Capítulos (Arquitectura y Tecnología de Computadores)

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A comprehensive Bird ecosystem monitorization and analysis tool from sound recognition using Machine Learning
(Springer, 2024-08) Vena Campos, Jesús; Muñoz Saavedra, Luis; Luna Perejón, Francisco; Universidad de Sevilla. Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores; Universidad de Sevilla. TEP108: Robótica y Tecnología de Computadores
This project aims to develop a system for bird identification based on their songs, targeting ecosystem researchers, ornithologists, and nature enthusiasts. The system integrates the BirdNet model to process bird audio for continuous monitorization. It incorporates automatic mechanisms to record the audio from a capture device, pass it to the Machine Learning model, and store the data for later access and analysis. The system features a graphical interface via a web application, enhancing the user experience and presenting data in a clear format. The interface displays analyses in a table format with dates and times, and it offers dynamic statistics and charts that update with new analyses and data. This application can be scaled to contribute to the creation of a distributed system that collects data from broader ecosystems. As it is based on a widely used machine learning model, it can be integrated with other utilities that make use of this model.
A computational approach to a neuromorphic sequential memory bio-inspired on the Hippocampus and Entorhinal Cortex formation
(Springer, 2024-08) Casanueva Morato, Daniel; Ayuso Martínez, Álvaro; Pérez-Peña, Antonio Manuel; Domínguez Morales, Juan Pedro; Jiménez Moreno, Gabriel; Universidad de Sevilla. Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores; Ministerio de Ciencia e Innovación (MICIN). España; Universidad de Sevilla. TEP108: Robótica y Tecnología de Computadores
The brain is considered one of the most powerful and efficient machines in existence. This is why neuromorphic engineering is trying to mimic biology to develop new systems that incorporate these superior capabilities. Within this field, bio-inspired learning and memory systems are still a challenge to be solved, and this is where the hippocampus and entorhinal cortex is involved. This brain formation acts as a short-term memory capable of learning by self-association of memories from different sources of information. In this work, we propose a fully functional bio-inspired spike-based hippocampus and entorhinal cortex sequential memory system capable of learning memories, recalling individual and sequential memories from a single fragment, and forgetting them. This model has been implemented on SpiNNaker using Spiking Neural Networks, and a set of experiments were performed to demonstrate its correct operation. This model will pave the road for the development of future more complex neuromorphic systems with a large amount of applicability.
A feedback sensor based on spiking neural networks for real-time robot adaption
(Springer, 2024-08) López Osorio, Pablo; Pérez Peña, Fernando; Domínguez Morales, Juan Pedro; Universidad de Sevilla. Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores; Ministerio de Ciencia e Innovación (MICIN). España; Universidad de Sevilla. TEP108: Robótica y Tecnología de Computadores
In recent years, it has been observed how the locomotion systems of vertebrate animals serve as inspiration to enhance the performance of robotic systems. These animal systems are characterized by their ability to adapt to environmental changes detected by their biological sensors. With this model in mind, our objective is to replicate this adaptability in robotics through the use of a Central Pattern Generator (CPG). We present an advanced robotic system based on Spiking Neural Networks (SNNs), implemented in both Spinnaker and Field Programmable Gate Arrays (FPGAs). This system is capable of modifying its locomotion pattern based on information provided by Force Sensitive Resistors (FSRs). Our experiments demonstrate that this platform can adapt in real-time to the terrain in which it operates.
A Smart Electric Wheelchair Using UPnP
(Springer, 2006) Cascado Caballero, Daniel; Vicente Díaz, Saturnino; Sevillano Ramos, José Luis; Amaya Rodríguez, Claudio Antonio; Linares Barranco, Alejandro; Jiménez Moreno, Gabriel; Civit Balcells, Antón; Universidad de Sevilla. Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores; Ministerio de Ciencia y Tecnología (MCYT). España; Universidad de Sevilla. TEP-108: Robótica y Tecnología de Computadores Aplicada a la Rehabilitación
People with disabilities in general, and wheelchair users in particular, are one of the groups of people that may benefit more from Ambient Intelligent (AmI) Systems, enhancing their autonomy and quality of life. However, current wheelchairs are usually not equipped with devices capable of accessing services in AmI environments. In this paper, we describe how an electric wheelchair is equipped with an UPnP based module that allows the integration in AmI systems.
Adaptación de prácticas de laboratorio presenciales a no presenciales debido a la COVID-19: Descripción, análisis y evaluación de una propuesta fallida
(Dykinson, 2021) Gutiérrez Galán, Daniel; Durán López, Lourdes; Domínguez Morales, Juan Pedro; Ríos Navarro, José Antonio; Universidad de Sevilla. Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores; Vico Bosch, Alba; Vega Caro, Luisa; Buzón García, Olga; Universidad de Sevilla. TEP108 : Robotica y Tecnología de Computadores
Adaptando ABP en las prácticas de laboratorio de Robótica Industrial para buscar el alineamiento con la práctica laboral
(Dykinson, 2021) Ríos Navarro, José Antonio; Durán López, Lourdes; Gutiérrez Galán, Daniel; Domínguez Morales, Juan Pedro; Universidad de Sevilla. Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores; Castro León, Elke; Universidad de Sevilla. TEP108 : Robotica y Tecnología de Computadores
Algoritmos de modelado y calibración de un prototipo de termociclador para PCR
(3ciencias, 2020-04) Montes-Sánchez, Juan Manuel; Jiménez Fernández, Ángel Luis; Vicente Díaz, Saturnino; Universidad de Sevilla. Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores; Vitro Group; Control of Biomedical Embedded Robotics S.L.; Universidad de Sevilla. TEP108: Robótica y Tecnología de Computadores
La reacción en cadena de la polimerasa (PCR) se apoya hoy en día en el uso de termocicladores: dispositivos capaces de realizar ciclos de temperatura rápidos y precisos. En este trabajo se ha desarrollado una técnica de calibración para un prototipo de termociclador, así como un modelado lineal por tramos, y se ha medido su impacto en la reducción de errores. La técnica es replicable de manera semiautomática de cara a una futura producción en serie del termociclador. Los resultados en la implementación han logrado reducir el error a valores en torno al 1%.
Application of Cellular Automata Algorithms to the Parallel Simulation of Laser Dynamics
(John Wiley & Sons, Inc., 2008) Guisado Lizar, José Luis; Jiménez Morales, Francisco; Guerra, J.M.; Fernández, F.; Universidad de Sevilla. Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores
In this chapter we review the use of a biologically inspired heuristic technique— cellular automata (CA)—as a problem solver for one of the most paradigmatic complex systems: the laser. CAs are a class of mathematical system that can be used to model spatiotemporal phenomena, characterized by the discreteness of all of its variables: space, time, and normally state variables. An important property of CAs is their intrinsic parallel character. Therefore, they are specially well suited to be implemented very efficiently on parallel computers.
Clasificación de posturas mediante uso de redes neuronales y dispositivo IOT
(3ciencias, 2022-02) Montes-Sánchez, Juan Manuel; Luna Perejón, Francisco; Durán López, Lourdes; Vázquez Baeza, Alberto; Beasley Bohórquez, Isabel; Sevillano Ramos, José Luis; Universidad de Sevilla. Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores; Universidad de Sevilla. TEP108: Robótica y Tecnología de Computadores
El tiempo que la población pasa sentada ha aumentado en las últimas décadas debido al incremento del uso del ordenador personal. Paralelamente, también han aumentado las dolencias musculoesqueléticas. Gran parte de estas son consecuencia directa de pasar largos periodos sentados en posturas estáticas. En este trabajo se ha desarrollado un sistema IoT de monitorización de la postura, consistente en un asiento equipado con 6 sensores de fuerza resistivos (FSR). La información de los sensores es clasificada por una red neuronal entrenada mediante técnicas de aprendizaje automático para diferenciar entre 7 posturas; 6 de ellas consideradas de mayor riesgo de causar dolencia. Se han recogido datos de 12 participantes y se han evaluado diferentes modelos de red neuronal en busca de la mayor efectividad de la red. El mejor modelo obtenido tiene una precisión media del 81% y consiste en dos capas ocultas de 128 neuronas cada una. Este resultado demuestra posible la distinción entre las posturas estudiadas con un uso mínimo de sensores, lo cual implica menor complejidad y coste que otros estudios similares.
Cooperation in Wireless Ad Hoc and Sensor Networks
(John Wiley and Sons, 2011) Barbancho Concejero, Julio; Cascado Caballero, Daniel; Sevillano Ramos, José Luis; León de Mora, Carlos; Linares Barranco, Alejandro; Molina Cantero, Francisco Javier; Universidad de Sevilla. Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores; Universidad de Sevilla. Departamento de Tecnología Electrónica; Obaidat, Mohammad S.; Misra, Sudip; Ministerio de Educación y Ciencia (MEC). España; Junta de Andalucía; Universidad de Sevilla. TEP108 : Robotica y Tecnología de Computadores; Universidad de Sevilla. TIC-150: Tecnología Electrónica e Informática Industrial
Derecho de las niñas y niños de educación secundaria de la escuela Don Bosco Mbuji Mayi a una educación de calidad y con enfoque de género a través de una mejor formación y mayor motivación en las asignaturas de las área de conocimiento STEM (ciencia, tecnología, ingeniería y matemáticas)
(Comares, 2023) Alexandre, Betsaida; Paillacho Bolaños, Lisbeth; Pérez López, José Ángel; García Robles, Rocío; Universidad de Sevilla. Departamento de Tecnología Electrónica; Universidad de Sevilla. Departamento de Economía Financiera y Dirección de Operaciones; Universidad de Sevilla. Departamento de Contabilidad y Economía Financiera; Universidad de Sevilla. Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores
Este proyecto tiene como objetivo mejorar la calidad de la educación de las niñas y niños del primer y segundo curso de la escuela secundaria Don Bosco Mbuji Mayi en la República Democrática del Congo a través de la enseñanza de programación y robótica, promoviendo el interés de los chicos y especialmente de las chicas en las áreas de conocimiento STEM (Ciencia, Tecnología, Ingeniería y Matemáticas), de tal forma que al finalizar el segundo curso opten por seguir la especialidad de Mecánica General que ofrece esta escuela secundaria pues actualmente dicha especialidad cuenta con pocos alumnos y ninguna chica, promoviendo que a futuro cursen estudios universitarios en grados de ingeniería. Así mismo se prevé contribuir a que las niñas y niños mejoren su rendimiento escolar en las asignaturas STEM asociadas disminuyendo así el índice de repitientes pues se ha detectado que casi el 50% de los alumnos del primer curso no logran aprobar. Se plantea integrar la robótica educativa dentro de la asignatura de «Tecnología» que es obligatoria en ambos cursos y cuyo contenido programático se imparte solo de manera teórica ya que no cuentan con laboratorios equipados ni otro tipo de elementos educativos que les permita un mejor aprendizaje.
Design and development of a sensorised sports waistcoat
(Springer, 2024-08) Vicente-García, Javier; Muñoz Saavedra, Luis; Domínguez Morales, Manuel Jesús; Universidad de Sevilla. Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores; Universidad de Sevilla. TEP108: Robótica y Tecnología de Computadores
In the field of sports, the monitoring of physiological parameters is essential to assess the physical performance of athletes and to detect possible health-related pathologies. With this information, it is possible to obtain data about the state of the body and the needs it requires. In 2022, according to data collected by the Statistics and Studies Division of the General Technical Secre-tariat of the Ministry of Culture and Sport together with the Higher Sports Council, sports practice in Spain has increased by almost 4% compared to 2015, with 57.3% of the Spanish population now having practised sport in the last year, either periodically or occasionally. While there are expensive solutions available for professional athletes, the cheap equivalent for amateur athletes is not available. This project involves the design and implementation of a weara-ble device attached to a T-shirt and composed of a low-cost microcontroller and various physiological sensors, whose information is transmitted to a mobile ap-plication to be monitored in real time and analysed, either by the user or by spe-cialists, in order to establish improvement parameters for future training, as well as to detect anomalies that require the intervention of specialists.
Design and development of a sensorised sports waistcoat
(Springer, 2024-08) Vicente-García, Javier; Muñoz Saavedra, Luis; Domínguez Morales, Manuel Jesús; Universidad de Sevilla. Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores; Universidad de Sevilla. TEP108: Robótica y Tecnología de Computadores
In the field of sports, the monitoring of physiological parameters is essential to assess the physical performance of athletes and to detect possible health-related pathologies. With this information, it is possible to obtain data about the state of the body and the needs it requires. In 2022, according to data collected by the Statistics and Studies Division of the General Technical Secre-tariat of the Ministry of Culture and Sport together with the Higher Sports Council, sports practice in Spain has increased by almost 4% compared to 2015, with 57.3% of the Spanish population now having practised sport in the last year, either periodically or occasionally. While there are expensive solutions available for professional athletes, the cheap equivalent for amateur athletes is not available. This project involves the design and implementation of a weara-ble device attached to a T-shirt and composed of a low-cost microcontroller and various physiological sensors, whose information is transmitted to a mobile ap-plication to be monitored in real time and analysed, either by the user or by spe-cialists, in order to establish improvement parameters for future training, as well as to detect anomalies that require the intervention of specialists.
Design, Implementation and Testing of Wearable System and Application for Sleep Study
(Springer, 2024-08) Pérez-Ornedo, Elena; Ponce-González, Carmen; Luna Perejón, Francisco; Domínguez Morales, Manuel Jesús; Universidad de Sevilla. Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores; Universidad de Sevilla. TEP108: Robótica y Tecnología de Computadores
Sleep-related problems are currently an important field of study. Regular sleep drastically reduces mental illness. In this respect, more than half of the population wakes up with the feeling of not having had a good night's sleep, in many cases because they have sleep disorders that prevent them from getting a good night's sleep. One of the most common is obstructive sleep ap-noea which, if not treated in time, can lead to short- and long-term problems. However, only 10\% of the population is diagnosed. To perform a poly-somnographic study, it is necessary to undergo a sleep study session in a spe-cialised centre or to borrow a heavy and invasive device that obstructs one's own sleep and interferes with the study. Therefore, in this work we design, im-plement and evaluate a non-invasive wearable system for detecting sleep anom-alies, containing a user application that allows real-time monitoring of the pa-tient, saves the information in a database and detects various alarm markers.
Detection of gait-related activities from accelerometer signals obtained from the ankle
(Springer, 2024-08) Martín Romero, Ricardo Andrés; Civit Masot, Javier; Luna Perejón, Francisco; Universidad de Sevilla. Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores; Universidad de Sevilla. TEP108: Robótica y Tecnología de Computadores
Accurate activity monitoring systems are essential to differentiate between everyday activities and events that could potentially endanger physical safety. This work analyzes the performance in terms of effectiveness of Deep Learning models, specifically Dense Neural Networks and Recurrent Neural Networks models, in the identification of different activities collected in the AnkFall dataset. This dataset contains different gait-related scenarios, including daily living activities, risk events and falls simulations, recorded with a triaxial accelerometer placed on the ankle. Different classification problems were considered, using different groupings of the activities contemplated in the dataset. To train the models, data augmentation techniques were employed to create modified versions of the original signals without causing excessive distortion. The results indicate difficulty in distinguishing between similar daily activities with minimal leg movement, as well as in recognizing fall risks in the event of a trip. However, promising performance was observed in distinguishing when the user walks while dizzy, which increases the risk of losing balance and falling.
Diseño y desarrollo de sistema IoT para el control y monitorización de personas
(3ciencias, 2022-02-03) Ceballos Tapias, José Luis; Muñoz Saavedra, Luis; Escobar Linero, Elena; Luna Perejón, Francisco; Domínguez Morales, Manuel Jesús; Universidad de Sevilla. Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores; Domínguez Morales, Manuel Jesús; Universidad de Sevilla. TEP108: Robótica y Tecnología de Computadores
Las TIC han avanzado sirviendo de apoyo a diferentes servicios, sin ser la salud una excepción. La telemedicina soluciona problemas como la demanda de atención médica o la asistencia. La telemonitorización destaca por su comodidad para controlar el estado del paciente a distancia; sin embargo, estos sistemas son costosos e implican portar un dispositivo voluminoso. En este trabajo se realiza el diseño e implementación de un sistema de monitorización basado en IoT, haciendo uso de una placa de bajo costo y sensores de medición de constantes vitales, que se conectan al dispositivo móvil del usuario para enviar información a distancia y en tiempo real, además de registrar la evolución y visualizar el estado en el dispositivo móvil. De igual forma y gracias al sistema IoT, se registra la posición GPS, que será transmitida al contacto de emergencia en caso de detectar una variación peligrosa de las constantes vitales.
Diseño, desarrollo y testeo de copa menstrual inteligente con reconocimiento de posición y aviso de llenado
(3ciencias, 2022-02-03) Barrios Jiménez, Julia; Durán López, Lourdes; Escobar Linero, Elena; Miró Amarante, María Lourdes; Domínguez Morales, Manuel Jesús; Universidad de Sevilla. Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores; Domínguez Morales, Manuel Jesús; Universidad de Sevilla. TEP108: Robótica y Tecnología de Computadores
Existen diversos trastornos asociados a la menstruación que provocan anomalías en el ciclo, como el síndrome de ovario poliquístico, endometriosis, hiperprolactinemia o alteraciones en la glándula tiroidea. Todos ellos provocan un sangrado uterino anormal (SUA), cuyos síntomas incluye un sangrado abundante, denominado menorragia. La medición del volumen de sangre en una menstruación se realiza de forma aproximada y en base a la información aportada por la paciente; sin embargo, las pacientes tienen dificultades al valorar este término, y en ocasiones esta valoración no se corresponde con la realidad, siendo a veces por exceso o por defecto. En este trabajo se diseña, desarrolla y testea un sistema de medición cuantitativa y automática del sangrado en base a una copa menstrual inteligente que verifica la posición de la usuaria para realizar una medición correcta del volumen de sangre, enviarlo a una aplicación y registrarlo.
Embedding Multi-Task Address-Event- Representation Computation
(Springer, 2009) Luján Martínez, Carlos; Linares Barranco, Alejandro; Jiménez Moreno, Gabriel; Civit Balcells, Antón; Universidad de Sevilla. Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores
Address-Event-Representation, AER, is a communication protocol that is intended to transfer neuronal spikes between bioinspired chips. There are several AER tools to help to develop and test AER based systems, which may consist of a hierarchical structure with several chips that transmit spikes among them in real-time, while performing some processing. Although these tools reach very high bandwidth at the AER communication level, they require the use of a personal computer to allow the higher level processing of the event information. We propose the use of an embedded platform based on a multi-task operating system to allow both, the AER communication and processing without the requirement of either a laptop or a computer. In this paper, we present and study the performance of an embedded multi-task AER tool, connecting and programming it for processing Address-Event information from a spiking generator.
Exoesqueleto para rehabilitación de miembro superior
(3ciencias, 2022-02-03) Vecino Torres, Rocío; Durán López, Lourdes; Gutiérrez Galán, Daniel; Domínguez Morales, Juan Pedro; Domínguez Morales, Manuel Jesús; Universidad de Sevilla. Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores; Domínguez Morales, Manuel Jesús; Universidad de Sevilla. TEP108: Robótica y Tecnología de Computadores
Múltiples lesiones neurológicas, como los Accidentes Cardíacos Vasculares (ACV), provocan una degeneración y/o atrofia de la movilidad en las extremidades. La terapia pasiva se suele usar en los procesos de recuperación tras sufrir este tipo de lesiones, pero los ejercicios de brazos y manos utilizados habitualmente se basan en la realización de actividades de alta intensidad y repetitivos, haciendo que la recuperación sea larga, necesite de mucho trabajo y de la ayuda de varios fisiotera- peutas. En este trabajo se realiza el diseño, montaje, implementación y testeo de un sistema hardware-software basado en exoesqueleto y sensores de captación de movimiento de brazo y manos para su utilización en la rehabilitación de los miembros superiores con el fin de reducir el tiempo de recuperación. El usuario dispondrá de una aplicación que le guiará en todo momento haciendo uso de técnicas activas de gamificación para aumentar la motivación.
Experiencia de innovación educativa con robótica en la Facultad de Ciencias de la Educación de la Universidad de Sevilla (España)
(Servicio de Publicaciones y Divulgación Científica de la Universidad de Málaga, 2017-11) Román Graván, Pedro; Hervás Gómez, Carlos; Guisado Lizar, José Luis; Universidad de Sevilla. Departamento de Didáctica y Organización Educativa; Universidad de Sevilla. Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores; Universidad de Sevilla; Universidad de Sevilla. HUM390; Universidad de Sevilla. TEP108
A nivel mundial, la robótica educativa está cada vez más presente en los centros educativos de todo el mundo, sobre todo a niveles de educación secundaria, incluso ya hay bastantes experiencias de introducción en el currículum en infantil y en primaria. En España, la robótica educativa se ha ido incorporando como una actividad extraescolar, debido sobre todo al incremento que estas tecnologías están teniendo en la sociedad. Este auge de la robótica educativa está siendo impulsado por muchos factores, incluyendo las demandas económicas y tecnológicas de una necesaria mano de obra especializada. Con este trabajo se ha pretendido iniciar una innovación educativa utilizando diferentes robots que se están comercializando en nuestro país y en ella han participado tanto estudiantes de la asignatura de TIC del Grado de Educación Infantil y Primaria de la Facultad de Ciencias de la Educación de la Universidad de Sevilla. Los resultados más perceptivos y visibles arrojan que los estudiantes han estado muy motivados y han reaccionado muy positivamente ante la introducción de la robótica en el currículum académico.

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