Aprèn - Joaquim Blesa Izquierdo

Aquest treball de final de grau detalla el disseny, el prototipatge i la implementació d'un sistema integrat de trucades pacient-infermeria i de control domòtic de l'enllumenat per a habitacions hospitalàries, especialment enfocat en una tipologia de pacient amb dificultats motrius. El sistema consta de dos mòduls, un amb interfície tàctil a través d'una pantalla i un de control per veu mitjançant el motor d'inferència DeepSpeech de reconeixement de veu que permet un processament local de la informació obtinguda, assegurant la protecció de dades sensibles. El sistema s'ha desenvolupat per a poder tenir una implementació dins d'una estructura ja existent, aprofitant les instal·lacions per evitar costos addicionals i llargues aturades del servei durant la instal·lació del mateix. Es proposa un sistema flexible, escalable i econòmic, amb l'objectiu de poder ser incorporat de manera efectiva a diferents entorns hospitalaris. A partir de l'ús de l'ordinador monoplaca Raspberry Pi, el sistema permet gestionar les peticions del pacient, entregant un control total de l'enllumenat de l'habitació i podent realitzar sol·licituds d'atenció a través de comunicació Wi-Fi cap a una base de dades vinculada amb el software utilitzat pel control d'infermeria referent. Aquesta solució permet monitoritzar l'origen de cada trucada, el tipus de petició del pacient i el control d'accés dels professional a l'habitació. La implementació d'aquestes funcionalitats s'han dut a terme en Python i SQL, codi obert, permeten la personalització de les funcionalitats per a una millor adaptació a cada centre en específic. El prototip s'ha provat dins d'un entorn mèdic a l'Hospital Municipal de Badalona. Amb la cohesió de l'equip de l'entitat, s'ha aconseguit implementar el sistema de manera efectiva, duent a terme aquesta integració i permetent validar la funcionalitat, escalabilitat i fiabilitat del sistema en condicions reals.

Este trabajo de final de grado detalla el diseño, prototipado e implementación de un sistema integrado de llamadas paciente-enfermería y de control domótico de la iluminación para habitaciones hospitalarias, especialmente enfocado en una tipología de paciente con dificultades motoras. El sistema consta de dos módulos, uno con interfaz táctil a través de una pantalla y otro de control por voz mediante el motor de inferencia DeepSpeech de reconocimiento de voz que permite un procesamiento local de los datos obtenidos, asegurando la protección de datos sensibles. El sistema se ha desarrollado para poder tener una implementación dentro de una estructura ya existente, aprovechando las instalaciones para evitar costos adicionales y largas paradas del servicio durante la instalación del mismo. Se propone un sistema flexible, escalable y económico, con el objetivo de poder ser incorporado de manera efectiva en diferentes entornos hospitalarios. A partir del uso del ordenador monoplaca Raspberry Pi, el sistema permite gestionar las peticiones del paciente, entregando un control total de la iluminación de la habitación y pudiendo realizar solicitudes de atención a través de comunicación Wi-Fi hacia una base de datos vinculada con el software utilizado para el control de enfermería referente. Esta solución permite monitorear el origen de cada llamada, el tipo de petición del paciente y el control de acceso profesional a la habitación. La implementación de estas funcionalidades se ha realizado en Python y SQL, código abierto, lo que permite la personalización de las funcionalidades para una mejor adaptación a cada centro en específico. El prototipo se ha probado dentro de un entorno real en el Hospital Municipal de Badalona. Con la cohesión del equipo de la entidad, se ha logrado implementar el sistema de manera efectiva, realizando esta integración y permitiendo validar la funcionalidad, escalabilidad y fiabilidad del sistema en condiciones reales.

This final year project details the design, prototyping, and implementation of an integrated patient-nurse call and room lighting control system for hospital settings, specifically aimed at patients with motor difficulties. The system consists of two modules, one with a touchscreen interface and another with voice control using the DeepSpeech inference engine for voice recognition that allows local processing of the data obtained, ensuring the protection of sensitive data. The system has been developed to be implemented within an existing structure, taking advantage of the facilities to avoid additional costs and long service interruptions during its installation. A flexible, scalable, and economical system is proposed, with the aim of being effectively incorporated into different hospital environments. Using the single-board computer Raspberry Pi, the system manages patient requests, providing total control of room lighting and enabling care requests through Wi-Fi communication to a database linked with the software used for nursing control. This solution allows monitoring the origin of each call, the type of patient request, and professional access control to the room. The implementation of these functionalities has been carried out in Python and SQL, open source, allowing the customization of functionalities for better adaptation to each specific medical center. The prototype has been tested in a real environment at the Hospital Municipal de Badalona. With the cohesion of the entity's team, the system has been effectively implemented, allowing this integration and validating the functionality, scalability, and reliability of the system in real conditions.

Disseny i implementació d'una Bluetooth Mesh per la comunicació entre punts de càrrega de vehicles elèctrics

Trabajo final de grado

Fernández Linde, Daniel

Tutor/a - Director/a: Blesa Izquierdo, Joaquim; Pagès, Marc

Fecha de publicación: 2024

Escuela de Ingeniería de Barcelona Este (EEBE)

Ver detalle Acceso al texto completo

En el present treball es descriu el procés involucrat en el disseny i la implementació d'una Bluetooth mesh per la comunicació entre punts de càrrega de vehicles elèctrics. Aquesta Bluetooth mesh contarà de 2 punts de càrrega i un gateway des d'on es podrà monitoritzar el funcionament dels punts. Amb aquest punt central podrem controlar els punts de càrrega per iniciar càrregues i parar-les, i també obtenir les seves dades com la tensió, el corrent o la potència activa. Per dur a terme el treball s'utilitzaran unes plaques d'avaluació de Texas Instruments que porten un microcontrolador amb Bluetooth 5.0. Aquest projecte forma part d'un altre més gran que tracta sobre el desenvolupament d'un punt de càrrega desenvolupat per l'empresa TeknoCEA.

En el presente trabajo se describe el proceso involucrado en el diseño y la implementación de una Bluetooth mesh para la comunicación entre puntos de carga de vehículos eléctricos. Esta Bluetooth mesh contará con 2 puntos de carga y un gateway desde donde se podrá monitorizar el funcionamiento de los puntos. Con este punto central podremos controlar los puntos de carga para iniciar cargas y pararlas, así como obtener sus datos como la tensión, la corriente o la potencia activa. Para ello se utilizarán unas placas de evaluación de Texas Instruments que llevan un microcontrolador con Bluetooth 5.0. Este proyecto forma parte de otro mayor que trata sobre el desarrollo de un punto de carga desarrollado por la empresa TeknoCEA.

The present work describes the process involved in the design and implementation of a Bluetooth mesh for the communication between electric vehicle charge points This Bluetooth mesh will have 2 charging points and a gateway where it will be possible to monitor the functioning of the charge points. With that gateway we will can control de charge points for initiate charges and stop them, as well as get their data as voltage, current or active power. To carry this out, evaluation boards from Texas instruments that carry a microcontroller with Bluetooth 5.0 will be used. This project is part of another bigger project that deals with the development of a charge point developed by the TeknoCEA company.

Control econòmic predictiu basat en model d'una xarxa elèctrica intel·ligent

Trabajo final de grado

Galián Casòliva, Marc

Tutor/a - Director/a: Blesa Izquierdo, Joaquim

Fecha de publicación: 2024

Escuela de Ingeniería de Barcelona Este (EEBE)

Ver detalle Acceso al texto completo

Aquest projecte es focalitza en el desenvolupament d'estratègies eficients de gestió energètica, així com, el model de control predictiu i el control predictiu econòmic basat en model (MPC i EMPC) per a la xarxa elèctrica intel·ligent IRI. S'empra un esquema multicapa jeràrquic per a optimitzar el rendiment del sistema. Les simulacions del comportament de la smart grid es duen a terme mitjançant el programari MATLAB, específicament en l'entorn Simulink. La simulació busca reproduir de manera fidedigna un escenari realista d'una smart grid, fent ús dels seus components d'emmagatzematge dissenyats i la implementació del controlador EMPC. Els resultats obtinguts de diversos escenaris són analitzats per a comprendre el comportament dels senyals de control i els estats de càrrega dels elements. S'observa com la xarxa utilitza intel·ligentment els seus components per a optimitzar el cost final de la demanda del sistema. A més, s'introdueix una variació en la demanda per a avaluar la resposta del sistema davant fluctuacions contínues. Aquest enfocament proporciona una visió detallada de la capacitat d'adaptació i eficiència de la xarxa elèctrica intel·ligent, destacant la seva capacitat per a gestionar dinàmicament les demandes canviants.

Este proyecto se focaliza en el desarrollo de estrategias eficientes de gestión energética, así como, el modelo de control predictivo y el control predictivo económico basado en modelo (MPC y EMPC) para la red eléctrica inteligente IRI. Se emplea un esquema multicapa jerárquico para optimizar el rendimiento del sistema. Las simulaciones del comportamiento de la smart grid se llevan a cabo mediante el software MATLAB, específicamente en el entorno Simulink. La simulación busca reproducir de manera fidedigna un escenario realista de una smart grid, en uso de sus componentes de almacenamiento diseñados y la implementación del controlador EMPC. Los resultados obtenidos de varios escenarios son analizados para comprender el comportamiento de las señales de control y los estados de carga de los elementos. Se observa como la red utiliza inteligentemente sus componentes para optimizar el coste final de la demanda del sistema. Además, se introduce una variación en la demanda para evaluar la respuesta del sistema ante fluctuaciones continuas. Este enfoque proporciona una visión detallada de la capacidad de adaptación y eficiencia de la red eléctrica inteligente, destacando su capacidad para gestionar dinámicamente las demandas cambiantes.

This project focuses on the development of efficient energy management strategies, as well as the predictive control model and model-based economic predictive control (MPC and EMPC) for the IRI smart grid. A hierarchical multilayer scheme is used to optimize system performance. Simulations of smart grid behaviour are carried out using MATLAB software, specifically in the Simulink environment. The simulation seeks to reliably reproduce a realistic scenario of a smart grid, making use of its designed storage components and the implementation of the EMPC driver. The results obtained from several scenarios are analysed to understand the behaviour of the control signals and the load states of the elements. It is observed how the network intelligently uses its components to optimize the final cost of system demand. In addition, a variation in demand is introduced to assess the system's response to continuous fluctuations. This approach provides a detailed view of the adaptability and efficiency of the smart grid, highlighting its ability to dynamically manage changing demands.

Estudio e implementación de conducción autónoma en un coche robot con LIDAR

Trabajo final de grado

Fernández León, Sergio

Tutor/a - Director/a: Blesa Izquierdo, Joaquim; Rolán Blanco, Alejandro

Fecha de publicación: 2023

Escuela de Ingeniería de Barcelona Este (EEBE)

Ver detalle Acceso al texto completo

La conducció autònoma de vehicles és un dels grans camps d'investigació a la robòtica. El present document estudia la seva implementació a partir de les dades obtingudes mitjançant un sensor LIDAR. S'utilitza el model JetRacer de la marca Waveshare com a vehicle, que es comunica de manera contínua i ininterrompuda amb un ordinador extern que realitza el control de missió. S'empra ROS per a la integració dels diferents elements en un mateix espai de treball. El projecte es divideix en dues fases. La primera consisteix en l'obtenció del mapa del lloc de treball del robot mitjançant tècniques de SLAM a partir del moviment manual del vehicle per part d'un operari. Se centra l'atenció en les occupancy grid, en els algoritmes de localització i en el paquet hector_slam de ROS. La segona fase s'enfoca en la implementació pròpiament dita de la conducció autònoma. Es destaquen els conceptes de mapa de costos (costmap) i planificador de ruta (planner), a més del paquet move_base de ROS i l'algoritme TEB. El programa de control del vehicle inclou evasió d'obstacles, mesures anticol·lisió i velocitat dinàmica.

La conducción autónoma de vehículos es uno de los grandes campos de investigación en robótica. El presente documento estudia su implementación a partir de los datos obtenidos mediante un sensor LIDAR. Se utiliza el modelo JetRacer de la marca Waveshare como vehículo, que se comunica de forma continua e ininterrumpida con un ordenador externo que realiza el control de misión. Se emplea ROS para la integración de los diferentes elementos en un mismo espacio de trabajo. El proyecto se divide en dos fases. La primera consiste en la obtención del mapa del lugar de trabajo del robot mediante técnicas de SLAM a partir del movimiento manual del vehículo por parte de un operario. Se centra la atención en las occupancy grid, en los algoritmos de localización y en el paquete hector_slam de ROS. La segunda fase se enfoca en la implementación propiamente dicha de la conducción autónoma. Se destacan los conceptos de mapa de costes (costmap) y planificador de ruta (planner), además del paquete move_base de ROS y el algoritmo TEB. El programa de control del vehículo incluye evasión de obstáculos, medidas anticolisión y velocidad dinámica.

Autonomous navigation of vehicles is one of the cutting-edge investigation topics in robotics. The present document studies its implementation based on the data obtained by a LIDAR sensor. Waveshare's car-like robot JetRacer is used, with continuous and uninterrupted communication with an external computer, which makes the mission control. ROS performs the integration of the different elements in the same workspace. The project is divided in two parts. The first consists in the acquisition of the robot's workplace map with SLAM techniques and the manual movement of the robot, commanded by the user. Attention is focused in occupancy grids, in localization algorithms and in the hector_slam ROS package. The second part talks about the autonomous navigation topic. Concepts as costmaps, path planners and motion planners are shown, as well as move_base ROS package and TEB algorithm. The control program of the vehicle includes obstacle avoidance, anticollision measures and dynamic speed.

Disseny i implementació d'un sistema de trucades de pacient-infermeria

Trabajo final de grado

Soriano Parrado, Ferrán

Tutor/a - Director/a: Blesa Izquierdo, Joaquim

Fecha de publicación: 2023

Escuela de Ingeniería de Barcelona Este (EEBE)

Ver detalle Acceso al texto completo

Aquest treball descriu el procés de disseny, prototipatge i implementació d'un sistema de trucades pacient-infermeria per a habitacions hospitalàries i centres de dia. El sistema s'ha creat per ser implementat sobre una infraestructura de trucades existent que s'adapta a les necessitats actuals dels pacients i sanitaris. És modulable i escalable, aprofitant les infraestructures per evitar costos innecessaris. L'objectiu és identificar l'origen de les trucades d'auxili, registrar les atencions dels sanitaris i emmagatzemar aquesta informació. Es fa servir un microordinador Raspberry Pi per obtenir el senyal del polsador del pacient i un sistema d'identificació RFID per registrar el professional que atén l'auxili. La informació es transmet per Wi-Fi a un servidor i s'utilitza un software de control perquè infermeria pugui monitorar l'habitació. El projecte és de codi obert perquè l'entitat receptora pugui participar-hi i adaptar el sistema a les seves necessitats. A més de detallar el desenvolupament del prototip, s'explica la implementació en una habitació de l'hospital municipal de Badalona, demostrant que el sistema funciona adequadament en un entorn real. També s'aborden les diferents maneres en què l'entitat receptora pot obtenir dades rellevants amb el registre històric de les atencions i es proposen anàlisis de dades i un model predictiu per a cada centre. Finalment, s'exploren les possibles aplicacions i funcionalitats futures del prototip. En resum, es conclou que és possible implementar un sistema respectuós amb l'entorn i el pacient en un entorn sanitari, que és escalable, de menor cost i que millora la gestió de les trucades d'auxili dels pacients.

Este trabajo describe el proceso de diseño, prototipado e implementación de un sistema de llamadas paciente-enfermería para habitaciones hospitalarias y centros de día. El sistema se ha creado para ser implementado sobre una infraestructura de llamadas existente que se adapta a las necesidades actuales de los pacientes y sanitarios. Es modular y escalable, aprovechando las infraestructuras para evitar costos innecesarios. El objetivo es identificar el origen de las llamadas de auxilio, registrar las atenciones de los sanitarios y almacenar esta información. Se utiliza una microcomputadora Raspberry Pi para obtener la señal del pulsador del paciente y un sistema de identificación RFID para registrar al profesional que atiende la llamada de auxilio. La información se transmite por Wi-Fi a un servidor y se utiliza un software de control para que enfermería pueda monitorizar la habitación. El proyecto es de código abierto para que la entidad receptora pueda participar y adaptar el sistema a sus necesidades. Además de detallar el desarrollo del prototipo, se explica la implementación en una habitación del hospital municipal de Badalona, demostrando que el sistema funciona adecuadamente en un entorno real. También se abordan las diferentes formas en que la entidad receptora puede obtener datos relevantes con el registro histórico de las atenciones y se proponen análisis de datos y un modelo predictivo para cada centro. Finalmente, se exploran las posibles aplicaciones y funcionalidades futuras del prototipo. En resumen, se concluye que es posible implementar un sistema respetuoso con el entorno y el paciente en un entorno sanitario, que es escalable, de menor costo y que mejora la gestión de las llamadas de auxilio de los pacientes.

This project describes the process of designing, prototyping and implementing a patient-nursing call system for hospital rooms and nursing homes. The system has been created to be implemented on an existing call infrastructure that adapts to the current needs of patients and healthcare professionals. It is modular and scalable, making use of existing infrastructures to avoid unnecessary costs. The objective is to identify the origin of emergency calls, record the attention of healthcare providers, and store this information. A Raspberry Pi microcomputer is used to obtain the patient's button signal, and an RFID identification system is used to record the type of professional providing the assistance, along with other relevant variables. This information is transmitted via Wi-Fi to a server, which then transfers it to the control software used by nursing staff to monitor the room. The project is open-source, allowing the receiving entity to actively participate and adapt the system to its specific requirements. In addition to detailing the development of the prototype, the implementation in a room at the municipal hospital of Badalona is described, demonstrating that the system functions optimally in a real environment. Furthermore, different approaches are discussed for the receiving entity to obtain relevant data and insights through the historical records of call attention generated and collected by the system. This involves proposals for data analysis and an initial version of a predictive model based on the gathered information for each center. Finally, potential applications and functionalities that can be included in the prototype are addressed. The project has been conceived with future scalability and development in mind, allowing it to evolve into a more comprehensive system. In conclusion, it is demonstrated that it is possible to implement an environmentally and patient-friendly system in a healthcare setting that is scalable, cost-effective, and

Disseny i implementació del control d'un sistema “biga-bola” amb un microprocessador Texas instruments

Trabajo final de grado

Castell Mateu, Joan Pol

Tutor/a - Director/a: Blesa Izquierdo, Joaquim; Repecho del Corral, Víctor

Fecha de publicación: 2023

Escuela de Ingeniería de Barcelona Este (EEBE)

Ver detalle Acceso al texto completo

El present document recull el treball desenvolupat durant mesos per tal d'aconseguir implementar un sistema de control utilitzant la família de Microprocessadors C2000 aplicat a una planta de control del tipus biga-bola i tots els passos que s'han fet per aconseguir-ho. Per assolir tal objectiu s'ha hagut de fer una anàlisi prèvia de la planta on es treballarà i les seves propietats físiques per trobar un equivalent matemàtic del sistema. Un cop s'ha obtingut la primera simplificació s'ha comprovat paral·lelament si la simplificació del model es correspon amb la realitat i viceversa. Per adaptar la maqueta de la planta al microcontrolador s'ha hagut de dissenyar una petita interfície per condicionar el senyal rebut procedent del sensor i de pas simplificar el cablejat soldant una placa. Per altra banda, s'ha realitzat l'estudi d'un tipus de control PID aprofitant la resolució més gran que presenta el microcontrolador respecte als emprats a les pràctiques d'Implementació de sistemes de Control automàtic (ISCA). Per tal d'implementar el control PID ha calgut familiaritzar-se amb els nous blocs funcionals proporcionats per les llibreries de Texas Instruments, blocs que tenen molta més complexitat i possibilitats que els ja treballats a classe. Finalment, també ha calgut crear llibreries a partir de subsistemes de blocs de funcionament tant del servo com de condicionament de senyal, ja que aquestes no existeixen.

El presente documento recoge el trabajo desarrollado durante meses a fin de conseguir implementar un sistema de control utilizando la familia de microprocesadores C2000 aplicado a una planta de control de tipo viga-bola y todo el camino recorrido para llegar a ello. Para llegar a tal meta se ha tenido que hacer un análisis previo de la planta donde se desarrollará el trabajo y sus propiedades físicas a fin de encontrar un equivalente matemático del sistema. Una vez se ha obtenido la primera simplificación se ha ido comprobando paralelamente si dicha simplificación del modelo tenía correlación con la realidad y viceversa. Para adaptar la maqueta de la planta al microcontrolador se ha diseñado una pequeña interfaz para acondicionar la señal recibida procedente del sensor y de paso simplificar el cableado soldando una placa. Por otro lado, se ha realizado el estudio de un tipo de control, el control PID, aprovechando la mayor resolución que presenta el microcontrolador respecto a los empleados en las prácticas de Implementación de sistemas de control automático (ISCA). Para implementar el control PID ha hecho falta familiarizarse con los nuevos bloques funcionales proporcionados por las librerías de Texas Instruments, estos bloques presentan más complejidad y posibilidades que los que se usaban en clase. Finalmente, también ha hecho falta crear librerías a partir de subsistemas de bloques de funcionamiento tanto del servo como del acondicionamiento de señal, puesto que estos no existían.

This document summarizes the work developed over months in order to implement a control system using the C2000 family MCU's applied to a beam and ball system and all the steps that have been taken along the way in order to make it possible. To achieve this goal, a prior analysis of the plant was done and a first mathematical model of the System was obtained. Once the first simplification has been done, it has been checked whether the simplification of the model corresponds to reality and vice versa. To adapt the model of the plant to the microcontroller, a small interface had to be designed to condition the signal received from the sensor and to simplify the wiring. On the other hand, the study of a type of PID control has been carried out, taking advantage of the greater resolution presented by the microcontroller compared to those used in ISCA labs. In order to implement the PID control, it was necessary to become familiar with the new functional blocks provided by the Texas Instruments libraries, blocks that have much more complexity and possibilities than those in the default libraries. Finally, it was also necessary to create libraries from subsystems of both the servo and signal conditioning operating blocks, since these do not exist.

Modelado de un sistema “bola-tubo” para su control mediante un microprocesador F28379D de Texas instruments programado en el entorno Matlab/Simulink

Trabajo final de grado

Muñoz Muñoz, Ricardo

Tutor/a - Director/a: Repecho del Corral, Víctor; Blesa Izquierdo, Joaquim

Fecha de publicación: 2023

Escuela de Ingeniería de Barcelona Este (EEBE)

Ver detalle Acceso al texto completo

Disseny i fabricació d'un banc de verificació i ajustos de dispositius de laboratoris automatitzats

Trabajo final de grado

Sempere Comet, Daniel

Tutor/a - Director/a: Blesa Izquierdo, Joaquim

Fecha de publicación: 2023

Escuela de Ingeniería de Barcelona Este (EEBE)

Ver detalle Acceso al texto completo

En aquest projecte s'ha realitzat el disseny, muntatge i posterior implementació d'un producte basat en un banc de proves mitjançant una placa d'Arduino per a l'optimització i millora de la posada en marxa dins l'empresa NGNY Devices. El TFG consta d'una primera part on es fa una anàlisi del context de l'empresa i l'estat actual en el qual es troba. S'ha incidit en la part de producció i la posada en marxa de les diferents maquinàries analitzant així les diferents problemàtiques tot aportant una proposta per a la solució i millora d'aquestes. Un cop analitzades les diferents dificultats, s'ha realitzat el disseny, tant de hardware com de software, d'un banc de proves per a cables, per a la millora del muntatge i l'optimització de la posada en marxa, també s'explica l'elecció dels diferents components i la seva connexió. Aquests dissenys sempre han anat acompanyats paral·lelament a l'opinió del departament d'industrialització per tal de satisfer les necessitats d'aquest. Finalment, s'ha implementat el disseny en diferents prototips per a la realització de diferents proves per tal d'aconseguir un producte final òptim.

En este proyecto se ha realizado el correspondiente diseño, montaje y posterior implementación de un producto basado en un banco de pruebas mediante el microcontrolador IDE Arduino para la optimización y mejora de la puesta en marcha dentro de la empresa NGNY Devices. El TFG consta de una primera parte donde se realiza un análisis del contexto de la empresa y el estado actual donde se encuentra. Se ha incidido en la parte de producción y en la puesta en marcha de las diferentes maquinarias, analizando así las diferentes problemáticas, aportando así, una propuesta para la solución y mejora de esta. Una vez han sido analizadas las diferentes dificultades, se ha realizado el diseño, tanto de la parte de hardware como de software, de un banco de pruebas para cables, con tal de mejorar el montaje y optimizar la puesta en marcha, también se explica la elección de los diferentes componentes y sus respectivas conexiones. Este diseño siempre ha ido acompañado paralelamente con el departamento de industrialización con tal de satisfacer las necesidades de este. Finalmente, se ha implementado el diseño en diferentes prototipos para la realización de diferentes pruebas con tal de conseguir un producto final óptimo.

This project involved the design, assembly and subsequent implementation of a product based on a test bench with the IDE Arduino microcontroller for the optimization and improvement of the start-up assistance within company NGNY Devices. The TFG consist of a first part where an analysis of the context of the company and the current State. The focus has been on the production part and on the implementation of the different machinery, analyzing the different problems, thus providing a proposal for the solution and the improvement of this. Once the different problems have been analyzed, the design of a cable test bench, both hardware and software parts, has been carried out in order to improve the assembly and optimize the start-up, as well as to explain the choice of the different components and their respective connections. This design has always been accompanied in parallel with the industrialization department in order to meet its need. Finally, the design has been implemented in different prototypes for testing in order to achieve an optimal final product.

Instal·lació industrial genèrica per a la recepció i tractament de matèries primeres

Trabajo final de grado

Diago Matamala, Marc

Tutor/a - Director/a: Blesa Izquierdo, Joaquim

Fecha de publicación: 2023

Escuela de Ingeniería de Barcelona Este (EEBE)

Acceso al texto completo

Conducció d'un vehicle autònom mitjançant tècniques d'intel·ligència artificial

Trabajo final de grado

Sagré Martínez, Albert

Tutor/a - Director/a: Blesa Izquierdo, Joaquim; Ponsa Asensio, Pere

Fecha de publicación: 2023

Escuela de Ingeniería de Barcelona Este (EEBE)

Ver detalle Acceso al texto completo

L'objectiu d'aquest treball final de grau (TFG) és la implementació d'intel·ligència artificial en un vehicle per aconseguir un nivell de conducció autònoma elevat, amb capacitat per circular sense interacci externa per un circuit, aplicant control dinàmic de velocitat i esquivant obstacles en la ruta. Així, es farà ús del kit JetRacer Pro AI Kit de la marca Waveshare, que consisteix en un vehicle radiocontrol equipat amb càmera i una placa Jetson Nano de Nvidia, capaç de realitzar càlculs complexes que permeten la implementació d'intel·ligència artificial. La programació del vehicle es realitzarà utilitzant el llenguatge Python a través de la plataforma Jupyterlab, que permet una connexió remota al vehicle. L'aprenentatge del vehicle es durà a terme mitjançant xarxes neuronals, destacant entre elles Resnet18 per la seva eficiència i temps d'entrenament. Finalment, gràcies al codi creat i a l'ús de Resnet18, s'aconsegueix que el vehicle compleixi les expectatives, sent capaç de circular sense intervenció externa, regulant la seva velocitat de forma autònoma i esquivant obstacles a la ruta, tot mantenint una supervisió remota de totes les variables. Cal destacar que aquest projecte obre la porta a altres possibles projectes per aprofundir en els aspectes tractats, ja sigui optimitzant la resposta del vehicle i del model o millorant el coneixement en xarxes neuronals i intel·ligència artificial.

El objetivo de este trabajo final de grado (TFG) es la implementación de inteligencia artificial en un vehículo para conseguir un nivel de conducción autónoma elevado, con capacidad para circular sin interacción externa por un circuito, aplicando control dinámico de velocidad y esquivando obstáculos en la ruta. Así, se hará uso del kit JetRacer Pro AI Kit de la marca Waveshare, que consiste en un vehículo radiocontrol equipado con cámara y una placa Jetson Nano de Nvidia, capaz de realizar cálculos complejos que permiten la implementación de inteligencia artificial. La programación del vehículo se realizará utilizando el lenguaje Python a través de la plataforma Jupyterlab, que permite una conexión remota al vehículo. El aprendizaje del vehículo se llevará a cabo mediante redes neuronales, destacando entre ellas Resnet18 por su eficiencia y tiempo de entrenamiento. Por último, gracias al código creado y al uso de Resnet18, se consigue que el vehículo cumpla las expectativas, siendo capaz de circular sin intervención externa, regulando su velocidad de forma autónoma y esquivando obstáculos en la ruta, manteniendo una supervisión remota de todas las variables. Cabe destacar que este proyecto abre la puerta a otros posibles proyectos para profundizar en los aspectos tratados, ya sea optimizando la respuesta del vehículo y el modelo o mejorando el conocimiento en redes neuronales e inteligencia artificial.

The objective of this final degree project (TFG) is the implementation of artificial intelligence in a vehicle to achieve a high level of autonomous driving, with the ability to drive without external interaction on a circuit, applying dynamic speed control and avoiding obstacles on the route. Thus, JetRacer Pro AI Kit from Waveshare will be used, which consists of a radio-controlled vehicle equipped with a camera and a Jetson Nano board from Nvidia, capable of performing complex calculations that allow the implementation of artificial intelligence. Python will be the programming language used in this project through Jupyterlab platform, which allows a remote connection to the vehicle. Neural networks will be in charge of the learning process, highlighting among them Resnet18 for its efficiency and training time. Finally, thanks to the created code and the use of Resnet18, it is possible for the vehicle to meet expectations, being able to run through the course without external intervention, changing its speed autonomously and avoiding obstacles on the route, maintaining remote supervision of all variables. It should be noted that this project opens a wide variety of possibilities to other projects to deepen the aspects covered, either optimizing the response of the vehicle and the model or improving knowledge in neural networks and artificial intelligence.

Disseny mecànic, impressió 3D i implementació d'una pèrgola bioclimàtica amb control automàtic

Trabajo final de grado

Campins Abrines, Joan Miquel

Tutor/a - Director/a: Torner Ribé, Jordi; Blesa Izquierdo, Joaquim

Fecha de publicación: 2022

Escuela de Ingeniería de Barcelona Este (EEBE)

Ver detalle Acceso al texto completo

La pèrgola bioclimàtica és un sistema de protecció solar. S'instal·la en espais exteriors per a protegir-se del Sol, l'aigua, el vent, el fred o el calor. Es tracta d'un sistema de sostre format per lamel·les orientables per tal de fer ombra, deixar passar llum o protegir-se de l'aigua. En el present Treball Final d'Estudis (TFE) es pretén fer el disseny mecànic d'una pèrgola bioclimàtica amb SolidWorks, així com també la impressió d'aquesta en tres dimensions (3D). Es farà la implementació del disseny i es programarà el control de la pèrgola mitjançant un microcontrolador Arduino, per tal de que aquesta treballi de manera automatitzada quan l'usuari ho decideixi, segons les condicions climatològiques.

La pérgola bioclimática es un sistema de protección solar. Se instala en espacios exteriores para protegerse del Sol, del agua, del viento, del frío o del calor. Se trata de un sistema de techo formado por lamelas orientables con la finalidad de hacer sombra, dejar pasar la luz o protegerse del agua. En el presente Trabajo Final de Estudios (TFE) se pretende hacer el diseño mecánico de una pérgola bioclimática con SolidWorks, así como la impresión de esta en tres dimensiones (3D). Se hará la implementación del diseño y se programará el control de la pérgola mediante un microcontrolador Arduino, de manera que esta trabaje de forma automatizada cuando el usuario así lo decida, dependiendo de las condiciones climatológicas.

A bioclimatic pergola is a solar protection system. It is installed in outdoor spaces to protect itself from the Sun, water, wind, cold or heat. It is a roof system made up of adjustable slats in order to provide shade, let light in or protect against water. In this Final Degree Project, it is intended to do the mechanical design of a bioclimatic pergola with SolidWorks, as well as the printing of this in three dimensions (3D). The implementation of the design will be carried out and the control of the pergola will be programmed using an Arduino microcontroller, so that it works automatically when the user decides to do so, according to the weather conditions.

Diseño e implementación de un sistema de control con mecanismo anti-colisiones para un vehículo autónomo

Trabajo final de grado

Prior Sancho, Lluis

Tutor/a - Director/a: Blesa Izquierdo, Joaquim

Fecha de publicación: 2022

Escuela de Ingeniería de Barcelona Este (EEBE)

Ver detalle Acceso al texto completo

En aquest document de treball de fi de grau, es recull el disseny i la implementació d'un sistema d'anticol·lisions per a la navegació autònoma d'un vehicle controlar mitjançant una placa Raspberry Pi 3 Model B+ i un programari desenvolupat a l'entorn de MATLAB Simulink. El vehicle és capaç de recórrer un circuit limitat per dues línies contínues de color verd evitant la col·lisió amb possibles obstacles que poden aparèixer en el recorregut. El control del vehicle es realitza mitjançant un servomotor i un motor de contínua. La detecció del circuit i de la posició del vehicle s'obté a través una càmera instal·lada en la part superior del cotxe. D'altra banda, la detecció d'objectes es realitza mitjançant sensors d'ultrasons connectats a una placa Arduino UNO. El programa s'encarrega de la detecció de dues línies de color verd situades en el sòl que limiten el circuit, analitzant-les de manera autònoma i fent els canvis necessaris en la direcció del vehicle amb la finalitat d'esquivar els obstacles detectats pels sensors, així com per mantenir-se, sempre que sigui possible, dins del circuit. En aquest projecte s'ha utilitzat un vehicle dissenyat en altres projectes al qual se li han afegit totes les modificacions necessàries per a aconseguir els objectius d'aquest projecte.

En este documento de trabajo de fin de grado, se recoge el diseño y la implementación de un sistema de anti-colisiones para la navegación autónoma de un vehículo controlado mediante una placa Raspberry Pi 3 Model B+ y un software desarrollado en el entorno de MATLAB Simulink. El vehículo es capaz de recorrer un circuito limitado por dos líneas continuas de color verde evitando la colisión con posibles obstáculos que pueden aparecer en el recorrido. El control del vehículo se realiza mediante un servomotor y un motor de continua. La detección del circuito y de la posición del vehículo se obtiene a través una cámara instalada en la parte superior del coche. Por otro lado, la detección de objetos se realiza mediante sensores ultrasónicos conectados a una placa Arduino UNO. El programa se encarga de la detección de dos líneas de color verde situadas en el suelo que limitan el circuito, analizándolas de forma autónoma y realizando los cambios necesarios en la dirección del vehículo con el fin de esquivar los obstáculos detectados por los sensores, así como para mantenerse, siempre que sea posible, dentro del circuito. En este proyecto se ha utilizado un vehículo diseñado en otros proyectos al que se le han añadido todas las modificaciones necesarias para lograr los objetivos de este proyecto.

This bachelor final project document collects the design and implementation of an anti-collision system for a self-controlled vehicle. The vehicle is equipped with a Raspberry Pi 3 Model 3 B+ board and software developed using MATLAB Simulink. The vehicle is able to travel through a circuit limited by two green lines avoiding collision with possible obstacles that may appear on the route. The control of the system is done by a servomotor, a DC motor and a camara. On the other hand, object detection is performed by ultrasonic sensors connected to an Arduino Uno board. The control objective of the system is the automatic analysis of two green lines on the floor that make up a track, making the necessary changes in direction with the condition to clear the obstacles as well as to maintain, where possible, within the circuit. In this project we have used a vehicle designed in other projects to which we have added all the necessary modifications to achieve the objectives of the project.

Diseño e implementación del control de un coche autónomo con comunicación externa

Trabajo final de grado

Villalba Aguilera, Elena

Tutor/a - Director/a: Blesa Izquierdo, Joaquim; Rolán Blanco, Alejandro

Fecha de publicación: 2022

Escuela de Ingeniería de Barcelona Este (EEBE)

Ver detalle Acceso al texto completo

Aquest projecte es centra en el disseny i la implementació del control d'un vehicle autònom i en la comunicació entre aquest i un ordinador. Addicionalment, de manera independent, s'hi inclou el control manual amb un comandament extern Bluetooth. El principal objectiu és aconseguir desenvolupar un òptim algorisme capaç de manipular l'automòbil amb la finalitat de recórrer un circuit, acotat per dues línies, sense sortir-se'n i de manera completament autònoma. D'aquesta manera, es fa servir un sistema ultrasònic de navegació idoni per a la localització del vehicle en un pla 2D. Mitjançant un ordinador extern es processa la informació captada i es realitzen una sèrie de càlculs per tal de determinar la velocitat i la direcció pertinents. Per acabar, s'envien els resultats a una Raspberry Pi 4 Model B que s'encarrega d'actuar sobre els motors per obtenir el moviment desitjat. Cal destacar que tant els codis programats com la comunicació entre la Raspberry Pi i l'ordinador s'implementen en ROS (Robot Operating System), mitjançant el llenguatge de programació d'alt nivell Python.

El presente proyecto se centra en el diseño y la implementación del control de un vehículo autónomo y en la comunicación entre éste y un ordenador. Adicionalmente, de manera independiente, se incluye el control manual con un mando externo Bluetooth. El principal objetivo es lograr desarrollar un óptimo algoritmo capaz de manipular al automóvil con la finalidad de recorrer un circuito, acotado por dos líneas, sin salirse y de manera completamente autónoma. Para tales efectos, se emplea un sistema ultrasónico de navegación idóneo para la localización del vehículo en un plano 2D. Mediante un ordenador externo al vehículo se procesa la información captada y se realizan una serie de cálculos con el fin de determinar la velocidad y la dirección pertinentes. Por último, se envían los resultados a una Raspberry Pi 4 Model B, a bordo del vehículo, que se encarga de actuar sobre los motores para obtener el movimiento deseado. Destacar que tanto los códigos programados como la comunicación entre la Raspberry Pi y el ordenador se implementan en ROS (Robot Operating System), mediante el lenguaje de programación de alto nivel Python.

This project focuses on the design and the implementation of the control of an autonomous vehicle and the communication between it and a computer. Additionally, manual control is included with an external Bluetooth control. The main objective is to develop an optimal algorithm capable of manipulating the automobile in order to follow a track, bounded by two lines, without diverting and completely autonomously. In this way, an ultrasonic navigation system is used with the purpose of locating the vehicle on a 2D plane. An external computer processed the information captured by the sensors, executing the implemented algorithm so as to determine the relevant speed and direction. Finally, the results are sent to a Raspberry Pi 4 Model B on board the vehicle, which is responsible of acting on the motors to obtain the desired movement. The programmed codes and the communication between the Raspberry Pi and the computer are implemented in ROS (Robot Operating System), using the high-level programming language Python.

Diseño y construcción de un controlador electrónico para motores BLDC

Trabajo final de grado

Sola García, Marc

Tutor/a - Director/a: Rolán Blanco, Alejandro; Blesa Izquierdo, Joaquim

Fecha de publicación: 2022

Escuela de Ingeniería de Barcelona Este (EEBE)

Ver detalle Acceso al texto completo

En els últims anys els motors de corrent continu amb escombretes han començat a estar obsolets a causa de les seves baixes prestacions i la necessitat de manteniment, sent destinats a utilitats molt concretes i de poca exigència, per contra els motors sense escombretes de corrent continu (BLDC), han passat de ser presents únicament a l'àmbit industrial a formar part cada vegada més del dia a dia de l'usuari comú, i així, ha nascut la necessitat de poder controlar-los d'una manera senzilla i econòmica. Aquest fet motiva el desenvolupament del present document que te com a objectiu la comprensió i el desenvolupament de l'electrònica de control per governar un motor BLDC amb sensors de posició, el control de la mateixa per aconseguir un desenvolupament òptim i l'adquisició de les principals dades necessàries per modelitzar el seu comportament en càrrega. Es disposa d'una bancada de proves que incorpora un motor BLDC que, mitjançant una reductora amb relació de transmissió 7:1, transmet el moviment a un fre magnètic variable, el qual serà també controlat electrònicament.

En los últimos años los motores de corriente continua con escobillas han comenzado a estar obsoletos debido a sus bajas prestaciones y a la necesidad de mantenimiento de los mismos, siendo destinados a utilidades muy concretas y de poca exigencia, por el contrario, los motores sin escobillas de corriente continua (BLDC), han pasado de estar presentes únicamente en el ámbito industrial a formar parte cada vez más del día a día del usuario común, naciendo así la necesidad de poder controlarlos de una manera sencilla y económica. Este hecho motiva el desarrollo del presente documento que tiene como objetivo la comprensión y el desarrollo de la electrónica de control para gobernar un motor BLDC con sensores de posición, el control de la misma para lograr un desempeño óptimo y la adquisición de los principales datos necesarios para modelizar su comportamiento en carga. Para ello se dispone de una bancada de pruebas que incorpora un motor BLDC que, mediante una reductora con relación de transmisión 7:1 transmite el movimiento a un freno magnético variable, el cual será también controlado electrónicamente.

Recently, brushed DC motors have become obsolete due to their low performance and their need for maintenance, being intended for very specific and low-demand uses. On the contrary, brushless DC motors (BLDC) have gone from being present only in the industrial field to becoming an increasingly part of the common user's daily life by giving rise to the need to be able to control them in a simple and economical way. This fact motivates the development of this document that aims to understand and develop the control electronics to govern a BLDC motor with position sensors, its control to achieve optimal performance and the acquisition of the main necessary data to model its behavior under load. For this, a test bench is available that incorporates a BLDC motor that, through a reducer with a 7:1 transmission ratio, transmits the movement to a variable magnetic brake, which will be controlled electronically too.

Control y detección de fallos en motores DC para un sistema basado en Arduino

Trabajo final de grado

Ramallo García, Emanuel

Tutor/a - Director/a: Blesa Izquierdo, Joaquim; Rolán Blanco, Alejandro

Fecha de publicación: 2022

Escuela de Ingeniería de Barcelona Este (EEBE)

Ver detalle Acceso al texto completo

La implementación de motores en sistemas electrónicos ha sido una práctica en auge desde la última década. Durante los últimos años se ha podido observar un crecimiento notable del uso de componentes electrónicos programados para el control de un número incontable de variables físicas que determinan el correcto funcionamiento de los vehículos motorizados. Mediante el presente Trabajo Final de Grado se realiza el modelado de dos motores de corriente continua de pequeña potencia utilizados en una bancada que permite emular el funcionamiento de las dos ruedas de un vehículo. Posteriormente, se implementa un controlador para regular la velocidad de ambos motores mediante la plataforma Arduino. El control se lleva a cabo en el entorno Simulink, que permite trabajar de una forma visual con una serie de bloques propios de una librería especializada en Arduino hardware. Como punto importante para simular una situación real, se plantea la idea de añadir un control tolerante a fallos que permita la detección de un error inesperado en el sistema y corregirlo debidamente. En el desarrollo de esta memoria se describen todos los componentes necesarios, tanto a nivel físico como lógico, y se analizan los resultados empíricos obtenidos de una serie de ensayos para los diagramas de bloques diseñados e implantados en Simulink.

La implementació de motors en sistemes electrònics ha estat una pràctica en auge des de la darrera dècada. Durant els darrers anys s'ha pogut observar un creixement notable de l'ús de components electrònics programats per al control d'un nombre incomptable de variables físiques que determinen el correcte funcionament dels vehicles motoritzats. .Mitjançant aquest Treball Final de Grau es realitza el modelatge de dos motors de corrent continu de baixa potència utilitzats en una bancada que permet emular el funcionament de les dues rodes d'un vehicle. Posteriorment, s'implementa un controlador per regular la velocitat dels dos motors mitjançant la plataforma Arduino. El control es duu a terme a l'entorn Simulink, que permet treballar visualment amb una sèrie de blocs propis d'una llibreria especialitzada en Arduino hardware. Com a punt important per simular una situació real, es planteja la idea d'afegir un control tolerant a fallades que permeti la detecció d'un error inesperat en el sistema i corregir-lo degudament. En el desenvolupament d'aquesta memòria es descriuen tots els components necessaris, tant físics com lògics, i s'analitzen els resultats empírics obtinguts d'una sèrie d'assajos per als diagrames de blocs dissenyats i implantats a Simulink.

Implementation of motors in electronic systems has been a growing practice since the last decade. During the last few years, it has been possible to see a visible growth in the use of programmed electronic components for the control of an uncountable number of physical variables that determine the correct functioning of motorized vehicles. The present project establishes an exhaustive work that includes the previous analysis, modeling and subsequent implementation of an automatic controller that allows to precisely regulate the speed of two DC motors coupled to a processor board of the Arduino platform. Automatic control is carried out in the Simulink environment, which allows a visual work with a series of blocks from a specialized Arduino hardware library. As an important point to simulate a real situation, the idea of adding a fault-tolerant control that allows the detection of an unexpected error in the system and its properly correction is proposed. In the development of this report, needed components are described, both physically and logically, and the empirical results obtained from a series of tests for the block diagrams designed and implemented in Simulink are analyzed.

Implementación de un coche autónomo basado en Raspberry Pi

Trabajo final de grado

Barranco Bartolomé, Raúl

Tutor/a - Director/a: Blesa Izquierdo, Joaquim

Fecha de publicación: 2022

Escuela de Ingeniería de Barcelona Este (EEBE)

Ver detalle Acceso al texto completo

Este documento, que contiene el trabajo de final de grado, consiste en el estudio e implementación de un coche autónomo, el cual es capaz de circular mediante el procesado de imágenes de manera autónoma por una pista cerrada delimitada por dos líneas que definen el carril del circuito. Para llevar a cabo el objetivo, se ha investigado diferentes opciones para el procesado de imagen, así como los componentes necesarios para el montaje y sus respectivas interconexiones. Simplificando, el proyecto consiste en captar las líneas de color verde que forman la pista mediante una cámara para que, de manera autónoma, se analicen y el vehículo tome sus propias decisiones en función de los parámetros obtenidos. En este proyecto se ha decidido utilizar la placa Raspberry Pi 3 Model B+ junto al software Simulink® de MATLAB® para el procesado de imágenes. La conexión se realiza mediante WIFI, por lo que se optimiza de manera significativa la comunicación entre el software y la placa.

Aquest document, que conté el treball de final de grau, consisteix en l'estudi i implementació d'un cotxe autònom, el qual és capaç de circular mitjançant el processament d'imatges de manera autònoma per una pista tancada delimitada per dues línies que defineixen el carril del circuit. Per a dur a terme l'objectiu, s'ha investigat diferents opcions per al processament d'imatge, així com els components necessaris per al muntatge i les seves respectives interconnexions. Simplificant, el projecte consisteix a captar les línies de color verd que formen la pista mitjançant una càmera perquè, de manera autònoma, s'analitzin i el vehicle prengui les seves pròpies decisions en funció dels paràmetres obtinguts. En aquest projecte s'ha decidit utilitzar la placa Raspberry Pi 3 Model B+ junt el software Simulink® de MATLAB® per al processament d'imatges. La connexió es realitza mitjançant WIFI, per la qual cosa s'optimitza de manera significativa la comunicació entre el programari i la placa.

This document, which contains the final degree project, consists of the study and implementation of an autonomous car, which is able to circulate autonomously through image processing on a closed track delimited by two lines that define the lane of the circuit. To carry out the objective, different options for image processing have been investigated as well as the components necessary for assembly and their respective interconnections. Simplifying, the project consists of capturing the green lines that form the lane by a camara so that they are analysed autonomously and the vehicle makes its own decisions based on the parameters obtained. In this project it has been decided to use the Raspberry Pi 3 Model B+ board together with the MATLAB® Simulink® software for image processing. The connection takes place by WIFI, so the communication between the software and the board is significantly optimized.