real de un robot con articulaciones usando principios...

Información General

Nombre del Proyecto

Diseño e implementación de una plataforma HW-SW para el control de locomoción en tiempo real de un robot con articulaciones usando principios biológicos.

Fecha estimada del proyecto

Inicio:

Septiembre 2017

Término:

Agosto 2018

Disciplina(s)

Área Disciplina

Ingeniería y Tecnología Ciencias Computacionales

Protocolo

Descripción del problema:

¿Por qué se hace esta propuesta?:

La robótica evolutiva (RE) es una sub-área que nace de la unión de dos grandes campos, la inteligencia artificial (IA) y los robots completamente autónomos. Uno de los principales objetivos de la RE se centra en el desarrollo de métodos automáticos para la creación de controladores de robots autónomos inteligentes. De tal manera que no se requiera una programación directa por parte de los seres humanos. La idea principal de la RE es que a través de un proceso evolutivo se pueda lograr la generación de sistemas de control para robots de tal manera que sean capaces de interactuar con el ambiente sin la intervención humana. La principal ventaja de estos métodos de diseño es que algún día podrán ser utilizados para producir controladores de robots que sean capaces de funcionar de manera autónoma en entornos no accesibles para los seres humanos. Recientemente en la literatura se ha tratado la implementación de este tipo de esquemas de generación automática de controladores para la locomoción en robots con articulaciones. Este tipo de mecanismo son basados en principios biológicos visto en los animales. No es de sorprender que muchas de las estructuras de varios robots sea inspirada directamente de la morfología de los animales, tal es el caso de los robots serpiente, robots cuadrúpedos, los robots humanoides. El control de algunos tipos de locomoción, por ejemplo, requiere de patrones rítmicos coordinados. Estos necesitan ser sintonizados correctamente para satisfacer múltiples requerimientos como: la capacidad de generar el movimiento hacia adelante, un bajo consumo de energía, mantener el equilibrio mientras se adapta al terreno posiblemente complejo (terreno desigual, obstáculos), y al mismo tiempo que permite la modulación de la velocidad y dirección. En los animales vertebrados, un elemento esencial del controlador de locomoción es el generador de patrones centrales Central Pattern Generator-CPG), ubicado en la médula espinal. El CPG es un circuito neuronal capaz de producir patrones de coordinación para una actividad rítmica en un lazo abierto, es decir, sin aportes rítmicos en la retroalimentación o de los centros de control superior. El grupo de trabajo involucrado en esta investigación ha desarrollado arquitecturas específicas y simplificadas de locomoción basada en CPGs bajo el paradigma de la ingeniería neuromórfica utilizando el hardware reconfigurable como medio de implementación. Así mismo, se trabajará en la creación de interfaces cerebro-máquina con la finalidad de poder dan comandos al control de locomoción. Si bien estos sistemas son parte de los esfuerzos de una comunidad de investigación a nivel mundial, el desarrollo propuesto es innovador dado que busca que el hardware neuronal, sistema masivamente paralelo, sea flexible y capaz de reprogramarse a fin de emular el proceso de aprendizaje. El proyecto traerá no solo un conocimiento más profundo de los modelos de locomoción existentes en situaciones prácticas, también potencialmente servirá como un acelerador tecnológico para mejorar y desarrollar sistemas de cómputo innovadores inspirados en el funcionamiento, capacidades y arquitecturas biológicas.

¿Cuál es la necesidad que se pretende resolver?: Los esfuerzos previos hacia el desarrollo de hardware neuromórfico se basan principalmente en el uso de dispositivos analógicos dada su naturaleza no-lineal, inherente al procesamiento neuronal, y el potencial bajo consumo de energía que ofrecen. En comparación con los sistemas neuronales biológicos, muchos diseños analógicos son extremadamente rápidos, pero poseen pocas unidades y/o conexiones y no satisfacen las demandas de escalabilidad y adaptabilidad de la infraestructura de cómputo. Recientemente se han incorporado circuitos digitales a fin de proporcionar flexibilidad y escalabilidad a las implementaciones analógicas puras, sacrificando la densidad. La plausibilidad de implementación digital está relacionada a la disponibilidad de dispositivos reconfigurables los cuales han probado ser una buena opción para hacer prototipos e implementar sistemas neuromórficos, ya que permite definir arquitecturas de gran complejidad (paralelismo masivo, procesamiento jerárquico) como se mostró en la propuesta de proyecto antecedente. La mayoría de los modelos propuestos en la literatura son incompatibles bajo un marco de cómputo numérico distribuido adaptativo y son de facto incompatibles con implementaciones directas en hardware. Por tanto nuestro interés es avanzar hacia la definición de un marco de computación neuronal descentralizado de grano fino y adaptativo que pueda derivar en implementaciones de hardware neuromórfico cognitivo con plausibilidad biológica. La naturaleza del hardware reconfigurable permite potencialmente implementar mecanismos de adaptación, plasticidad y aprendizaje en un chip, difíciles de lograr en una implementación puramente analógica. Adicionalmente, la necesidad de crear medios de comunicación entre el hombre y las máquinas de manera natural maximizando la transferencia de información del cerebro a la máquina de la forma más veloz posible sigue latente. Sin embargo, ésta es aún área de investigación poco explorada y por tanto un campo fértil de trabajo que se pretende explorar en esta propuesta de proyecto.

Motivación para atenderlo ¿Existe o existió otro proyecto que se ocupe(o) de un problema similar?:

Los CPGs son circuitos neuronales encontrados en animales invertebrados y vertebrados que pueden producir patrones rítmicos de una actividad neuronal sin recibir como entrada un patrón rítmico. El término central indica que no es necesaria la entrada de retroalimentación para generar los patrones rítmicos. Los CPGs son la base de muchas actividades rítmicas fundamentales como la masticación, la respiración y la digestión. También, los CPGs son los bloques de construcción fundamental para los circuitos neuronales del aparato locomotor, tanto en los animales invertebrados y vertebrados. En la literatura, hay varias características interesantes que hacen a los modelos basados en CPGs útiles para el control de locomoción en robots como una alternativa a los métodos basados en máquinas de estados finitos, generadores de onda seno, trayectorias de referencia pre grabados o leyes de control heurísticas. Algunas propiedades interesantes presentes en los CPGs son: (i) Robustez frente a las perturbaciones, la finalidad de los modelos CPGs es mostrar un sistema que vuelve rápidamente a su comportamiento rítmico normal después de perturbaciones transitorias en las variables de estado. (ii) Los CPGs son adecuadas para la aplicación distribuida, debido a que el control de los módulos se reduce por la auto coordinación causada por la topología de la red, lo que podría ser interesante para los robots modulares, y los robots reconfigurables. (iii) Los modelos basados en CPGs suelen tener pocos parámetros de control los cuales permiten la modulación de la locomoción, por ejemplo, la velocidad y la dirección o incluso el tipo de marcha. Un modelo de CPG aplicado correctamente reduce la dimensionalidad del problema de control de tal manera que los controladores de alto nivel (o algoritmos de aprendizaje) no es necesario que produzcan directamente las señales rítmicas para la locomoción, sino sólo las señales de modulación. Esta es una de las características más interesantes del comportamiento de los CPGs. Relacionado con esto, los modelos CPG se caracterizan por producir modulaciones estables de las trayectorias incluso cuando los parámetros de control han cambiado abruptamente. (iv) Los CPGs son ideales para integrar las señales de retroalimentación sensorial que puede ser añadidas en términos de acoplamiento de las ecuaciones diferenciales. (v) Los modelos de CPGs generalmente ofrecen un buen sustrato para algoritmos de aprendizaje y de optimización. Por último, en los años recientes, el modelo computacional de los CPGs ha demostrado la utilidad de esta teoría en el desarrollo de sistemas de control de locomoción autónoma, un ejemplo son los robots con articulaciones que caminan donde el control se encuentra distribuido por todo el cuerpo. Por lo tanto, los CPG son un ejemplo importante de procesamiento distribuido. Por otro lado, una interfaz cerebro-maquina (BMI, del inglés brain-machine interface) es un dispositivo que permite establecer una comunicación entre el cerebro (por medio de su actividad eléctrica) y el mundo externo, sin la ayuda de los nervios periféricos o de la actividad motora. El propósito es convertir las intenciones del usuario en acciones. El reto, en términos neurocientíficos, es descifrar el patrón y el lenguaje de todas estas conversaciones simultáneas. En otras palabras, poder “leer la mente” a partir de la actividad eléctrica de grupos de neuronas para poder mandar comandos de locomoción al robot.

Beneficiarios: ¿A quién beneficiará los resultados de este posible proyecto? Se pretende que en la última parte del proyecto de investigación se realice la transferencia de la solución tecnológica la cual consistirá en un sistema para la generación de patrones de locomoción de manera automática. También se presentará dicho sistema a las empresas de robótica móvil nacionales e internacionales. Adicionalmente, se espera que este trabajo contribuya en el conocimiento tanto de la róbotica como de la biología, aportando nuevo texto científico a materias como electronica evolutiva, algoritmos evolutivos, etc.

Metodología: ¿Qué “rutas” piensan seguir en su investigación?

En el presente trabajo el problema de la generación de patrones centrales es abordada desde la perspectiva de los osciladores no lineales acoplados. Nuestro interés se centra principalmente en el diseño de una red de osciladores y su configuración para la generación de distintos patrones rítmicos. Las redes neuronales juegan un papel importante en este campo de investigación dado que ofrecen la posibilidad de implementar dinámicas no lineales como las que se derivan de los fenómenos naturales a través de la paralelización, usando circuitos analógicos o digitales programables. La metodología para abordar este proyecto se divide en tres fases, las cuales se presentan a continuación.

1. Modelo CPG para la locomoción

(d) Implementación software del modelo de CPG

(e) Modelado del CPG

(f) Diseño de la red de CGS

(g) Implementación software de la red de CPGs

(h) Simulación de la red y análisis de resultados

(i) Modelado de la red de CPGs

(j) Validación del modelo

2. Implementación hardware empotrada

(a) Abstracción de los bloques básicos del CPG

(b) Descripción del modelo CPG en un lenguaje de descripción de hardware (HDL)

(c) Simulación y análisis de resultados de la red CPG

(d) Implementación de la red en plataforma FPGA y análisis de resultados

(g) Análisis de resultados del proceso de síntesis

3. Control de alto nivel: percepción visual (PV) y interfaces cerebro-máquina(C-M)

(a) Análisis a los modelos para PV

(b) Diseño de la interface PV

(c) Análisis a los modelos para el diseño de interfaces cerebro-máquina (C-M)

(d) Diseño de la interface C-M

(e) Implementación software del modelo la interface PV y C-M

(f) Simulación del modelo y análisis de resultados

Descripción del problema:

En el presente trabajo el problema de la generación de patrones centrales es abordada desde la perspectiva de los osciladores no lineales acoplados. Nuestro interés se centra principalmente en el diseño de una red de osciladores y su configuración para la generación de distintos patrones rítmicos. Las redes neuronales juegan un papel importante en este campo de investigación dado que ofrecen la posibilidad de implementar dinámicas no lineales como las que se derivan de los fenómenos naturales a través de la paralización, usando circuitos analógicos o digitales programables. Para el desarrollo del proyecto se realizarán las siguientes etapas las cuales en ciertas se traslaparán:

• Diseño de esquema de locomoción basado en CPG Duración: 3 meses Se definirá un modelo basado en CPG y la interconexión red como base para la generación de patrones centrales. Como primer paso, se continuará con la revisión del trabajo relacionado sobre los CPGs y sus aplicaciones. Posteriormente se hará un análisis de los modelos resaltando sus ventajas y desventajas. En seguida se seleccionará el modelo de oscilador a implementar durante este trabajo. A continuación, se realizará la implementación software del oscilador en Matlab y se diseñará el modelo de la red de osciladores, junto con su implementación software. Se buscarán las topologías para la generación de los diferentes patrones por separado y se fusionarán en una sola. Una vez implementada la red de osciladores se hará la simulación y el análisis de los resultados bajo diferentes condiciones: topología, valores en los parámetros, etc. En seguida, con base a los datos obtenidos se realizará el modelado de la red buscando predecir su comportamiento según la variación de las condiciones y poder realizar patrones bajo una sola topología de la red. Por último, se probará el modelo obtenido mediante la simulación e implementación hardware.

• Implementación Hardware empotrada Duración: 5 meses Implementación hardware del modelo base CPG para la locomoción. Como primera actividad en esta fase, se definirán los bloques hardware básicos del CPG y el diseño de la red de CPG. Para el diseño de los bloques se analizarán el tipo de operaciones del modelo, forma de representación de las variables, tipo de aritmética, implementación de funciones no lineales, nivel de paralelismo, densidad computacional, análisis de error, tipo de reconfigurabilidad necesaria, escalabilidad de la red. Una vez hecho el análisis, se realizará la codificación del modelo y de la red en un lenguaje de descripción de hardware (VHDL). En seguida, se hará la simulación del diseño y un análisis de los resultados, comparando los resultados obtenidos con la implementación software. Validado el diseño, se hará la síntesis del diseño y su prueba en una plataforma FPGA. En seguida se hará la abstracción para la integración de la percepción visual y la locomoción. El proceso de diseño será el mismo descrito anteriormente. Por último, se hará la integración de los dos módulos en una sola arquitectura. Se analizarán los resultados obtenidos de la implementación en hardware comparándolos con los resultados de la implementación software. La plataforma hardware para propósito de prueba será una Spartan-3 de la compaña Xilinx. Además, en este paso se realizará un análisis cuantitativo de los resultados obtenidos en el proceso de síntesis de la arquitectura propuesta.

• Control de alto nivel: Interface cerebro-máquina Duración: 4 meses Una interface para la integración del modelo de PV y la combinación de la Interface C-M y la generación de patrones se estudiará a fin de lograr tareas orientadas a la locomoción. El módulo realizará la integración de diversos mapas de información y entonces configurar la red de CPGs para generar los patrones rítmicos según el resultado del proceso. En esta etapa se analizarán los modelos basados en interfaces C-M y sus aplicaciones enfocadas a la locomoción. Una vez definido el modelo, se realizará la implementación software y se analizarán los resultados obtenidos. Posteriormente, se hará la integración del módulo y el generador de patrones rítmicos. Por último, se realizará un análisis del efecto de la integración de la información en la generación de patrones rítmicos.

¿Qué técnicas o herramientas se piensa utilizar en dicho proyecto? Para cada etapa del proyecto sea realizará los siguiente: En la primera etapa se realizará un análisis detallado, bajo una perspectiva hardware, de modelos neuronales de locomoción y percepción recientes. Se codificarán modelos basados en CPGs para examinarlos bajo simulaciones y elucidar sus propiedades para determinar las condiciones bajo las cuales es posible modificar sus parámetros manteniendo la estabilidad dinámica del CPGs. Los bloques básicos, las primitivas motoras, serán implementadas como sistemas dinámicos y deben exhibir un conjunto de propiedades interesantes tales como la habilidad de producir movimientos discretos y periódicos y la posibilidad de ser modulados en tiempo real. Se desarrollará un mecanismo para integrar información visual básica generar movimientos más complejos a partir de movimientos periódicos básicos en el contexto de comportamientos orientados a tareas.

En la segunda etapa las arquitecturas neuromórficas se derivarán de abstracciones y adaptaciones de los principios subyacentes del procesamiento neuronal y los mecanismos de plasticidad soportados en los modelos seleccionados. Los circuitos neuromórficos previstos se compondrán de varios componentes de procesamiento neuronal que exploten la naturaleza espacial de los modelos con un esquema de comunicación mediante pulsos para derivar implementaciones eficientes. Adicionalmente estos módulos deben ser apropiados para el aprendizaje, parámetros de control que pueden ser ajustados, y adecuados para ser combinados en diversas formas, de forma concurrente y secuencial, a fin de generar movimientos más complejos.

Finalmente, la tercera etapa, incluirá el diseño e implementación de la interface cerebro-máquina para generar lo comandos de locomoción El proceso de diseño incluirá simulaciones software en computadoras de escritorio, simulación de modelos en lenguajes de descripción de hardware e implementación en FPGAs. Se realizarán experimentos de comportamientos orientados a tareas en una plataforma robótica real (hexápodo) provista de capacidades cómputo espacial basado en FPGA para el procesamiento en tiempo real.

Cadena de valor: “Cadena de valor es una proposición, ordenada lógicamente, de aquellas actividades que generan valor añadido a la investigación y a los beneficiarios de dicha investigación, así como de los productos que cuentan con valor agregado”.

Para Descripción

Para el país

De acuerdo al Plan Nacional de Desarrollo (PND) se espera contribuir en la meta de un México con Educación de Calidad, permitiendo garantizar un desarrollo integral de todos los mexicanos así como contar con la creación de nuevo capital humano preparado.

Para la región

Se pretende impactar directamente en el desarrollo científico, tecnológico y la innovación para el progreso económico y social. Lo anterior, contribuyendo en la formación y fortalecimiento de capital humano, además, de promover la creación de nuevos grupos y redes de colaboración con organismos nacionales e internacionales. Por otra parte, de acuerdo al Programa Especial de Ciencia, Tecnología e Innovación 2014-2018 (PECiTI)

Para la institución

El principal impacto será relacionado con los estudiantes de la ya que permitirá brindar asesorías, tutorías y dirige tesis de estudiantes de la Licenciatura en ingeniería en Telemática de la Facultad de Ingeniería y Ciencias (FIC) involucrados con las LGAC.

Para los otros beneficiarios

Todas las empresas dedicadas a la robótica móvil podrán utilizar una solución tecnológica la cual consiste en un sistema para la generación de patrones de locomoción de manera automática.

Para su área de conocimiento

Se espera contribuir en los avances de la inteligencia artificial, principalmente en el campo de robótica evolutiva. Ayudando a la generación de nuevos patrones de locomoción inspirados completamente en principios biológicos.

Viabilidad

Persona Proyecto Actividad

Dr. José Hugo Barrón Zambrano

Sistemas cognitivos neuromórficos en un chip: Implementación de principios de percepción-locomoción Fondo Sectorial Investigación Básica SEP-CONACYT (2015-2016)

Diseño de diversas arquitecturas hardware basadas en cómputo reconfigurable. Estas arquitecturas toman inspiración biológica. Principalmente se abordan problemas de visión por computadora y locomoción.

Dr. Alan Díaz Manríquez

Aceleración de convergencia en Algoritmos Evolutivos Multiobjetivo Prodep (2015-2016)

Análisis comparativo diferentes meta modelos existentes en la literatura especializada. Diseño e implementación de diferentes algoritmos evolutivos con énfasis en la aceleración de convergencia.

M.I. José Ramón Martínez Angulo

Disparador electrónico remoto para cámara RicoH GR, montada en un UAV (vehículo aéreo no tripulado) para estudio de fotografía Aérea y generación de cartografía, para empresa CIVIS Ciudad Victoria.

Se desarrolló un sistema electrónico autónomo de para un disparador de cámaraRicoh GR usando salida de PixHawk PX4. El diseño del case del UAV para la instalación de servomotores para las alas (Dirección y control), la conexión y desarrollo de interface para control de disparo de cámara a través de sistema “Arduino” y GPS

Dr. Juan Carlos Elizondo Leal

Minería de datos educacional: Determinación del impacto de la violencia social en la deserción escolar en la educación básica Prodep (2015-2016)

Implementación de técnicas estadísticas avanzadas y de minado de datos para establecer la correlación entre la violencia social y el nivel de deserción de los estudiantes de nivel básico en el estado de Tamaulipas.

Objetivos

Objetivo General:

Explorar modelos para la generación de patrones rítmicos para la locomoción y su implementación embebida en hardware. El modelo permitirá múltiples modos de andar con la finalidad de tener una locomoción de acuerdo a las condiciones externas del medio.

Objetivos específicos:

Obtener un modelo basado en CPG y la interconexión red como base para la generación de patrones centrales.

Implementación del modelo CPG en una plataforma HW-SW genérica y se sintonizará de manera automática para el control de locomoción en tiempo real.

Diseñar e implementar un modelo para la integración de la percepción visual y la generación de patrones con la finalidad de lograr tareas orientadas a la locomoción.

Integrantes del Cuerpo Académico

Integrantes:

Persona Representante ( Líder )

Dr. José Hugo Barrón Zambrano Representante

Dr. Alan Díaz Manríquez

M.I. José Ramón Martínez Angulo

Dr. Juan Carlos Elizondo Leal

Actividades del Cuerpo Académico

Actividades del CA

Actividad.- Diseño de esquema de locomoción basado en CPG

Fecha de inicio.- Septiembre 2017 Fecha de término.- Diciembre 2017

Objetivo específico de esta actividad.-

Obtener un modelo basado en CPG y la interconexión red como base para la generación de patrones centrales.

Integrantes que realizarán la actividad.-

Dr. José Hugo Barrón Zambrano Dr. Alan Díaz Manríquez M.I. José Ramón Martínez Angulo Dr. Juan Carlos Elizondo Leal

Tipo Categoría Recurso Descripción Fuente

financiadora Monto

solicitado

Recursos Disponibles

Equipo de laboratorio

Impresora 3D

Una impresora 3D es una máquina capaz de realizar réplicas de diseños en 3D, creando piezas o maquetas volumétricas a partir de un diseño hecho por ordenador, descargado de internet o recogido a partir de un escáner 3D. Surgen con la idea

SEP-PROMEP

NA

de convertir archivos de 2D en prototipos reales o 3D. Comúnmente se ha utilizado en el prototipado o en la prefabricación de piezas o componentes. La principal función de la impresora es para la construcción de la plataforma robótica.

Recursos que solicita

Consumibles menores

Material para impresora 3D,

Material necesario para que la impresora pueda realizar los modelos. Este material está compuesto por un polímero que permite ser moldeado para la construcción de diferentes modelos. Los Filamentos 3D son el Consumible de las Impresoras 3D, como lo es la tinta en la impresión tradicional. Por supuesto, que el Consumible para Impresoras 3D que se use depende del producto que se quiera obtener en la Impresión 3D. Hoy en día la mayoría de las Impresoras 3D de uso personal y, buena parte, de las de uso comercial usan Filamentos Pla y Filamentos Abs. El ABS se usa para crear piezas de lego, componentes de automóviles y aviones, carcasas de productos y otro gran número de aplicaciones.

SES-PROMEP

$40,000.00



Sistema empotrado

Para la construcción de la plataforma de prueba a la medida, se utilizará la impresora 3D. Sin embago, es necesario dotar al diseño de un sistema en cual se pueda llevar a cabo el procesamiento de los algoritmos, en este sentido se pretende adquirir un sistema empotrado con capacidades de cómputo adecuadas para la plataforma de pruebas.

SES-PROMEP

$10,000.00


Equipo de Cómputo

Servidor Uno de los principales problemas en el uso de simuladores software para realizar pruebas de los algoritmos de IA se presentan en la capacidad de computo requerido. Adicionalmente, cuando se requieren emular procesos complejos como el cerebro humano o comportamientos sociales, las capacidades de los equipos de cómputo que se requieren son cada vez mayores. Por otra parte, los mecanismos que se desean emular son demasiado costosos como para realizar dichas pruebas en robots reales, es por esta razón que se requiere realizar a nivel de software. Por ejemplo, encontrar los pesos para los generadores de patrones centrales, requieren la ejecución de algoritmos de optimización, los cuales requieren altas demandas computacionales.

SES-PROMEP

$40,000.00

Actividades del CA

Actividad.- Implementación de hardware empotrado

Fecha de inicio.- Enero 2018 Fecha de término.- Febrero 2018


Implementación del modelo CPG en una plataforma HW-SW genérica y se sintonizará de manera automática para el control de locomoción en tiempo real. Integrantes que realizarán la actividad.-



financiadora Monto

solicitado

Recursos Disponibles

Hardware Tarjeta de protitipado FPGA Nexys 4

Es una plataforma de desarrollo de circuito digital lista para usar. Además, está diseñada para introducir aplicaciones industriales adicionales al entorno del aula. Con su gran FPGA de alta capacidad (Número de pieza de Xilinx XC7A100T-1CSG324C) y la colección de USB, Ethernet y otros puertos, el Nexys4-DDR puede albergar diseños que van desde circuitos combinacionales introductorios a potentes procesadores integrados

Donado NA

Recurso que solicita


Robots Bipedos, Cuadrupedos y Hexapodos (1 de cada uno)

Los animales son capaces de moverse en diferentes ambientes a través de la generación de patrones rítmicos, los cuales deben ser sintonizados de manera correcta para satisfacer diversos requerimientos. Esos mismos patrones puede ser replicados y utilizados para el desarrollo de mecanismos de control en robots con extremidades. En este sentido dentro de la propuesta se están solicitando también robots con diferentes números de extremidades, esto con el fin de implementar diversos esquemas control de locomoción basados en CPG (Central Pattern Generators). El CPG es un circuito neuronal capaz de producir patrones de coordinación para una actividad rítmica en un lazo abierto, es decir, sin aportes rítmicos en la retroalimentación o de los centros de control superior. El diseño de esquemas de control basados en CPGs para el control de locomoción ha sido difícil ya que la simulación de un modelo simple de una red neuronal requiere una

SES-PROMEP

$100,000.00

potencia de cálculo significativo que excede la capacidad de los microprocesadores embebidos de propósito general. Por lo cual es necesario buscar implementaciones en arquitecturas empotradas alternativas de los CPGs para afrontar este reto.

Actividades del CA

Actividad.- Control de alto nivel: Interface cerebro-máquina

Fecha de inicio.- Marzo 2018 Fecha de término.- Agosto 2018


Diseñar e implementar un modelo para la integración de la percepción visual y la generación de patrones con la finalidad de lograr tareas orientadas a la locomoción.

Integrantes que realizarán la actividad.-



financiadora Monto

solicitado



Cámara EDVS

Las cámaras tradicionales ven el mundo como una serie de imágenes. Sin embargo, estos conjuntos de imágenes contienen enormes cantidades de información redundante, desperdiciando gran cantidad de memoria, además de volverse complejo su procesamiento. Las cámaras EDVS funciona como la retina del ojo humano, en la cual en lugar de desperdiciar imágenes enteras, en estas solo se transmite los cambios locales en los pixeles, causados por el movimiento de una escena. Se desea integrar este tipo de cámaras en los robots construidos con la finalidad de permitir realizar tareas de búsqueda y exploración en la plataforma.

SES-PROMEP

$70,000.00



Sensor de ondas cerebrales, Sistema inalambrico EEG con 14 canales (2).

Parte del desarrollo de este proyecto es la creación de interfaces cerebro-máquina para el control de plataformas robóticas. El fin de una interfaz cerebro-máquina es comunicar usuario y una máquina sin requerir ningún tipo de actividad articular, siendo esta la principal característica diferenciadora con el resto de interfaces hombre-máquina. La filosofía de funcionamiento es la siguiente: la interfaz será la encargada de enviar una señal a partir de la actividad cerebral del usuario hacia un dispositivo externo que será el encargado de ejecutar una determinada acción. Para el desarrollo de las interfaces se plantea el uso de un método no invasivo. Este tipo de métodos limitan el impacto de la adquisición de la señal sobre el usuario realizando una toma de señales desde el exterior de la cabeza del usuario. Uno de los métodos no invasivos más utilizados para la implementación de interfaces cerebro-máquina es la electroencefalografía (EEG - Electroencephalography), consistente en la colocación de electrodos directamente sobre el cuero cabelludo con ayuda de un gel o líquido conductor, lo que no proporciona una resolución espacial muy elevada ya que las medidas que se tomen corresponderán a la actividad eléctrica de una zona de la superficie del cerebro relativamente grande.

SES-PROMEP

$40,000.00

Resultados que espera obtener su proyecto de Cuerpo Académico

Resultados:

Producto de Calidad Cantidad

- Artículos en revista indexada 2

- Tesis de nivel Licenciatura 1

- Prototipo 1

real de un robot con articulaciones usando principios...

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