Grado en Ingeniería Electrónica, Robótica y Mecatrónica (UMA/USE)

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Simulación de un almacén automático integrando Codesys y Factory I/O a través de un Servidor OPC
(2024) Rodríguez López, Alejandro; Garrido Satué, Manuel; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería de Sistemas y Automática
Aplicación del Filtrado Colaborativo en un Sistema de Recomendación
(2024) Peinado Ramírez, Daniel; Simois Tirado, Francisco José; Universidad de Sevilla. Departamento de Teoría de la Señal y Comunicaciones
El objetivo de este trabajo consiste en desarrollar el concepto de Filtrado Colaborativo, identificar los distintos enfoques que posee, sus limitaciones y principales aplicaciones, además de analizar y comparar diferentes métodos aplicados a un conjunto de datos concreto con la finalidad de conseguir un sistema de recomendación de películas. Para ello, se introducirán los conceptos teóricos relacionados y utilizados en el proceso, desde el tratamiento y procesado de la información disponible a partir de cierto conjunto de datos inicial, pasando por técnicas para el manejo de los datos, la comprobación y análisis de estos hasta la obtención de los resultados para conseguir los objetivos planteados en cada uno de los apartados. Se dispone además de la explicación detallada, tanto de forma implícita dentro del código implementado necesario para la realización del sistema de recomendación, como conceptualmente fuera del mismo. Por último, se añadirá una discusión acerca de los resultados obtenidos y las posibles mejoras de cara al futuro
Seguimiento visual de Objetivos Móviles mediante Vehículo Aéreo No Tripulado. Simulación en ROS+Gazebo
(2024) Luna Vázquez, José Antonio; Vargas Villanueva, Manuel; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería de Sistemas y Automática
La misión principal de este proyecto consiste en el desarrollo de un sistema UAV multicámara con el objetivo de realizar un seguimiento de múltiples objetivos que se encuentran en movimiento. Aparte de su desarrollo también se realizará la implementación y simulación en el entorno ROS y Gazebo. Entre las características de este sistema se encuentra el procesamiento de imágenes para la obtención de los objetivos a los que se realizará el seguimiento. Además de este tratamiento de la imagen, se efectuará un análisis de la geometría del entorno con fin de realizar un correcto apuntamiento de las cámaras hacia estos estos objetivos. También se realizará un modelado dinámico de las distintas partes del sistema UAV con el objetivo de simular un comportamiento lo más cercano a la realidad. Estos modelos también nos servirán para diseñar las distintas estrategias de control necesarias para su funcionamiento. Por último, todo este enfoque teórico se llevará a cabo en una implementación software haciendo uso de programas en Python y el entorno ROS, el cual nos permitirá ejecutar estos programas simultáneamente para poder comprobar que el sistema se comporta según lo previsto.
Control de dispositivos móviles mediante el movimiento ocular
(2024) Jiménez Martínez, Sandra; Pérez Vega-Leal, Alfredo; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Electrónica
El objetivo principal de este proyecto es tener la capacidad de controlar dispositivos móviles mediante el movimiento ocular prescindiendo del uso de cámaras. En su lugar, se emplea la técnica del electrooculograma (EOG), que registra los potenciales bioeléctricos generados por los movimientos del ojo, ofreciendo una interfaz de control precisa y sin invasión de la privacidad visual del usuario. Para conseguir nuestro objetivo, diseñaremos un sistema de acondicionamiento de bioseñales que convierta estos movimientos oculares en señales eléctricas procesables por un microprocesador. Este proceso involucra siete fases clave: -Introducción / Estudio inicial: Tomamos la información teórica existente sobre electrooculogramas sentando las bases del sistema. -Diseño teórico: Se planteará un esquema eléctrico que cumpla con las especificaciones teóricas, asegurando que el sistema pueda captar y procesar correctamente las señales oculares. -Simulación: Reproducimos nuestro circuito en un entorno de simulación para comprobar su funcionamiento y lo ponemos a prueba ante posibles ruidos o interferencias a los que pueda ser susceptible. -Diseño del prototipo: Montaremos un prototipado eligiendo los componentes que mejor se adapten a los valores teóricos obtenidos en las fases anteriores. Además, incluiremos un microcontrolador con el objetivo de leer las señales analógicas, procesarlas y comunicar el resultado por diversos protocolos. -Firmware: Desarrollamos un algoritmo capaz de procesar las señales de ambos canales, vertical y horizontal, con la habilidad de distinguir sus respectivos eventos. -Validación: Se realizan las pruebas oportunas para verificar el correcto funcionamiento tanto del circuito analógico, como del algoritmo. -Conclusiones: Cerraremos el proyecto concluyendo, en función de los resultados obtenidos, si nuestro sistema es viable o no en aplicaciones reales. Este proyecto tiene aplicaciones potenciales en campos tan variados como militares o médicos. Permitiendo así que personas con reducciones motoras o discapacidades cognitivas sean capaces de dirigir dispositivos móviles, seleccionen objetos o incluso puedan comunicarse con tan solo indicar la palabra deseada mediante exclusivamente movimientos oculares. Además, con esta solución no es necesario ninguna cámara por lo que aumentamos la comodidad del individuo y el campo visual. Para lograr estos objetivos, se emplearán cinco electrodos estratégicamente colocados, cuyo diseño puede ser optimizado para garantizar un uso práctico y eficaz en la vida diaria.
Optimización de estímulos eléctricos en visión Formato de Publicación de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería biónica mediante inteligencia colectiva
(2024) Jara Balsera, Jorge; Barriga-Rivera, Alejandro; Guzmán-Miranda, Hipólito; Universidad de Sevilla. Departamento de Física Aplicada III
Durante los últimos años, se han realizado muchos avances con respecto a la creación de implantes de retina tan precisos como son los de cóclea. Sin embargo, la visión fisiológica posee su propia codificación, la cual es muy difícil de replicar de manera artificial. Es por esto que, aunque muchos investigadores intentan desarrollar nuevas estrategias para enviar estímulos eléctricos que produzcan sensaciones parecidas a las de un estímulo visual, se requeriría mucho tiempo para encontrar los estímulos correctos, debido a la complejidad de replicar la codificación visual. Con el objetivo de superar este desafío, se ha desarrollado un modelo computacional basado en el algoritmo de colonia de abejas (ABC, Artificial Bee Colony), con el que se busca estimar el tiempo necesario para encontrar estas formas de onda en experimentos in vivo o in vitro. Para esto, se creó un conjunto de 50 formas de onda objetivo (cada una de estas compuesta de 400 muestras y con un ancho de banda de 10 kHz), las cuales el algoritmo debe de tratar de encontrar (tal y como se haría en un experimento electrofisiológico). Usando Matlab, se creó una colmena con 20 abejas empleadas y 20 abejas observadoras, siguiendo la descripción de Karaboga 2010. Sin embargo, un modelo ABC "normal" no sería suficiente para encontrar estas formas de onda para estimulación; por lo que se diseñaron una serie de modificaciones. Por un lado, se emparejó cada posición de abeja con una forma de onda aleatoria, que es modificada por el algoritmo cada vez que esta abeja se "mueve" hacia una nueva posición. Por otro, como medida de fitness (parecido entre la señal calculada y las señales objetivo), se calcula la correlación cruzada entre la forma de onda creada por el algoritmo y las 50 ondas objetivo. Por tanto, nuestra adaptación del algoritmo ABC recibe como realimentación un vector de fitness con 50 valores, correspondientes a las distintas correlaciones calculadas, y se queda con el mayor valor. La ejecución del algoritmo finaliza cuando se encuentra una forma de onda con un 95% o más de fitness/correlación con una de las formas de onda modelo. En total, se han realizado 30 simulaciones diferentes, para poder extraer suficientes resultados para realizar un promediado. El número promedio de iteraciones tras realizar estas pruebas es de 2952 ± 64 (error dado por la desviación estándar). Esto significa que, si estos experimentos se realizaran in vivo o in vitro, considerando que las comparaciones tardarían aproximadamente 1 segundo, cada iteración tardaría en torno a 40 segundos (20 pruebas para abejas empleadas, 20 para abejas observadoras y el tiempo necesario para las abejas exploradoras, que se utilizan únicamente cuando son necesarias). Por tanto, se podría considerar la duración total del experimento como menos de 35 horas, tiempo tras el cual se obtendría una forma de onda con más de un 95% de parecido. Adicionalmente, se ha calculado el promedio de las mejores formas de onda encontradas, para reducir cualquier distorsión o ruido producida por el algoritmo. Este cambio ha demostrado un aumento adicional de fitness, pasando de un 95% a casi un 99%. Por tanto, como resultado de este estudio, se puede considerar que este u otros algoritmos de optimización usando inteligencia colectiva, podrían ser muy útiles para neuroestimulación usando estímulos eléctricos.
Modelado, diseño e implementación de un sistema matricial para el estudio de corrientes enfocadas aplicadas a neuroestimulación no invasiva
(2024) Gaitán de los Santos, Iván; Guzmán-Miranda, Hipólito; Barriga-Rivera, Alejandro; Universidad de Sevilla. Departamento de Física Aplicada III
En la actualidad, los dispositivos de neuroestimulación cerebral tienden a ser invasivos, siendo esto no muy atractivo para la mayoría de la población. Este proyecto presenta el diseño de una PCB (Printed Circuit Board) para neuroestimulación de manera no invasiva, enfocada en el control individual de electrodos para inyectar, en este caso, corriente en un medio salino y medir el potencial eléctrico en un punto específico. La finalidad de este proyecto es generar una interferencia entre dos corrientes de frecuencia ligeramente diferente para crear un campo eléctrico modulado, técnica usada en estimulación cerebral profunda no invasiva. El desafío principal fue diseñar una placa electrónica que conectara los 32 electrodos de inyección con una matriz de conmutación capaz de manejar señales analógicas de corriente y soportara caídas de tensión significativas, además de conectar 64 electrodos receptores con sus respectivos pines de medida. Se utilizó el chip HV2801, adecuado para aplicaciones de alto voltaje. Tras el diseño, se inyectaron dos fuentes de corriente independientes para generar una interferencia. Para verificar el funcionamiento del sistema, se realizaron simulaciones en LTSpice y COMSOL. LTSpice se usó para simular el sistema electrónico en función de la distancia entre los electrodos, mientras que en COMSOL se modeló el medio salino para observar la interferencia generada en un punto específico. Dado que la finalidad del proyecto es comprobar el correcto funcionamiento de la matriz de conmutación y la disposición de los electrodos, se han empleado medidas más grandes de lo habitual en el campo de la neuroingeniería, siendo esto para facilitar el diseño, dejando margen para futuras mejoras. La PCB permite el control individual y simultáneo de cada electrodo y puede utilizarse para experimentos in vitro con cultivos neuronales reales.
Diseño de un controlador para la gestión de potencia en un vehículo híbrido alimentado por hidrógeno
(2024) Castillo Álvarez, Miguel del; Bordons Alba, Carlos; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería de Sistemas y Automática
Control de un Sistema de Refrigeración Mediante Lógica Difusa
(2024) Trinidad Fernández, Alejandro; Garrido Satué, Manuel; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería de Sistemas y Automática
El objetivo de este trabajo es controlar un sistema de refrigeración mediante lógica borrosa. Para realizar esta tarea se parte de un modelo en Simulink que fue realizado por Luis Fernando Acedo, en ayuda a Manuel Garrido Satué para su artículo “Modelado, control y optimización de una planta de producción de frío con almacenamiento de energía” [1]. Dicho modelo cuenta con un sistema de almacenamiento del frío, tres máquinas enfriadoras de distinta potencia nominal y un edificio que demanda una potencia calorífica que, en este caso, se trata de un hospital. Además, se tienen 5 bombas de agua para impulsar el agua a lo largo de la planta, siendo tres de ellas las encargadas de impulsar el caudal de agua que ha enfriado cada enfriadora, una para impulsar esa agua a través del hospital y una última para el sistema de almacenamiento del frío. Para realizar el control se tendrá en cuenta la potencia frigorífica demandada por el hospital a lo largo de un día completo. Las variables de control serán las caudales másicos que fluyen por las bombas que impulsan el agua. Además, se pretende optimizar el sistema de distintas formas para hacerlo lo más eficiente y económico posible. La primera forma será emplear las máquinas que menos consuman para satisfacer la potencia demandada, ya que se tienen tres máquinas enfriadoras de distintas potencias nominales. Otra forma sería almacenar más frío en el TES en las horas en las cuales la energía es más barata o en momentos del día donde no hay energía suficiente almacenada para la demandada esperada en las próximas horas donde el precio de la energía es mayor. Se pretende comparar los resultados del control que se hace del sistema mediante la lógica difusa con un controlador convencional para comprobar la efectividad de éste y analizar qué parámetros son mejores, cuáles son peores y sus ventajas y desventajas.
Automatización RPA: Tratamiento inteligente de documentos con UiPath
(2024) Contreras Cuadrado, Iván; Vargas Villanueva, Manuel; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería de Sistemas y Automática
La transformación digital ha propiciado la implementación de tecnologías innovadoras, entre ellas, la Automatización Robótica de Procesos (RPA), que ha cobrado importancia como un elemento fundamental para potenciar la eficiencia en el ámbito empresarial. Básicamente, la RPA nos permite utilizar robots de software para ejecutar tareas repetitivas y estructuradas en procesos empresariales reduciendo errores y liberando a los empleados de responsabilidades tediosas, permitiéndoles enfocarse en actividades más estratégicas y creativas. Este estudio explora las capacidades de la RPA, sus ventajas y limitaciones, y compara diversas herramientas para su implementación, destacando especialmente a UiPath como líder en el campo. Además, se explicarán las funciones y aplicaciones de la RPA, detallando que tipos de tareas se pueden automatizar y cómo seleccionar los procesos más adecuados para la automatización. El objetivo del trabajo es implementar RPA utilizando UiPath, realizando una prueba de concepto (PoC) aprovechando el marco de Document Understanding. Este producto permite gestionar grandes cantidades de datos de manera eficiente, convirtiéndose en una excelente herramienta para empresas con alto volumen de procesamiento de documentos. Utiliza algoritmos inteligentes para estructurar y procesar información, ofreciendo una solución eficaz para el manejo de datos.
Implementación en Arquitectura Heterogé Formato de Publicación de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería nea de Sistema de Procesamiento para Cáma ras de Eventos
(2024) Gordillo Durán, Rodrigo; Martínez de Dios, José Ramiro; Muñoz Chavero, Fernando; Ollero Baturone, Aníbal; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería de Sistemas y Automática
Eltrabajo que aquí se presenta está asociado a una beca de colaboración ofrecida por el Minis terio de Educación, Formación Profesional y Deportes, que tiene el propósito de iniciar a estudiantes en el mundo de la investigación. En nuestro caso, el objetivo de la beca es el desarrollo de unsistema avanzado de procesamiento de datos provenientes de cámaras de eventos, que pretende integrarse en ornitópteros; robots aéreos de ala batiente en los que, debido a su forma de moverse, resulta de especial interés el uso este de tipo de cámaras. Para el procesamiento se ha empleado una arquitectura de cómputo heterogénea que integra tanto CPUs (unidades de procesamiento central; o en inglés: central processing unit), como FPGAs (matriz de puertas programables en campo; o en inglés: field-programmable gate array). Esta com binación permite a nuestra aplicación aprovechar las ventajas de los dos dispositivos: la flexibilidad y facilidad de programación de las CPUs, junto el paralelismo y eficiencia energética de las FPGAs. Para hacer esto posible, se ha diseñado un marco de trabajo (framework) que permite a desarro lladores abstraerse de las complejidades que subyacen a estos sistema electrónicos, de forma que puedan centrarse en la programación de nuevos bloques lógicos de procesamiento sin necesidad de tener conocimientos profundos de todo el sistema. La capa de abstracción que se ha desarrollado resulta especialmente útil en aplicaciones de rápida adaptación y fácil prototipado, como la visión por computador. Además, para ilustrar el funcionamiento del sistema, se propone una adaptación de un algoritmo para la detección de esquinas a partir de eventos. Estos algoritmos son esenciales para el preproce samiento de datos, y es que en aplicaciones como la robótica aérea o visión por computador, los tiempos de cómputos son críticos. La adaptación del algoritmo, implementado en la FPGA, permite aprovechar las capacidades que ofrece la lógica programable. En definitiva, se ha desarrollado un sistema de procesamiento de eventos en una arquitectura heterogénea de computación; de forma que el tratamiento intensivo de datos se hará en la FPGA y las tareas de control y gestión en las CPUs, acelerando así el procesamiento y dando mejores resultados en velocidad y latencia.
Time Series Forecasting Using Transformer-based Models: Exploring Transformer, Informer, and Autoformer
(2024) González Hernández, Antonio Luis; Becerra González, Juan Antonio; Universidad de Sevilla. Departamento de Teoría de la Señal y Comunicaciones
Este Trabajo de Fin de Grado explora la aplicación de arquitecturas Transformer a la predicción de series temporales, examinando específicamente los modelos Transformer, Informer y Autoformer. La predicción de series temporales es un área crucial con aplicaciones en finanzas, meteorología, agricultura y más, que implica la predicción de valores futuros basándose en datos históricos. La investigación examina la arquitectura Transformer, que se desarrolló originalmente para el procesamiento de lenguaje natural, y evalúa su potencial en la predicción de datos de series temporales. Al extender trabajos previos que emplearon enfoques estadísticos y de redes neuronales para predecir variaciones en el diámetro de plantas, este estudio busca evaluar cómo los modelos Transformer pueden mejorar las capacidades de predicción, particularmente en series de tiempo multivariadas. El estudio comienza con una visión histórica de los métodos de predicción de series temporales, detallando la evolución desde los enfoques tradicionales hasta los modernos, y destacando los avances recientes en arquitecturas de aprendizaje automático. Luego, proporciona un examen detallado de la arquitectura Trans former, incluidos sus componentes clave y su adaptación para la predicción de series temporales. También se discuten variantes como Informer y Autoformer, con un enfoque en sus contribuciones y mejoras específicas. La metodología de investigación incluye un análisis exhaustivo de los conjuntos de datos utilizados, los pasos de preprocesamiento realizados y el diseño experimental, que involucra la optimización de hiper parámetros y la evaluación del rendimiento. Los resultados se presentan en términos de la efectividad de los modelos basados en Transformer bajo diversas configuraciones, proporcionando información sobre su rendimiento y ventajas potenciales. En general, este trabajo contribuye a la comprensión de los modelos Transformer en el contexto de la predicción de series temporales, ofreciendo una evaluación detallada de su eficacia y limitaciones. Los hallazgos buscan informar sobre futuras direcciones de investigación y aplicaciones prácticas, particularmente en la optimización de arquitecturas Transformer para tareas complejas de predicción.
Simulación, fabricación y comparación de Formato de Publicación de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería actuadores neumáticos soft
(2024) Canterla Casas, Guillermo; Arrue Ullés, Begoña C.; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería de Sistemas y Automática
EsteTrabajo de Fin de Grado se centra en la comparación de las diferentes ramas de la robótica blanda, así como en el diseño, desarrollo y evaluación de varios grippers compuestos por actuadores neumáticos blandos. A lo largo del documento, se presentarán y analizarán distintos diseños creados para este propósito. Además, se abordará la simulación de los actuadores utilizando el software ANSYS, lo que permitirá analizar su comportamiento y optimizar sus características antes de su fabricación. También será crucial la creación de los moldes necesarios para la producción de los actuadores en condiciones reales, detallando los procesos y materiales empleados. Se incluirá, asimismo, una revisión de los métodos actuales utilizados para modelar materiales hiperelásti cos, esenciales en el desarrollo de actuadores neumáticos eficientes. Este apartado se centrará especialmente en la simulación mediante elementos finitos y en los ejemplos existentes en la literatura actual. Finalmente, se procederá a verificar las hipótesis planteadas mediante una serie de experimentos diseñados para evaluar la eficacia de los distintos grippers. Se analizarán los resultados obtenidos y se discutirá la validez de las hipótesis iniciales, proporcionando conclusiones y posibles direcciones futuras para la investigación en el campo de la robótica blanda.
Visión biónica binocular simulada en entornos virtuales
(2024) Díaz Molina, Rubén; Universidad de Sevilla. Departamento de Física Aplicada III; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería de Sistemas y Automática
En este Trabajo de Fin de Grado, se ha desarrollado un entorno 3D en Unity en el que se han creado diferentes pruebas con las que se podrá evaluar la capacidad de interacción y percepción espacial de sujetos que sean sometidos a estas pruebas, alternando entre el uso de un filtro elaborado que simula lo que ve un usuario con una prótesis de visión biónica binocular y la realización de dichas pruebas sin ningún tipo de filtro. El entorno se ha implementado haciendo uso de gafas de realidad virtual, que se han configurado para trabajar dentro del sistema en Unity, para interaccionar con una gran variedad de objetos de forma diversa. Esto ha permitido crear un total de 5 pruebas, destinadas a medir la capacidad de los usuarios de reconocer el entorno, figuras tridimensionales, diferenciar volúmenes y navegar por el espacio. El espacio creado tiene la intención de ser lo más realista posible y todo está hecho de acuerdo con esa base. Para facilitar el manejo del entorno, se ha desarrollado una interfaz de usuario que solo es accesible para el investigador encargado del manejo del ordenador donde se está llevando a cabo la simulación. Con esta interfaz se pretende hacer más ameno el desarrollo de las pruebas, evitando errores y asegurando así su correcto funcionamiento.
Visión biónica binocular simulada en entornos virtuales
(2024) Díaz Molina, Rubén; Arrue Ullés, Begoña C.; Barriga-Rivera, Alejandro; Universidad de Sevilla. Departamento de Física Aplicada III; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería de Sistemas y Automática
En este Trabajo de Fin de Grado, se ha desarrollado un entorno 3D en Unity en el que se han creado diferentes pruebas con las que se podrá evaluar la capacidad de interacción y percepción espacial de sujetos que sean sometidos a estas pruebas, alternando entre el uso de un filtro elaborado que simula lo que ve un usuario con una prótesis de visión biónica binocular y la realización de dichas pruebas sin ningún tipo de filtro. El entorno se ha implementado haciendo uso de gafas de realidad virtual, que se han configurado para trabajar dentro del sistema en Unity, para interaccionar con una gran variedad de objetos de forma diversa. Esto ha permitido crear un total de 5 pruebas, destinadas a medir la capacidad de los usuarios de reconocer el entorno, figuras tridimensionales, diferenciar volúmenes y navegar por el espacio. El espacio creado tiene la intención de ser lo más realista posible y todo está hecho de acuerdo con esa base. Para facilitar el manejo del entorno, se ha desarrollado una interfaz de usuario que solo es accesible para el investigador encargado del manejo del ordenador donde se está llevando a cabo la simulación. Con esta interfaz se pretende hacer más ameno el desarrollo de las pruebas, evitando errores y asegurando así su correcto funcionamiento.
Coordinación de agentes aéreos no tripulados para el seguimiento de objetivos móviles. Simulación gráfica en Unreal Engine
(2024) Rico Ranea, Jaime; Vargas Villanueva, Manuel; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería de Sistemas y Automática
Los vehículos aéreos no tripulados han experimentado un gran desarrollo a lo largo de los años gracias a su utilidad en diversas aplicaciones, tales como la vigilancia, la entrega a domicilio, la inspección de infraestructuras o la industria cinematográfica. En este proyecto se parte de la idea de un vehículo aéreo autónomo equipado con múltiples cámaras para aplicaciones de seguimiento y monitorización de objetivos. Dichas cámaras pueden ser reorientadas a conveniencia y tienen la capacidad de ajustar el zoom según sea necesario para mejorar el encuadre de los objetivos. Basándonos en esta idea, se buscan dos objetivos con este proyecto: • Expansión del concepto a un escuadrón de vehículos: Desarrollar un sistema en el cual múltiples agentes puedan trabajar de manera conjunta y coordinada para monitorizar varios grupos de objetivos simultáneamente. Este enfoque busca mejorar la eficiencia y la precisión en la tarea de monitorización. • Simulación gráfica en Unreal Engine 5: Implementar y probar el sistema propuesto mediante una simulación gráfica utilizando el motor gráfico Unreal Engine 5 de Epic Games. Esta herramienta permitirá visualizar en un entorno más realista la misión de seguimiento de los objetivos.
Development of real-time safety electronics for an autonomous racing car
(2024) Masset Ruiz, Antonio; González Carvajal, Ramón; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Electrónica
La Fórmula Studentes una competición internacional en la que estudiantes de todo el mundo diseñan y fabrican monoplazas de carreras, de combustión o eléctricos, para competir durante el verano. Recientemente, se incluyó una categoría de conducción autónoma. En este contexto, y dado el objetivo de competir en esta nueva categoría, el equipo plantea la necesidad de adaptar todos los sistemas del coche para permitir la conducción autónoma y, además, cumplir con la estricta y compleja normativa de la competición. Para conseguir esto, era necesario el desarrollo de un nuevo dispositivo electrónico que incorporase las nuevas funcionalidades exigidas: el sistema de frenos de emergencia y los indicadores visuales del estado del sistema autónomo. Aunque adicionalmente, por conveniencia, se decidió incorporar otras funcionalidades heredadas de dispositivos previos como la comanda de par al inversor. Dadoslosrequerimientotemporalestanajustados, sediseñaun sistemaentiemporeal, haciendouso del sistema operativo Free-RTOS y de la interfaz de desarrollo STM32CubeIDE, donde definimos las tareas y sus prioridades de forma acorde a la criticidad de las mismas. Adicionalmente, el dispositivo debe permitir la comunicación por 2 puertos de CAN Bus, 1 puerto USB, la lectura de señales analógicas y digitales, y la actuación sobre salidas digitales. Para el diseño hardware del dispositivo hemos utilizado el software Altium Designer, buscando un diseño flexible que asegure la utilidad del mismo durante varias temporadas sin necesidad de rediseños. Dado el alto número de señales, planteamos un ruteo a cuatro capas, con length matching en los protocolos de alta velocidad, y buscando también la simetría en los protocolos diferenciales. Dada la criticidad del dispositivo, seremos especialmente cautos con la protección del microcontro lador, que contará con elementos de protección ESD y frente a sobre-tensiones. Todas las decisiones de diseño se han tomado en concordancia con los objetivos y el contexto del equipo: el ahorro de costes, la estandarización para facilitar el trabajo por parte de todos los integrantes del departamento de Electrónica y la flexibilidad para poder acomodar los cambios que puedan ser necesarios en próxima temporadas.
Simulación en Gazebo de un Control de Seguimiento de un Sistema UAV-UGV
(2024) Verdejo Villanueva, María; Arrue Ullés, Begoña C.; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería de Sistemas y Automática
Este trabajo presenta el diseño y desarrollo de un sistema de coordinación entre vehículos aéreos no tripulados (UAV) y vehículos terrestres no tripulados (UGV) enfocado en aplicaciones de logística y gestión de inventarios en entornos industriales. El objetivo principal es implementar un sistema en el que el UAV pueda seguir al UGV utilizando marcadores ArUco para estimar la posición relativa. Este enfoque permite que el UAV realice tareas de inspección y monitoreo mientras el UGV proporciona soporte en términos de energía y posicionamiento preciso. Para llevar a cabo este proyecto, se desarrolló un entorno de simulación utilizando ROS y Gazebo, integrando herramientas como Ardupilot y MAVROS para el control del UAV. Se utilizó Blender para modificar los modelos 3D del UAV, añadiendo los marcadores necesarios y ajustando sus características físicas. Los algoritmos de detección y seguimiento se implementaron empleando técnicas avanzadas de visión por computadora y control autónomo, garantizando así la coordinación eficiente entre ambos vehículos. Las simulaciones demuestran la viabilidad del sistema propuesto para aplicaciones donde es necesario un seguimiento continuo y preciso, como en tareas de inspección y monitoreo.
Análisis de Aplicación de Técnicas Basadas en Inteligencia Artificial en la Industria de Defensa y Caso Práctico
(2024) Vaca Rodríguez, Pedro; Guerrero López, Fernando; Universidad de Sevilla. Departamento de Organización Industrial y Gestión de Empresas I
El presente trabajo de fin de grado se centra en el análisis de la aplicación de técnicas basadas en inteligencia artificial (IA) en la industria de defensa, con un enfoque particular en un caso práctico denominado "Trustworthy AI for Cybersecurity Reinforcement and System Resilience". El objetivo principal es evaluar cómo la IA puede mejorar la ciberseguridad y la resiliencia de los sistemas en el sector defensa. En primer lugar, se revisa el estado actual de la industria de defensa y la integración de la IA en este ámbito. Se discuten los avances recientes y los desafíos en la ciberseguridad, así como los conceptos fundamentales de la IA aplicados a la defensa. A continuación, se presenta el estado del arte, destacando los desarrollos más relevantes en técnicas de IA para la ciberseguridad y la resiliencia de sistemas. Se describen dos herramientas principales: AI4FIX, destinada a la corrección de bugs y mejora de la robustez, y AI4VULN, enfocada en la identificación de vulnerabilidades. La metodología del trabajo incluye la implementación de estas herramientas en un entorno simulado para evaluar su efectividad. AI4FIX utiliza algoritmos avanzados para escanear sistemas en busca de fallos de seguridad y generar parches automáticos, mientras que AI4VULN se especializa en la identificación y priorización de vulnerabilidades mediante análisis de riesgos. El caso práctico demuestra la capacidad de estas herramientas para mejorar significativamente la detección y corrección de vulnerabilidades en sistemas de defensa. Los resultados de las simulaciones muestran una mejora notable en la seguridad del sistema, subrayando la eficacia de los métodos basados en IA para fortalecer la ciberseguridad. Finalmente, se presentan las conclusiones y recomendaciones para futuras investigaciones, destacando la necesidad de avanzar en técnicas más sofisticadas de detección de vulnerabilidades y la importancia de considerar aspectos éticos en el uso de IA en ciberseguridad.
Predicción de series de tiempo con redes neuronales
(2024) Rodríguez Fernández, David; Arrue Ullés, Begoña C.; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería de Sistemas y Automática
El objetivo de este trabajo es la investigación sobre la competencia del Deep Learning para la predicción de series de tiempo. En este proyecto se profundiza en el uso de Redes Neuronales Recurrentes para predecir índices bursátiles. Se han implementado tres tipos distintos de redes neuronales con la capacidad de memoria a largo plazo: SimpleRNN, LSTM y GRU. En principio se trató de predecir los valores del Bitcoin, y más adelante se decidió incorporar otras series de tiempo distintas. La finalidad era encontrar el modelo más eficiente a la hora de predecir algunos activos de mercado. Para el procesamiento de las series de datos, antes de realizar la predicción, se han utilizado algunas técnicas de estadística, concretamente las medias móviles.
Diseño e Implementación de un Theremin
(2024) Triano Garrote, Gonzalo; Palomo Pinto, Rogelio; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Electrónica
Este proyecto consiste en la implementación de un theremin mediante el desarrollo de un prototipo de laboratorio, partiendo de un diseño de electrónica analógica típico del instrumento. El objetivo es la generación de una señal de audio controlable por las antenas tradicionalmente instaladas en el instrumento, de manera que se alcance una funcionalidad lo más musical posible, pudiendo variar el tono y volumen percibidos por el oyente.

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