es eficiente, fiable, estable, adaptativo y robusta a diferentes cargas o perturbaciones, estableciéndose como un neuro-controlador en sistemas robóticos antropomórfico para el control de movimiento y seguimiento de trayectorias articulares. El segundo algoritmo propuesto es una arquitectura distribuida de control inteligente de inspiración neurobiológica compuesta por dos tipos diferentes de redes neuronales bioinspiradas para la navegación autónoma, la evasión de obstáculos y la capacidad de resiliencia en sistemas robóticos biomiméticos redundantes. Esta arquitectura se basa en el conocimiento de las áreas activas del córtex motor de los humanos/primates, presentando la conectividad e integración de forma simplificada del córtex premotor, el córtex motor primario, el córtex somatosensorial primario y el córtex motor parietal/visual. Los algoritmos bioinspirados que componen la arquitectura son: 1. Una red de mapeo de dirección autoorganizada. Está red neuronal bio-inspirada permite la generación de trayectorias, el seguimiento de trayectorias, la localización de objetivos e incorpora capacidades de resiliencia. La red neuronal propuesta representa el córtex motor primario, el premotor, somatosensorial primario y el visual. El aprendizaje es no supervisado y utiliza un sistema de aprendizaje asociativo para generar transformaciones entre coordenadas espaciales y coordenadas de velocidad de los actuadores en los sistemas robóticos. Además, este algoritmo tiene la capacidad de aprender la resiliencia de los sistemas robóticos redundantes. 2. Una red neuronal para la evasión de obstáculos. Esta red neuronal está basada en el comportamiento y el aprendizaje animal conocida como condicionamiento operante para controlar los comportamientos de evasión de obstáculos del robot. El aprendizaje es no supervisado y el robot aprende moviéndose en un entorno no estructurado lleno de obstáculos. La arquitectura distribuida de control inteligente se implementó en plataformas robóticas móviles terrestre y marinas para entornos no estructurados. La primera plataforma robótica es un vehículo móvil terrestre autónomo capaz de operar durante largos periodos de tiempo (integrando un sistema dual de paneles fotovoltaicos y una pila de combustible de metanol para la recarga de las baterías) para la observación y el seguimiento de trayectorias en entornos no estructurados. La segunda plataforma robótica es un novedoso e innovador sistema de monitorización marino denominado BUSCAMOS, que está formada por un buque autónomo de superficie combinado con un vehículo submarino autónomo no tripulado. Los vehículos cuentan con un sistema de propulsión eléctrica y las baterías se recargan mediante un sistema dual de paneles solares y un generador diésel de reserva (situado en el vehículo autónomo de superficie). Ambos vehículos tienen implementado la arquitectura distribuida de control inteligente a través de una arquitectura software modular y controlados por dispositivos redundantes que proporcionan la robustez necesaria para operar en entornos difíciles y desestructurados. Se realizaron operaciones de monitorización en ambos sistemas robóticos terrestre y marinos. El sistema de monitorización marino BUSCAMOS realizó la monitorización a largo plazo de vertidos de petróleo (hidrocarburos), incluyendo la búsqueda del vertido y la transmisión de información sobre su localización, extensión, dirección y velocidad. Los resultados experimentales demuestran la integración de forma fiable y modular, la eficacia, la estabilidad, la capacidad adaptativa, la capacidad de resiliencia y robustez de la arquitectura distribuida de control inteligente propuesta para la navegación adaptativa y la evitación de obstáculos en entornos no estructurados para sistemas robóticos móviles autónomos marinos y terrestres para aplicaciones innovadoras a largo plazo. Los algoritmos de control neurobiológicamente inspirados propuestos en esta tesis doctoral proporcionan la eficiencia, la fiabilidad, la estabilidad, la capacidad adaptativa, la robustez, la flexibilidad, y la capacidad de resiliencia en sistemas robóticos biomiméticos redundantes para el control sensoriomotor del movimiento, el seguimiento de trayectorias y la evitación de obstáculos (navegación autónoma activa y reactiva) en entornos diferentes y no estructurados. Este trabajo de investigación abre la puerta para conocer y comprender de manera simplificada cómo los niveles del sistema nervioso central (áreas corticales, médula espinal y sistema nervioso periférico) interactúan para controlar de forma agonista-antagonista movimientos articulares, así como la navegación espacial autónoma activa y reactiva en humanos o primates. Con el fin de diseñar nuevos algoritmos de inspiración neurobiológica para sistemas robóticos biomiméticos redundantes. [ENG] Robotic systems have experienced a strong development in the last decade, due to the growing need for a robotics capability to work autonomously in non-human accessible and unstructured environments. Due to the complexity of the tasks/applications, some of the conventional robots are unable to fulfill the demands of certain tasks. Therefore, robotics designers look at how animals perform these tasks in nature to design robots with biologically inspired morphology (known as biomimetic robotics). In this approach, combining human decision making and creativity with the qualities possessed by biomimetic robots in hazardous or inaccessible environments results in an effective system capable of operating in a wide variety of environments. According to the complexity of the tasks and the redundancies of biomimetic robot designs, conventional or nonlinear control techniques have not been able to consolidate as controllers of these robots. In this last decade, the design and implementation of bio-inspired control algorithms based on the different levels of the central nervous system for biomimetic robotics have increased. Based on the above, this research work presents two motivations for the development of bio-inspired algorithms for biomimetic robotics, these motivations are 1) How the central nervous system in human/primate controls variable motion and stiffness in the fingers of a hand in an agonist-antagonist actuation system to grasp and manipulate objects in a versatile and efficient manner; and 2) How humans or animals perform autonomous navigation with obstacle avoidance efficiently in different and unstructured environments. In this direction, the main objective of this PhD Thesis is to design/model, implement and provide neurobiologically based control algorithms and a distributed neurobiologically inspired intelligent control architecture for sensorimotor control of motion, trajectory tracking and obstacle avoidance (active and reactive autonomous navigation) in unstructured environments. To achieve the main objective in this research work, two types of neurobiologically inspired algorithms have been proposed.First proposed algorithm is a corticospinal neural network that is within the field of neurophysiology and motor psychophysics for voluntary movement control and joint trajectory tracking in anthropomorphic robotic systems. This algorithm represents the levels and connectivity of the central nervous system such as cortical areas, spinal cord, and peripheral nervous system to drive agonist-antagonist actuators with properties like human or primate muscles. This neurobiologically inspired algorithm was implemented to control different anthropomorphic robotic platforms (1. A two-degree-of-freedom robotic finger driven by tendons and DC motors. 2. A three-degree-of-freedom robotic finger driven by tendons and shape memory alloy actuators. 3. An anthropomorphic multi-finger robotic hand, each finger having four degrees of freedom driven by tendons and DC linear motors). In this research work, we also innovated with the fabrication, design, and study of the sensing and actuating properties of a triple-layered artificial muscle based on conductive polymers, and implemented the cortico-spinal neural network for angular motion control of this biomimetic muscle. Experimental results demonstrate that the proposed corticospinal neural network implemented on different robotic platforms is efficient, reliable, stable, adaptive, and robust to different loads or perturbations, and establishing itself as a neurocontroller in anthropomorphic robotic systems for movement control and joint trajectory tracking. Second proposed algorithm is a neurobiologically inspired distributed intelligent control architecture composed of two different types of bio-inspired neural networks for autonomous navigation, obstacle avoidance and resilience capabilities in redundant biomimetic robotic systems. This architecture is based on knowledge of the active areas of human/primate motor cortex, presenting the connectivity and integration in a simplified form of premotor cortex, primary motor cortex, primary somatosensory cortex, and parietal/visual motor cortex. The bio-inspired algorithms that compose the architecture are: 1. A self-organizing direction mapping network. This bio-inspired neural network enables trajectory generation, trajectory tracking, target localization and incorporates resilience capabilities. The proposed neural network represents primary motor, premotor, primary somatosensory and visual cortex. The learning is unsupervised and uses an associative learning system to generate transformations between spatial coordinates and velocity coordinates of actuators in robotic systems. In addition, this algorithm can learn the resilience of redundant robotic systems. 2. A neural network for obstacle avoidance. This neural network is based on animal behavior and learning known as operant conditioning to control the robot's obstacle avoidance behaviors. The learning is unsupervised and the robot learns by moving in an unstructured environment full of obstacles. The distributed intelligent control architecture was implemented in terrestrial and marine mobile robotic platforms for harsh and unstructured environments. The first robotic platform is an autonomous land mobile vehicle with an electric propulsion system capable of operating for long time periods (integrating a dual system of photovoltaic panels and a methanol fuel cell for battery recharging) for observation and trajectory tracking in unstructured environments. The second robotic platform is a novel and innovative marine monitoring system called BUSCAMOS, which consists of an autonomous surface vessel combined with an unmanned autonomous underwater vehicle. The vehicles have an electric propulsion system and batteries are recharged by a dual system of solar panels and a backup diesel generator (located in the autonomous surface vehicle). Both vehicles have distributed intelligent control architecture implemented through a modular software architecture and controlled by redundant devices that provide the necessary robustness to operate in harsh and unstructured environments. Monitoring operations were performed on both land and marine robotic systems. The marine monitoring system BUSCAMOS performed long-term monitoring of oil spills (hydrocarbons), including searching for the spill and transmitting information on its location, extent, direction, and speed. Experimental results demonstrate the reliable and modular form integration, efficiency, stability, adaptive capability, resilience, and robustness of the proposed distributed intelligent control architecture for adaptive navigation and obstacle avoidance in unstructured environments for marine and terrestrial autonomous mobile robotic systems for long-term innovative applications. The neurobiologically inspired control algorithms proposed in this PhD thesis provide efficiency, reliability, stability, adaptive capability, robustness, flexibility, and resilience in redundant biomimetic robotic systems for sensorimotor control of motion, trajectory tracking, and obstacle avoidance (active and reactive autonomous navigation) in diverse and unstructured environments. This research work opens the door to know and understand in a simplified way how the levels of the central nervous system (cortical areas, spinal cord, and peripheral nervous system) interact to control in an agonist-antagonist manner joint movements, as well as active and reactive autonomous spatial navigation in humans/primates. In order to design new neurobiologically inspired algorithms for redundant biomimetic robotic systems. Escuela Internacional de Doctorado de la Universidad Politécnica de Cartagena Universidad Politécnica de Cartagena Programa Doctorado en Tecnologías Industriales

En este proyecto se ha realizado la automatización y diseño Scada de una planta de mezclado de componentes en base a una maqueta de prácticas del Laboratorio de Automatización Industrial. Del mismo modo se ha realizado una simulación del proceso que permite comprobar que la programación del autómata se ha realizado correctamente y someter a la planta a situaciones de conflicto que hay que evitar antes de la puesta en marcha. Escuela Técnica Superior de Ingeniería Industrial Universidad Politécnica de Cartagena

[ES] En este trabajo final de master se desarrolla un sistema de bin picking utilizando la cámara Wrist Camera de RobotiQ que incorpora un robot UR3e. Un sistema de bin picking se basa en el vaciado de cajas mediante el agarre de los componentes de forma automática, normalmente utilizando un robot. El problema de bin picking tiene su origen en los principios de la automatización, existiendo artículos planteando soluciones desde hace más de 50 años. Aún así, es un tema de bastante actualidad, debido a su necesidad para automatizar completamente líneas de producción. Para este proyecto se han planteado dos objetivos principales, la estimación de la pose 6D de un objeto texturizado, y el desarrollo de un proceso de bin picking con un robot colaborativo, estos objetivos se han dividido en objetivos secundarios para facilitar el enfoque de los problemas. Durante el desarrollo del proyecto, se explican dos métodos de adquisición de imágenes desde la cámara utilizada, uno de forma remota y uno mediante conexión USB. La detección de la pose se divide en dos partes principales, primero se ha de segmentar la imagen en imágenes donde solo aparezca una caja. Esto se realiza utilizando un modelo de inteligencia artificial basado en YOLOv5, que ha sido entrenado para el objeto de interés mediante un dataset generado de forma digital. Para la segunda parte, al detección de la pose de las cajas, se han desarrollado dos métodos, un método basado en la comparación del modelo 3D del objeto con la escena, y un método basado en la búsqueda de una homografía entre una imagen de referencia y la escena. Respecto a la comunicación, se ha utilizado una comunicación mediante sockets TCP, utilizando el PC del usuario como servidor y el robot como cliente. Mediante esta comunicación se asegura que no hay pérdida de mensajes y se consigue comunicar efectivamente las instrucciones al robot. Finalmente, se han realizado comprobaciones de que la detección de la posición funciona correctamente, utilizando diferentes escenas con múltiples cajas y parcialmente ocluidas. Estos experimentos han proporcionado resultados positivos, con los que se puede afirmar que el sistema funciona correctamente., [EN] This master thesis develops a bin picking system using the Wrist Camera from RobotiQ that incorporates a UR3e robot. A bin picking system is based on emptying boxes by automatically gripping the components, typically using a robot. The bin picking problem has its origins in the beginnings of automation, and there have been articles proposing solutions for more than 50 years. Even so, it is a very current issue, due to its need to fully automate production lines. For this project, two main objectives have been set, the estimation of the 6D pose of a textured object, and the development of a bin picking process with a collaborative robot, these objectives have been divided into secondary objectives to facilitate the approach to the problems. During the development of the project, two methods of image acquisition from the camera used are explained, one remotely and one via USB connection. The pose detection is divided into two main parts, first the image has to be segmented into images where only one box appears. This is done using an artificial intelligence model based on YOLOv5, which has been trained for the object of interest using a digitally generated dataset. For the second part, the detection of the pose of the boxes, two methods have been developed, a method based on the comparison of the 3D model of the object with the scene, and a method based on the search for a homography between a reference image and the scene. Regarding communication, TCP socket communication has been used, using the user’s PC as the server and the robot as the client. This communication ensures that there is no loss of messages and effectively communicates the instructions to the robot. Finally, verifications that the position detection works correctly have been performed, using different scenes with multiple boxes and partially occluded. These experiments have provided positive results, with which it can be affirmed that the system works correctly.

[ES] La operación de maniobra en ferrocarriles industriales o en lugares pequeños y planos muestra un gran potencial de mejora de la eficiencia mediante la automatización. Un aspecto a investigar en este sentido es la monitorización de la vía, especialmente del Rectángulo de Berna durante el acoplamiento automático de vagones, con ayuda de sensores LiDar. El sistema operativo de robots (ROS), junto con Gazebo y rviz, ofrece la posibilidad de implementar y probar virtualmente en modelos 3D esta función. Sobre la base de un estudio previo, se va a crear un algoritmo en ROSnode para el seguimiento del Rectángulo de Berna y la detección de obstáculos inesperados entre el robot automatizado (que será creado y simulado) y los vagones., [EN] This thesis presents the software necessary for the detection and recognition of objects within point clouds, with special attention to the position of the UIC-Hook in the railway environment. The procedures and methods necessary for cloud processing are explained and implemented in C++ using the libraries available in Point Cloud Library and Robot Operating System. Finally, the methods considered are verified and validated using data from the process simulation through the Digital Twin process.

[ES] Este trabajo se enfoca principalmente en la implementación de dos controladores de admitancia distintos en el robot UR3e de Universal Robots. La diferencia entre estos controladores reside en que uno de ellos es capaz de modificar la inercia aparente del sistema, mientras que el otro mantiene la inercia propia del robot. De esta manera, la implementación de uno de los controladores frente al otro difiere en gran medida debido a la complejidad de diseñar un controlador que modifique efectivamente la inercia aparente del sistema. La implementación de estos controladores es posible debido a las características dinámicas propias del robot UR3e, las cuales son exploradas con el fin de establecer las bases para el diseño de los controladores. De este modo, al aprovechar estas características, los controladores diseñados presentan un desempeño bastante satisfactorio al reproducir prácticamente a la perfección el comportamiento deseado. Así mismo, se exploran las limitaciones del robot UR3e y se proponen soluciones con el fin de permitir que el controlador pueda imponer la dinámica deseada sobre el sistema. Adicionalmente, con el fin de mejorar el desempeño del controlador frente a estas limitaciones, se siguen ciertas directrices cuyo efecto es comprobado mediante los experimentos realizados, obteniendo aun mejores resultados. Dado que los controladores presentados son capaces de imponer correctamente la dinámica deseada, es posible predecir la respuesta del sistema cuando este interactúa con su entorno si se conocen las fuerzas de interacción, lo que significa que el sistema puede ser simulado en un entorno virtual. La capacidad de hacer esto representa una gran ventaja, puesto que se pueden probar diferentes configuraciones de los parámetros y observar el resultado sin la necesidad de utilizar el robot. Más aun, debido a que la dinámica impuesta por el controlador es la de un sistema masa-resorte-amortiguador, es posible predecir las características del comportamiento que tendrá únicamente en base a los parámetros elegidos., [EN] This work focuses mainly on the implementation of two different admittance controllers in the Universal Robots UR3e robot. The difference between these controllers lies in the fact that one of them is able to modify the apparent inertia of the system, while the other one maintains the robot's own inertia. Thus, the implementation of one of the controllers versus the other differs greatly due to the complexity of designing a controller that effectively modifies the apparent inertia of the system. The implementation of these controllers is possible due to the UR3e robot's own dynamic characteristics, which are explored in order to establish the basis for the design of the controllers. Thus, by taking advantage of these characteristics, the designed controllers present a quite satisfactory performance by reproducing almost perfectly the desired behavior. Likewise, the limitations of the UR3e robot are explored and solutions are proposed in order to allow the controller to impose the desired dynamics on the system. Additionally, in order to improve the performance of the controller against these limitations, certain guidelines are followed, the effect of which is verified by the experiments performed, obtaining even better results. Since the controllers presented are capable of correctly imposing the desired dynamics, it is possible to predict the response of the system when it interacts with its environment if the interaction forces are known, which means that the system can be simulated in a virtual environment. The ability to do this is a great advantage, since different parameter settings can be tested and the result observed without the need to use the robot. Moreover, because the dynamics imposed by the controller is that of a mass-spring-damper system, it is possible to predict the characteristics of the behavior it will have solely on the basis of the chosen parameters.

[ES] Se presenta la programación de un autómata para el sector automovilístico. Concretamente para la soldadura de tuercas en chasis de coches. A partir de un diseño tanto mecánico como eléctrico, ya proporcionado, se procede a la programación mediante un PLC de, tanto la secuencia del proceso, como de la comunicación con los periféricos que intervienen en dicho proceso. Cabe destacar que el proyecto incluye tanto la gestión de mecanismos de seguridad como la gestión de modos de funcionamiento manual y automático. Además, para una correcta monitorización del proceso, se incluye la programación de una pantalla HMI., [EN] The programming of an automaton for the automotive sector is presented. Specifically for the welding of nuts in car chassis. Starting from a mechanical and electrical design, already design, already provided, we proceed to the programming by means of a PLC of both the process sequence and the the communication with the peripherals involved in the process. It should be noted that the project includes both the management of safety mechanisms and the management of manual and automatic operating modes. In addition, for a correct monitoring of the process, the programming of an HMI screen is included. This project also covers on-site commissioning in the factory as well as any problems that may have arisen during commissioning.

[ES] El presente proyecto fin de carrera tiene varios objetivos a cumplir. El primero es servir de reseña teórica sobre una cultura nacida en Japón que gira en torno a la mejora continua no sólo en el aspecto empresarial sino también en el campo de lo personal, llegando a consolidarse como una filosofía de vida. Para cumplir el segundo objetivo se centrará sobre una de las herramientas que forman parte del conjunto de herramientas o prácticas que sistemáticamente aplicadas logran conseguir un aumento en la calidad y productividad de la empresa, dicho objetivo será servir como manual de implantación de dicha herramientas, denominada “Metodología de las 5s”. El tercer objetivo será mostrar el proceso de implantación de la citada metodología en una cadena de llenado.

[ES] En este trabajo se modela un automóvil y se diseña el control de su dirección para el correcto seguimiento de un circuito de pruebas considerando diferentes velocidades. Se considera la metodología QFT (Quantitative Feedback Theory) basada en la respuesta en frecuencia de un sistema dinámico asumiendo diversas restricciones en el lazo de control. El modelo del sistema de control es un sistema discreto. En este documento se exponen, en primer lugar, las bases teóricas que dan lugar a este trabajo entre los que se incluye la teoría de QFT y algunos principios sobre dinámica y control de vehículos. Para realizar este proyecto, se han creado dos programas de Matlab, el primero, se encargará del diseño del sistema mediante QFT siguiendo todos los pasos de diseño que se exponen en la teoría y el segundo implementará este sistema de control para comprobar si es capaz de seguir una trayectoria definida. Junto a todo ello, se implementará un programa para mostrar la simulación de la trayectoria en 2D y 3D, [EN] In this work, a car is modeled and the control of its direction is designed for the correct follow-up of a test circuit considering different speeds. The methodology of quantitative feedback theory (Quantitative Feedback Theory, QFT) based on the frequency response of a dynamic system is considered, assuming various restrictions in the control loop. The model of the control system is based on a discrete time controller. In this document, firstly, the theoretical bases that give rise to this work are exposed, including the QFT theory and some principles on vehicle dynamics and control. To carry out this project, two Matlab programs have been created, the first will be in charge of the design of the system using QFT following all the design steps that are exposed in the theory and the second will implement this control system to check if it is capable of follow a defined path. Also, an extra matlab script will be used for showing the dynamic representation of the path in 2D and 3D.

[ES] La gran diversidad de modelos de palas de pádel existentes en el mercado y la enorme variedad de materiales unidos a los métodos de fabricación poco industrializados hacen que sea una tarea difícil conocer las características de las palas tanto para el jugador como para el fabricante. Este Proyecto Fin de Máster tiene como objetivo la creación de un dispositivo empotrado que permitirá medir diferentes parámetros de jugabilidad derivados de cada golpeo, como pueden ser velocidades, aceleraciones y energía. Con el prototipo se realizarán ensayos en laboratorio y en pista, con el objetivo de correlacionar estos datos para así obtener patrones y datos de caracterización de los diferentes golpes. Para llevarlo a cabo se utilizará un dispositivo de control unido a unos sensores, los cuales se encargarán de la adquisición de datos para luego ser enviados a una aplicación de visualización, donde posteriormente serán tratados., [EN] The great variety of padel racket models on the market and the enormous variety of materials in addition to the manufacturing methods that are not very industrialised make it a difficult task to know the characteristics of the racket for both the player and the manufacturer. The aim of this master's degree project is to create an embedded device that will measure different playability parameters derived from each stroke, such as velocities, accelerations and energy. The prototype will be tested in the laboratory and on the paddle court, with the aim of correlating this data in order to obtain patterns and characterisation data for the different strokes. To carry it out, a control device will be used together with sensors, which will be in charge of acquiring the data and then, sending it to a visualisation application, where it will later be processed.

[ES] En El presente Trabajo Fin de Grado (TFG) tiene por objetivo realizar el diseño y automatización de una línea de almacenamiento de maletas para aeropuertos. En el trabajo se realiza un estudio de los diferentes componentes electromecánicos de la línea y el diseño eléctrico de los cuadros de mando. Además, el presente TFG propone un simulador de la línea propuesta basado en Factory IO y PLC Siemens S7-1200 de cara a validar el diseño realizado antes de su implementación real. Finalmente, el presente TFG propone una interfaz HMI con sistema SCADA para monitorización de todos los procesos involucrados en la línea de almacenamiento de maletas utilizando el dispositivo Siemens HTP700 basic. Con este TFG se trabajarán las siguientes competencias de la titulación: 26(E): Conocimientos sobre los fundamentos de automatismos y métodos de control. 48(E): Conocimiento de los principios la regulación automática y su aplicación a la automatización industrial. 64(G): Capacidad de resolver problemas con iniciativa, toma de decisiones, creatividad, razonamiento crítico y de comunicar y transmitir conocimientos, habilidades y destrezas en el campo de la Ingeniería Industrial. 66(G): Capacidad para el manejo de especificaciones, reglamentos y normas de obligado cumplimiento. 67(G): Capacidad de analizar y valorar el impacto social y medioambiental de las soluciones técnicas.” este trabajo, nuestro objetivo es controlar un motor de corriente continua en el espacio de estados. De esta forma, se elegirán las variables de estado que se deseen controlar. Este control se hará a partir de varios métodos de control conocidos, como el método por ubicación de polos o el método de optimización cuadrático. Finalmente, se va a diseñar un observador que estima el estado del sistema., [CA] En ell present Treball Fi de Grau (TFG) té per objectiu realitzar el disseny i automatització d'una línia d'emmagatzematge de maletes per a aeroports. En el treball es realitza un estudi dels diferents components electromecànics de la línia i el disseny elèctric dels quadres de comandament. A més, el present TFG proposa un simulador de la línia proposada basat en Factory IO i PLC Siemens S7-1200 de cara a validar el disseny realitzat abans de la seua implementació real. Finalment, el present TFG proposa una interfície HMI amb sistema SCADA per a monitoratge de tots els processos involucrats en la línia d'emmagatzematge de maletes utilitzant el dispositiu Siemens HTP700 basic. Amb aquest TFG es treballaran les següents competències de la titulació: 26(E): Coneixements sobre els fonaments d'automatismes i mètodes de control. 48(E): Coneixement dels principis la regulació automàtica i la seua aplicació a l'automatització industrial. 64(G): Capacitat de resoldre problemes amb iniciativa, presa de decisions, creativitat, raonament crític i de comunicar i transmetre coneixements, habilitats i destreses en el camp de l'Enginyeria Industrial. 66(G): Capacitat per al maneig d'especificacions, reglaments i normes d'obligat compliment. 67(G): Capacitat d'analitzar i valorar l'impacte social i mediambiental de les solucions tècniques.” aquest treball, el nostre objectiu és controlar un motor de corrent continu en l'espai d'estats. D'aquesta manera, es triaran les variables d'estat que es desitgen controlar. Aquest control es farà a partir de diversos mètodes de control coneguts, com el mètode per ubicació de pols o el mètode d'optimització quadràtic. Finalment, es dissenyarà un observador que estima l'estat del sistema., [EN] En El present Treball Fi de Grau (TFG) té per objectiu realitzar el disseny i automatització d'una línia d'emmagatzematge de maletes per a aeroports. En el treball es realitza un estudi dels diferents components electromecànics de la línia i el disseny elèctric dels quadres de comandament. A més, el present TFG proposa un simulador de la línia proposada basat en Factory IO i PLC Siemens S7-1200 de cara a validar el disseny realitzat abans de la seua implementació real. Finalment, el present TFG proposa una interfície HMI amb sistema SCADA per a monitoratge de tots els processos involucrats en la línia d'emmagatzematge de maletes utilitzant el dispositiu Siemens HTP700 basic. Amb aquest TFG es treballaran les següents competències de la titulació: 26(E): Coneixements sobre els fonaments d'automatismes i mètodes de control. 48(E): Coneixement dels principis la regulació automàtica i la seua aplicació a l'automatització industrial. 64(G): Capacitat de resoldre problemes amb iniciativa, presa de decisions, creativitat, raonament crític i de comunicar i transmetre coneixements, habilitats i destreses en el camp de l'Enginyeria Industrial. 66(G): Capacitat per al maneig d'especificacions, reglaments i normes d'obligat compliment. 67(G): Capacitat d'analitzar i valorar l'impacte social i mediambiental de les solucions tècniques.” aquest treball, el nostre objectiu és controlar un motor de corrent continu en l'espai d'estats. D'aquesta manera, es triaran les variables d'estat que es desitgen controlar. Aquest control es farà a partir de diversos mètodes de control coneguts, com el mètode per ubicació de pols o el mètode d'optimització quadràtic. Finalment, es dissenyarà un observador que estima l'estat del sistema.

[ES] La presencia de la robótica en el sector de la fabricación ha adquirido una importancia progresiva en los últimos años. En particular, los brazos robóticos han experimentado un gran desarrollo en el proceso de ensamblaje de piezas en entornos estructurados, donde todos los elementos están perfectamente ubicados y no hay influencias externas. Sin embargo, en entornos no estructurados, los robots tienden a tener un rendimiento deficiente. Esto se debe a que han sido programados explícitamente para posicionarse en puntos muy concretos, y si el objeto no está exactamente donde se espera que esté, el sistema falla. Una posible solución para mejorar estas situaciones es aplicar técnicas de visión artificial. Con esta herramienta, ya no es necesario guiar al robot programando cada punto de posicionamiento. En su lugar, el robot analiza el entorno e identifica por sí mismo la ubicación precisa del objeto que debe insertar. Además, la visión artificial puede proporcionar información sobre la profundidad de los componentes, que puede ser crucial en determinados procesos de fabricación. En concreto, este proyecto se centra en el enfoque que utiliza la técnica de visión artificial denominada luz estructurada activa. Esta técnica se basa en proyectar un patrón con un rayo láser sobre los elementos de interés, y al ser detectado por una cámara, se obtiene información sobre su superficie y profundidad, estimando la distancia al objeto. Utilizando un controlador y un cabezal de escaneo, se puede controlar la trayectoria que sigue la fuente láser. De este modo, al trazar una trayectoria láser que cubre toda la región de trabajo, el robot puede reconocer el entorno sin haber sido programado explícitamente. Para llevar esto a cabo, se ha desarrollado una aplicación con el lenguaje de programación C++ con sistemas embebidos, de modo que se controla y coordina la proyección del rayo láser, la adquisición de imágenes mediante la cámara y el posterior procesado de las mismas con el algoritmo de visión artificial., [EN] The motivation of this study is to increase the autonomy of a robot in an assembly process. This thesis is a first exploratory step towards object recognition in an assembly process using active structured light. Active structured light is a technique that uses a projector that projects a certain pattern and a camera that captures the deformation that the pattern experiences when it is projected onto the objects in the workspace. Having the 3D model of the object to be recognised as prior knowledge, the aim is to discern whether the shape of the pattern projected onto the workspace matches the shape it should take if it were being projected onto the object being pursued. The approach adopted is by means of active sensing, i.e. online pattern generation. Different projection patterns are generated at runtime based on information that has already been obtained from the environment with previous projections. This sequence of projections has been studied only for the scope of a base case object. The project consists of three main parts: the generation of patterns, the acquisition and processing of images to extract the projected pattern with the help of computer vision techniques and the decision making of which pattern to generate next based on the information obtained with the vision algorithm. This work not only makes a theoretical study of the proposed approach, but also discusses the practical constraints that have been faced in working with the required devices and their extensive software packages.

[ES] El objetivo de esta tesis es presentar una primera visión acerca de la estabilidad estática y dinámica de un Sistema Aéreo No Tripulado (UAS) cumpliendo una serie de requisitos previamente establecidos por el IMechE UAS Challenge 2022, donde será expuesto. El modelo cuenta con mecanismos de última generación, ya que se trata de un biplano ingeniado para ser capaz de realizar tanto maniobras VTOL como vuelos horizontales. Su dinámica se analizará mediante la modelización matemática y la posterior linealización del sistema en torno a su punto de funcionamiento. Esto último constituye un paso esencial para la futura aplicación de las estructuras de control y la ley de navegación para guiar al UAS dentro de una trayectoria predefinida. Para poner a prueba el movimiento del UAS se utiliza Simulink. El modelo dinámico no lineal se fundamenta en la particularización de las ecuaciones de Bryan, cuyo modelo aerodinámico se abordará mediante el software XFLR5 y correlaciones semiempíricas. Se estudiarán métodos para mejorar la respuesta natural del UAS en vuelo a través de sus modos de movimiento longitudinal y lateral en MATLAB., [EN] The object of this dissertation is to present a first insight into how the static and dynamic stability of an Unmanned Aircraft System (UAS) can be investigated accomplishing a set of requirements previously stated by the IMechE UAS Challenge 2022, where it shall be exhibited. The model features state-of-the-art mechanisms, as it is an engineered biplane aircraft capable to perform both VTOL manoeuvres and horizontal flights. Its dynamics will be analysed through mathematical modelling and the subsequent linearization of the system around its operating point. The latter constitute an essential step for the prospective application of control structures and the navigation law to guide the UAS within a pre-defined path. Simulink is being used to put UAS motion to the test. The non-linear dynamic model is substantiated on the Bryan's equations particularisation, whose aerodynamic model will be approached through both XFLR5 software and semi-empirical correlations. Methods to ameliorate the UAS natural response in-flight will be studied through its longitudinal and lateral modes of motion in MATLAB.

[ES] En los últimos años se ha podido observar un rápido crecimiento en la utilización de robots en los procesos industriales. Algunos ejemplos de las aplicaciones robóticas actuales son los procesos de montaje en la industria del automóvil, la selección de productos en la industria alimentaria y el transporte autónomo en logística. La utilización de robots se justifica por una reducción de costes y por su mayor rendimiento en ciertas tareas repetitivas o de alta precisión. Sin embargo, muchas de las tareas ejecutadas por los robots son individuales. Uno de los ámbitos de estudio abiertos es la colaboración entre humanos y robots y entre los robots entre sí. Esta colaboración permitiría expandir aún más las aplicaciones en las que los robots pueden participar. La motivación del trabajo es la creación de una fábrica robotizada donde los robots colaboren entre sí para realizar las tareas necesarias. A partir de esa idea, se piensa en un escenario industrial donde el rendimiento de los robots es inferior al de los humanos y se utiliza un algoritmo de optimización para mejorar el rendimiento de la tarea. Debido a que los robots tienen que interaccionar con otros robots es importante que los robots se adapten a su entorno para minimizar su desgaste. Una posible solución es la utilización de robots colaborativos con sensores de fuerzas en las articulaciones y un controlador que pueda adaptar la reacción del robot para reducir estas fuerzas. La tarea elegida para la tesis es el traspaso de una herramienta. El traspaso es una acción esencial entre humanos y útil para la colaboración entre robots. Para optimizar la ejecución de la tarea nos centramos en dos componentes, el generador de la trayectoria y el controlador. Para optimizar la trayectoria utilizamos ¿Dynamical Movement Primitives¿ (DMPs). DMPs es una representación de movimientos basado en sistemas dinámicos. El controlador utilizado es un controlador de impedancia variable en las articulaciones ya que permite variar la rigidez del robot con el entorno durante la ejecución. El algoritmo de optimización seleccionado es ¿Policy Improvement with Black-Box Optimization¿ (PIBB) ya que se puede extender para optimizar DMPs y las constantes de impedancia de cada articulación del brazo. Este algoritmo minimiza una función de coste personalizada para aprender la tarea. La función de coste se basa en el éxito de la tarea, el tiempo necesario y las fuerzas medidas por el robot durante la tarea. Para acelerar la optimización, el aprendizaje comienza con una demostración exitosa de la tarea. Este enfoque se conoce como ¿Learning from Demonstration¿. El primer experimento es la optimización de la recogida de la herramienta con un brazo robótico para comprobar el funcionamiento del algoritmo. El segundo experimento es el objetivo real del trabajo, el cual es la entrega de la herramienta de un brazo al otro. Ambos experimentos serán en un entorno real y no en simulación. Los recursos necesarios para los experimentos son dos brazos robóticos colaborativos de la marca Franka Emika que tienen una mano robótica qb SoftHand Research. Como herramienta industrial se utilizará un martillo. Para programar y ejecutar el algoritmo se cuenta con un ordenador con conexión directa a los brazos robóticos. Los experimentos tendrán lugar en las instalaciones de la universidad Technische Universität Munich bajo la supervisión del tutor. De esta forma, el trabajo de fin de máster trata de resolver la tarea de un traspaso de una herramienta entre dos brazos robóticos. Para ello se utiliza un algoritmo para optimizar la trayectoria y un controlador de impedancia variable. La aportación principal del trabajo de fin de máster será programar el algoritmo, y aplicarlo a la transferencia de la herramienta. Para ello, es necesario analizar antes los algoritmos utilizados en la literatura del ámbito y justificar el algoritmo a utilizar. Cabe destacar que el algoritmo aplicado tiene la novedad de optimizar DMPs, [EN] The interest in making robots learn to interact with the environment and perform joint tasks drives the use of robotics in environments with the interaction of other agents. Learning these skills improves the adaptiveness and flexibility of robots. This work aims to optimize a robot-to-human and a robot-to-robot handover of a working tool. For the optimization of these tasks, we use a novel policy improvement algorithm PIBB-CMA that is derived from the Black-Box Optimization (BBO) algorithm PIBB. The advantage of PIBB-CMA with respect to PIBB is that it determines the magnitude of the exploration autonomously. PIBB-CMA optimizes the trajectory with Dynamic Movement Primitives (DMPs) and the impedance gains of the variable impedance controller used in the robots. The experiments are executed in a real scenario, and the demonstrated trajectory is initialized with Learning by Demonstration (LfD). The optimized policy of the robot-to-human handover experiment achieves significant improvements in terms of the cost function compared to the initial policy. The algorithm optimizes the robot-to-robot handover moderately from the demonstrated task. However, the optimized trajectories have only a minor variation from the initial trajectory. Moreover, the learned impedance gains in both tasks can not be meaningfully interpreted since there is no clear pattern. Therefore, we state that the optimizations are limited due to a restricted exploration for safety reasons and a fixed number of updates due to time expenses.

[ES] El proyecto consiste en el diseño e implementación de controladores capaces de estabilizar el sistema de acuerdo a unas especificaciones de control sobre un cuadrirrotor Hover que dispone de 3 grados de libertad (ángulos de cabeceo, alabeo y guiñada) y de 4 motores de corriente continua. Para ello, en primer lugar, se deberá identificar el modelo del sistema y realizar el ajuste pertinente sobre los parámetros del mismo a través de los datos obtenidos de ensayos en simulación y sobre el proceso real. Seguidamente, se implementarán y ajustarán los controladores mediante LabVIEW, diseñando asimismo una interfaz de usuario para monitorizar y controlar los comportamientos del Hover. Por último, la implementación del control del Hover, así como de las aplicaciones para obtener los ficheros de identificación, se han realizado sobre una plataforma embebida myRIO de National Instruments. Este dispositivo cuenta con E/S analógicas y digitales, entradas de encoder, un FPGA y un procesador dual-core ARM Cortex-A9., [CAT] Aquest projecte consisteix en el diseny i implementació de controladors capaços d’estabilitzar el sistema d’acord a unes especificacions de control sobre un quadrirotor Hover que disposa de 3 graus de llibertat (angles de caboteig, bombe i guinyada) i de 4 motors de corrent contínua. Per aconseguir-ho, en primer lloc es deurà identificar el model del sistema i realizar l’ajust corresponent sobre els seus paràmetres mitjançant les dades obtingudes en simulació i sobre el procés real. Seguidament, s’implementaràn i ajustaràn els controladors mitjançant LabVIEW, disenyant així mateix una interfície d’usuari per monitoritzar i controlar els comportaments del Hover. Finalment, l’implementació del control del Hover, així com de les aplicacions per obtindre els arxius d’identificació, s’han realitzat sobre una plataforma embeguda myRIO de National Instruments. Aquest dispositiu disposa d’entrades i eixides analógiques i digitals, entrades d’encoder, un FPGA i un procesador dual-core ARM Cortex-A9., [EN] The project consists of the design and implementation of controllers capable of stabilizing the system according to control specifications on a Hover quadrotor with 3 degrees of freedom (pitch, roll and yaw angles) and 4 DC motors. To do this, first of all, the system model must be identified and the pertinent adjustment of the system parameters must be carried out by means of the data obtained from simulation tests and the real process. Then, the controllers will be implemented and adjusted using LabVIEW, and a user interface will be designed to monitor and control the Hover's behaviors. Finally, the implementation of the Hover control, as well as the applications to obtain the identification files, have been carried out on a National Instruments myRIO embedded platform. This device has analog and digital I/O, encoder inputs, an FPGA and a dual-core ARM Cortex-A9 processor.

[ES] En los años setenta se poseían sistemas clásicos de visión que eran capaces de procesar imágenes y reconocer características básicas con operaciones relativamente simples. Sin embargo, no ha sido hasta las últimas décadas, que la visión artificial ha conseguido reconocer objetos complicados de diferenciar mediante el desarrollo de las redes neuronales. Hoy en día, la visión artificial y la robótica han aumentado su presencia en el mundo industrial. Al unir ambas ramas tecnológicas se ha aumentado la precisión de ciertas tareas y se han disminuido sus tiempos y costes, trabajando así de una forma más eficiente. Se pueden encontrar sistemas de visión artificial en diferentes campos como puede ser el industrial o el sanitario. En el mundo industrial, la visión artificial se utiliza en múltiples aplicaciones: detección de defectos, verificación de montajes, lecturas de códigos¿ Por lo tanto, es una rama tecnológica que se encuentra en pleno auge y en constante desarrollo y perfeccionamiento. En el siguiente Trabajo Fin de Máster se aborda el diseño, el desarrollo y la evaluación de un sistema de inspección en el que se verifican los cordones de soldadura de diferentes carrocerías en un entorno industrial. El objetivo es indicar la tipología y la posición de los defectos detectados. Para ello, se requieren dos perfilómetros láser capaces de adquirir las imágenes deseadas, un software de visión artificial con el que realizar el procesamiento de dichas imágenes, y dos robots encargados de trasladar los perfilómetros a lo largo de los cordones de soldadura. De este modo, las tareas que se abordan en el presente proyecto son las siguientes: ¿ Programación de las trayectorias de los robots y su correcta comunicación. ¿ Instalación y configuración de los perfilómetros láser 3D. ¿ Recepción de la información recogida por los perfilómetros y posterior tratamiento de los datos., [EN] In the seventies, classical vision systems were able to process images and recognize basic features with relatively simple operations. Nevertheless, it has not been until the last few decades, that artificial vision has managed to recognize objects that are difficult to differentiate through the development of neural networks. Nowadays, artificial vision and robotics have increased their presence in the industrial world. By joining both technological branches, the precision of certain tasks has been increased and their time and costs have been reduced, thus working more efficiently. Artificial vision systems can be found in different fields such as industry or health. In the industrial world, artificial vision is used in multiple applications: defect detection, mounting verification, code readings¿ Therefore, it is a technological branch that is thriving and in constant development and improvement. The following Master¿s Thesis deals with the design, the development and the evaluation of an inspection system in which the weld seams of different bodies are verified in an industrial environment. The objective is to indicate the type and position of the defects detected. For this, two laser profilometers capable of acquiring the desired images, together with artificial vison software to perform the processing of said images, and two robots in charge of moving the profilometers along the weld seams are required. Thereby, the tasks addressed in this project are the following: ¿ Programming the trajectories of the robots and their correct communication. ¿ Installing and configurating 3D laser profilometers. ¿ Reception of the information collected by the profilometers and subsequent data processing.

[ES] El comportamiento colectivo de los sistemas multi-agente está determinado por el comportamiento dinámico de cada individuo sistema, así como del modelo de interacción entre los agentes que a menudo se modela mediante un gráfico. En muchas aplicaciones de sistemas multi-agente, el patrón de interacción no es fijo y evoluciona con el tiempo pudiendo seguir modelos no deterministas. Por lo tanto, los conceptos clásicos de estabilidad y rendimiento deben ampliarse para investigar las propiedades de esta clase especial de sistemas multi-agente. La principal contribución de este proyecto es considerar una topología de acoplamiento (semi) aleatorio para los sistemas individuales, tal que las interacciones entre cada dos agentes ocurrirán de forma estocástica, es decir, cada interacción existe de acuerdo con algunas distribuciones de probabilidad. Sobre esta topología variable en el tiempo, el trabajo analizará y aplicará los análisis de estabilidad y controlabilidad necesarios para dichos sistemas. El mencionado modelo con topología aleatoria es de notable importancia y de aplicación en el dominio de la potencia sistemas, red de osciladores, y también recientemente en neurología., [EN] Stability of stochastic multi-agent systems is an increasingly frequent topic for investigations in recent years due to its broad range of applications in the areas of distribution of electricity, neurology, oscillator networks and others. It is in the wide range of applications where the importance of the topic is. Under various randomness models, stability analysis of stochasticallyevolving multi-agent systems requires further research to study stronger and less conservative stability guarantees for such systems. In this Master Thesis, the major goal is to study the stability of multi-agent systems under a random interaction topology. The interconnections of the dynamical systems, that are modelled by random topologies change randomly according to either a Bernoulli distribution or a Markov process. Prior to the study of the stability, some preliminaries have been provided. First, a literature review has been carried out, where the reader may find what is the current state of the arts. Then, brief introductions to graph theory and stochastic stability have been provided to present some of the basic concepts used in the stability analysis. Finally, the closed-loop model of the multi-agent system under random interactions (topology) is derived to describe the dynamics of the randomly-evolving multi-agent system. Starting from the Drift Criteria, a known criterion for the stability of stochastic systems, a stability theorem is proposed for stochastic multi-agent systems where the randomness of the edge connections is governed by a Bernoulli distribution. This proposed theorem guarantees the stochastic stability of the multi-agent system if some conditions dependent on the system dynamics, the network connections and the randomness over the connections hold. In addition, the theorem provides an upper and a lower boundary for the convergence of the trajectory of the states. Afterwards, a connection between the eigenvalues of the corresponding Laplacian matrix and the stability of the system is derived, but only for some special cases. The results obtained for the random Bernoulli distribution over the network are then extended to networks where the randomness of the connections is governed by a Markov process. Finally, three simulation setups have been developed to demonstrate the validity of the theoretical results. In the first simulation setup, the systems in a multi-agent system are modelled by the nodes of a graph and their physical interactions are represented by the edges between the corresponding nodes. Then random interactions are modelled by giving probabilities to the edges to either exist or not. The lower-bound on the probability (Bernoulli probability) for which the system holds the stability conditions were computed. The system is simulated considering different probability values both inside and outside the range for which the stability is guaranteed. In the second simulation, the control gain is taken as the variable of the system while the system dynamics and the probabilities over the connections are given. The range of control gains that make the system stable are computed. The system is then simulated with different gain values both inside and outside the stability range. The results of the simulations 1 and 2 have reinforced the statements made in the theoretical part. In the third simulation, an LQR controller has been computed for the system by using a novel method for stochastic systems.

The article proposes a nonlinear optimal (H-infinity) control approach for a type of underactuated power-line inspection robots. To implement this control scheme, the state-space model of the power-line inspection robots undergoes first approximate linearization around a temporary operating point, through first-order Taylor series expansion and through the computation of the associated Jacobian matrices. To select the feedback gains of the controller an algebraic Riccati equation is solved at each time step of the control method. The global stability properties of the control loop are proven through Lyapunov analysis. The significance of the article’s results is outlined in the following: (i) the proposed control method is suitable for treating underactuated robotic systems and in general nonlinear dynamical systems with control inputs gain matrices which are in a nonquadratic form, (ii) by achieving stabilization of the power-line inspection robots in underactuation conditions the proposed control method ensures the reliable functioning of these robotic systems in the case of actuators’ failures or enables the complete removal of certain actuators and the reduction of the weight of these robotic systems, (iii) the proposed control method offers a solution to the nonlinear optimal control problem which is of proven global stability while also remaining computationally tractable, (iv) the proposed nonlinear optimal control method retains the advantages of linear optimal control that is fast and accurate tracking of reference setpoints under moderate variations of the control inputs, and (v) by minimizing the amount of energy that is dispersed by the actuators of the power-line inspection robots the proposed control method improves the autonomy and operational capacity of such robotic systems.

[ES] El presente proyecto consiste en diseñar, implementar y validar un sistema de inspección visual automático para la clasificación de piezas y un sistema de detección de anomalías en componentes y conexiones en cuadros eléctricos. Para ello, se entrenarán, validarán y testearán diferentes modelos de clasificador con diferentes arquitecturas de red neuronal en TensorFlow. En cuanto al análisis de componentes y conexiones del cuadro eléctrico, se utilizará la detección de anomalías y detención de objetos del software comercial MVTec Halcon. Además, se diseñará, implementará y validará una interfaz de usuario en Microsoft Visual Studio en lenguaje C#, en la que se guie e indiquen los pasos y fases a seguir para obtener los resultados deseados. Finalmente, se realizará un estudio con estadísticas de aciertos y fallos, falsos positivos y negativos, tiempos de entrenamiento y ejecución, costes económicos, hardware necesario y conclusiones, evaluando las implicaciones y viabilidad del proyecto., [EN] This project consists of designing, implementing, and validating an automatic visual inspection system for a piece classification and a system for detecting anomalies in distribution panel components and connections. To do this, different classifier models will be trained, validated, and tested with different neural network architectures in TensorFlow. Regarding the analysis of distribution panel components and connections, anomaly detection and object detention of the commercial software MVTec Halcon will be used. In addition, a Microsoft Visual Studio user interface, using C# language, will be designed, implemented, and validated, in which the steps and phases to obtain the desired results are guided and indicated. Finally, a study will be carried out with success and failure statistics, false positives and negatives, training and execution times, economic costs, necessary hardware, and conclusions, evaluating the implications and viability of the project.

[ES] Los controladores de los robots colaborativos habitualmente son cerrados. Permiten al usuario enviar al robot un conjunto de comandos predeterminados, pero no permite implementar formas más complejas de control. Por lo que el propósito de este proyecto, es realizar un control distribuido con robots UR3, donde parte del control se realice desde el propio robot, utilizando su interfaz y sus funciones, y la otra parte se realice mediante un PC externo, en este caso con lenguaje Python. De esta forma se aprovechan las funciones ya implementadas en el robot (cinematica, dinámica, etc) pudiéndolas ampliar con funciones propias del desarrollador. Se estudiara la manera de poder conectarse al sensor externo de fuerza y par del robot, sin necesidad de utilizar la interfaz del robot, y poder así leer sus valores. La parte fundamental del trabajo consistirá en la realización de una seria de experimentos para realizar un control coordinado de dos robots colaborativos UR3. El objetivo principal será comparar los 3 movimientos básicos del robot (MoveL , MoveJ y MoveP) para que en todos se pueda realizar un movimiento coordinado y posteriormente que ambos puedan transportar un objeto. Con el Movimiento MoveJ, se puede producir una mayor desviación para la coordinación de ambos robots, por lo que se va a realizar un control por bucle interior-exterior, el lazo interior que esta implementado por el fabricante del robot, es un control cerrado y limitado, y el lazo exterior será un control por velocidad con un regulador proporcional. Para el control por velocidad se utilizara el comando SpeedL del robot UR3, donde el robot maestro se moverá haciendo una trayectoria y el robot esclavo lo seguirá. Se estudiara el tiempo óptimo para conseguir una buena recepción y envió de datos entre los robots y el PC externo. Al ser este un tiempo mayor que el periodo de muestreo de los robots, puede causar una mayor desviación entre ellos, ya que este envío de datos se realizaría una menor cantidad de veces, por lo que se realiza un experimento donde se guardan las posiciones del maestro en un archivo de datos previamente, para así poder saber el robot esclavo la posición actual del maestro y su posición en el instante siguiente. Por último, se realiza un estudio del tipo de generador de trayectoria que tiene el robot UR3, así como la viabilidad de realizar un experimento basado en la inversa del generador de trayectoria, observando los tiempos entre las fases de velocidad, su velocidad y su aceleración. Para finalizar, se realizaran los planos de robot UR3, así como un presupuesto del proyecto., [EN] The collaborative robot controllers are usually closed source. It allow the user to send default commands to the robot, but not enable to implement more complex ways of control. Thus, the purpose of this project is to perform a distributed control using UR3 robots, where a part of the control be carried out by the robot itself, using its interface and functions, and the other side is realised using an external PC, in this case, in Python language. This way, we can benefit from the functions implemented at the robot (kinematic, dynamic, etc) and will extend it with developer own functions. Will be consider the way to connect to the external robot sensors of power and torque, without the need to use the robot interface, and this way can read its values. The essential part of the work will consist on the completion of a set of experiments to make a coordinated control of two collaborative UR3 robots. The main objective will be compare the tree basic robot movements (MoveL, MoveJ and MoveP) so that they can perform a coordinated movement and subsequently, that both may transport an object. The MoveJ movement may cause a greater deviation to the coordination of both robots. To avoid this, an internal-external loop control will be performed. The internal link implemented by the robot manufacturer is a closed and limited control. The external link will be a speed control with a proportional regulator. For the speed control will be use the SpeedL command of the UR3 robot, where the master robot will move performing a path, and the slave will follow it. I will study what is the optimal time to achieve a good sending and receiving data between the robots and the external PC. As a bigger time that the sampling period, this may result in a greater deviation between the robots, as the data sending would be performed a smaller number of times. Therefore, a experiment is realized, where we save the master robot positions in a data file, so that the slave robot may know the current position of the master robot and its position and the next moment. Finally, the path generator type of the UR3 robot is studied, just as the viability of doing an experiment base on the reverse of the path generator, monitoring the time between the speed stages, the current speed and its acceleration. To conclude, the UR3 robot drawings will be made, as well as a budget of the project.

[ES] En la actualidad existe un fuerte nivel de desarrollo dedicado al ámbito de los coches autónomos, los cuales poseen un mayor o menor grado de autonomía en función de la aplicación concreta. Estas aplicaciones poseen un punto común, ya que todas buscan ejecutarse con el mayor ahorro energético y de ancho de banda posible, siendo éste otro de los temas presentes hoy en día. Basándose en este enfoque, en el proyecto se lleva a cabo el desarrollo y la implementación práctica de un modelo que permita obtener los mejores resultados posibles de seguimiento de trayectorias con el mayor ahorro posible. Los mayores gastos de energía y consumo de red son producidos por el funcionamiento continuo de sensores, envíos de información y cálculos de computación, y la forma más fácil de reducirlo es disminuir la frecuencia con la que se llevan a cabo. De forma inversamente proporcional, la calidad de la respuesta obtenida es mayor cuanto más rápido funcionen todos estos elementos, por lo que el objetivo es buscar una solución de compromiso entre ambas situaciones. Para lograr un resultado favorable, se lleva a cabo un desarrollo por etapas, en cada una de las cuales se va mejorando la respuesta obtenida y minimizando los diferentes consumos. Las tres primeras se enfocan en el desarrollo de un modelo funcional básico, diseñando entre otros el controlador PI necesario. Las tres últimas en cambio, están enfocadas directamente en los objetivos mencionados, implementando un algoritmo de pure pursuit que permite una ejecución más natural de las trayectorias, un Filtro de Kalman Extendido para reducir los ruidos que afectan al modelo y, por último, convertir el controlador en uno multirate haciendo que funcione de forma lenta fomentando el ahorro, pero obtenga señales de control rápidas asegurando una solución óptima., [EN] Currently there is a strong level of development dedicated to the field of autonomous cars, these have a greater or lesser degree of autonomy depending on the specific application. These applications have a common point, since all of them seek to run with the greatest possible energy and bandwidth savings, this being another of the issues present today. Based on this approach, the project carries out the development and practical implementation of a model that allows obtaining the best possible trajectory tracking results with the greatest possible savings. The biggest costs of energy and network consumption are produced by the continuous operation of sensors, information sending and computational calculations, and the easiest way to reduce it is to reduce the frequency with which they are carried out. In an inversely proportional way, the quality of the response obtained is greater the faster all these elements work, so the objective is to find a compromise between both situations. To achieve a favourable result, a development is carried out in stages, in each of which the response obtained is improved and the different consumptions are minimized. The first three focus on the development of a basic functional model, designing, among others, the necessary PI controller. The last three, on the other hand, are focused directly on the objectives, implementing a pure pursuit algorithm that allows a more natural execution of the trajectories, an Extended Kalman Filter to reduce the noise that affects the model and, finally, convert the controller into one multirate so that it works slowly promoting savings, but get control signals that work fast ensuring optimum performance.

[ES] En este TFM se propone una estrategia de control en red para un vehículo autónomo a partir de la cual poder hacer frente a problemas típicos de red (retardos, pérdidas) garantizando ciertas prestaciones de control. Para ello se utilizarán estructuras de control multifrecuencia y basadas en predictor-observador., [EN] This FMP proposes a networked control strategy for an autonomous vehicle, this strategy has to deal with typical network problems (delays, losses) guaranteeing certain control features. For this purpose, multi-frequency control structures based on predictor-observer will be used.

[CA] Aquest Treball de Fi de Grau pretén desenvolupar el procediment per al disseny òptim d’una columna de destil. lació desbutanitzadora, situada a una refineria de petroli, per mitjà del simulador de processos químics Aspen HYSYS i utilitzant MATLAB com a motor de càlcul per a l’optimització. Es realitzen una serie de simulacions fent ús de l’algoritme genètic com a mètode d’optimització, de manera que entre totes aquestes es troba la millor solució, és a dir, la que resulta amb uns costos totals (CAPEX+OPEX) més baixos. Amb aquesta solució, es dissenya el sistema de control de la columna amb Aspen HYSYS en mode dinàmic, provant diverses configuracions per als llaços de control, amb la finalitat de controlar les composicions dels productes que ixen de la columna. Finalment, es realitza un estudi econòmic més complet per veure la rendibilitat del procés., [EN] This Graduation Final Project pretends to develop the optimal design procedure for a debutanizer distillation column, placed in an oil refinery, through the chemical process simulator Aspen HYSYS and using MATLAB as a calculation engine for the optimization. A series of simulations are carried out using the genetic algorithm as an optimization method, so that among all of these is found the best solution, that is, the one that results with the lowest total costs (CAPEX+OPEX). With this solution, it is designed the control system for the column with Aspen HYSYS in dynamic mode, testing several configurations for the control loops, in order to control the product compositions that leave the column. Finally, it is performed a more complete economic analysis to see the profitability of the process., [ES] Este Trabajo de Fin de Grado pretende desarrollar el procedimiento para el diseño óptimo de una columna de destilación desbutanizadora, situada en una refinería de petróleo, por medio del simulador de procesos químicos Aspen HYSYS y utilitzando MATLAB como motor de cálculo para la optimización. Se realizan una serie de simulaciones haciendo uso del algoritmo genético como método de optimización, de forma que entre todas éstas se encuentre la mejor solución, es decir, la que resulta con unos costes totales (CAPEX+OPEX) más bajos. Con esta solución, se diseña el sistema de control de la columna con Aspen HYSYS en modo dinámico, probando varias configuraciones para los lazos de control, con la finalidad de controlar las composiciones de los productos que salen de la columna. Finalmente, se realiza un estudio económico más completo para ver la rentabilidad del proceso.

[ES] El objetivo del proyecto es optimizar y automatizar una planta piloto para el escalado de un proceso de formación de microcápsulas de poliurea para detergentes y suavizantes. Para ello, se identificará los parámetros y equipos críticos que ayuden a la mejora de esta. Seguidamente, se implementará un automatismo para controlar las etapas del proceso a través de un PLC Siemens S7-300 y se registrarán en tiempo real los datos del proceso. Por último, se hará un balance económico de las mejoras y beneficios, así como de la justificación de la inversión., [EN] The objective of the project is to optimize and automate a pilot plant for scaling up a process for the formation of polyurea microcapsules for detergents and softeners. To do this, the critical parameters and equipment that help improve it will be identified. Next, an automation will be implemented to control the process stages through a Siemens S7-300 PLC and the process data will be recorded in real time. Finally, an economic balance of the improvements and benefits will be made, as well as the justification for the investment., [CAT] L'objectiu del projecte és optimitzar i automatitzar una planta pilot per a l'escalat d'un procés de formació de microcàpsules de poliurea per a detergents i suavitzants. Per a això, s'identificarà els paràmetres i equips crítics que ajuden a la millora d'aquesta. Seguidament, s'implementarà un automatisme per a controlar les etapes del procés a través d'un PLC Siemens S7‐300 i es registraran en temps real les dades del procés. Finalment, es farà un balanç econòmic de les millores i beneficis, així com de la justificació de la inversió.

[ES] En el presente proyecto se realizará una propuesta de implementación de la tecnología Blockchain en el sector industrial alimentario. En primer lugar, se hará un estudio de la trazabilidad y transparencia de los alimentos en la industria. Una vez obtenida esta información, se procederá al análisis y planteamiento de soluciones para llevar a cabo la implementación de la tecnología Blockchain. Luego de tener las diferentes posibilidades en cuanto a software se escogerá la solución más optima que cumpla con los requisitos tanto técnicos como económicos de ahorro., [EN] In this project, a proposal for the implementation of Blockchain technology in the food industrial sector will be made. First, there will be a study of the traceability and transparency of food in the industry. Once this information is obtained, we will proceed to the analysis and proposal of solutions to carry out the implementation of Blockchain technology. After having the different possibilities in terms of software, the most optimal solution that meets the technical and economic requirements of savings will be chosen.

This article examines different python-based codes to be run under PyNomo nomographer software to represent alignment charts or nomograms for formulas commonly used in sciences and engineering studies. PyNomo nomographer supports nine basic types of nomograms based on the format of the mathematical equation. The examined PyNomo codes cover the construction of the following types of nomogram: type 1, type 2, type 7, type 8, type 9, and type 10. Each PyNomo script includes some background and the underlying mathematics for the nomogram construction and how to implement each code into PyNomo software. Potential users can use these PyNomo codes, as template scripts, to customize and construct their own nomograms for a variety of technical applications. That is especially true since a considerable number of science and engineering equations fall into one of these covered nomogram types depending on the equation form involved. This research did not receive any specific grant from funding agencies in the public, commercial, or not-for-profit sectors. The authors declare that they have no known competing financial interests or personal relationships that could have appeared to influence the work reported in this paper. The authors declare the following financial interests/personal relationships which may be considered as potential competing interests: Please declare any financial interests/personal relationships which may be considered as potential competing interests here.

[ES] El objetivo de este TFM es el diseño del sistema de control y supervisión de una caldera de generación de vapor. Se trata de un proceso multivariable altamente acoplado que se utiliza como benchmark de control. Dado que no se dispone físicamente del proceso, este se simula dentro del propio PLC de control mediante la técnica SIL (Software in the Loop) a tiempo real. Esto quiere decir que el simulador del proceso calcula las salidas del proceso en un tiempo de muestreo establecido para comprobar el correcto funcionamiento del controlador diseñado. El controlador se implementa en un PLC S7-1500 que estará formado por controladores de tipo PID. Los parámetros del PID se ajustan mediante optimización usando un Algoritmo Genético implementado en Matlab/Simulink. Para visualizar el estado del proceso se diseñará un HMI en TIA Portal., [CAT] L'objectiu d'aquest TFM és el disseny del sistema de control i supervisió d'una caldera de generació de vapor. Es tracta d'un procés multivariable altament acoblat que s'utilitza com benchmark de control. Ja que no es disposa físicament del procés, aquest es simula dins del propi PLC de control mitjançant la tècnica SIL (Software-In-the-Loop) a temps real. Açò vol dir que el simulador del procés calcula les eixides del procés en un temps de mostreig establert per comprovar el correcte funcionament del controlador dissenyat. El controlador s'implementa a un PLC S7-1500 que estarà format per controladors de tipus PID. Els paràmetres del PID s'ajusten mitjançant optimització usant un Algoritme Genètic implementat a MATLAB/Simulink. Per visualitzar l'estat del procés es dissenyarà un HMI a TIA Portal., [EN] The objective of this TFM is the design of the control and supervision system of a steam generation boiler. It is a highly coupled multivariable process that is used as a control benchmark. Since the process is not physically available, it is simulated within the control PLC itself using the SIL (SoftwareIn-the-Loop) technique in real time. This means that the process simulator calculates the process outputs in a set sampling time to check the correct operation of the designed controller. The controller is implemented in a S7-1500 PLC that will be made up of PID-type controllers. The PID parameters are adjusted by optimization, using a Genetic Algorithm implemented in MATLAB/Simulink. To display the process status, an HMI will be designed in the TIA Portal.

[ES] Este Trabajo Fin de Máster consiste en el diseño e implementación de un sistema para automatizar un proceso industrial. Concretamente se diseñará, de un cargador de bandejas automático, tanto la parte eléctrica y mecánica, como la parte electrónica y automática. Este cargador que dispone de dos ejes lineales, ambos accionados por motores paso a paso, con dos reguladores que son controlados a través de un controlador EtherCAT., [CAT] Aquest Treball Fi de Màster consisteix en el disseny i l’implementació d'un sistema per a automatitzar un procés industrial. Concretament es presentarà el diseny tant per la part elèctrica i mecànica, com per la part electrònica i automàtica, d'un carregador de safates automàtic. Aquest carregador que disposa de dos eixos lineals, tots dos accionats per motors pas a pas, amb dos reguladors que són controlats a través d'un controlador EtherCAT., [EN] This Master's Degree Project consists in the design and implementation of a system to automate an industrial process. Specifically, an automatic tray loader will be designed, including the electrical and mechanical part, as well as the electronic and automatic part. This loader has two linear axes, both driven by stepper motors, with two drivers that are controlled with an EtherCAT controller.