Object manipulation by collaborative autonomous underwater vehicles driven by a model-free second-order sliding mode controller with finite-time convergence

JOSUE GONZALEZ GARCIA (2023, [Artículo])

https://orcid.org/0000-0001-5657-380X

The use of Autonomous Underwater Vehicles (AUV) has expanded in recent years to include them in inspection, maintenance, and repair missions. These missions require the automation of tasks such as autonomous navigation and station-keeping, which are pretty challenging due to the complexity of the vehicle itself and the underwater environment. Traditional control strategies have been used to deal with those problems before, but their performance is limited since they do not consider non-linearities, external disturbances, or model uncertainties. Non-traditional controllers have been explored too, but have shortcomings such as being model-based, parameter-dependant, or so. Additionally, the nature of some objects implies the involvement of multiple vehicles to manipulate them, making the manipulation mission even harder. Collaboration of AUVs is a strong challenge since underwater communications are limited or null. An advanced control strategy dealing with the trajectory tracking and the station-keeping problem would be desirable for simplicity and robustness. If this controller could also help coordinate multiple vehicles without requiring them to communicate with each other, it would make collaborative manipulation tasks reachable. For this purpose, a model-free high-order Sliding Mode Controller (SMC) is presented in this project. Unlike other control approaches, the proposed control strategy achieves finite-time convergence to a practical zero error in a time-base that the user can arbitrarily define. This characteristic will be used to coordinate the navigation of two AUVs to manipulate an object underwater. The performance of the proposed controller was evaluated by numerical simulations and experiments in a semi-Olympic swimming pool and compared with classic and state-of-the-art control strategies regarding trajectory tracking and station-keeping problems. Results have shown that the proposed controller can achieve finite-time convergence of the tracking errors to a practical zero value in the predefined time-base. Results also demonstrated that the convergence time could be arbitrarily selected by the user and achieved by the controller resulting in, as far as the author knows, the first controller with this characteristic for AUVs navigation. The simulations and experiments also showed that the proposed controller outperformed classical and state-of-the-art controllers regarding the Root Mean Square of the tracking errors and energy consumption. Finally, the proposed model-free high-order SMC coordinated two BlueROV2 vehicles in a collaborative manipulation mission without vehicle-to-vehicle communication. Numerical simulation results confirmed that the proposed controller could manage the vehicles to follow a predefined coordinated trajectory to approach, grip, transport, and release an object without communicating with each other.

Doctor of Philosophy In Engineering Science

INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS TECNOLOGÍA DE LA INSTRUMENTACIÓN INGENIERÍA DE CONTROL INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS TECNOLOGÍA NAVAL VEHÍCULOS SUBMARINOS

Las nuevas redes de centros de desarrollo tecnológico aplicado. Una aproximación al caso británico

Germán Herrera Bartis Patricia Gutti (2023, [Artículo, Artículo])

Este trabajo lleva a cabo un análisis de la experiencia de Catapult, un programa guberna­mental del Reino Unido surgido una década atrás consistente en la creación y sosteni­miento de una red de nuevos centros de desarrollo tecnológico aplicado destinados a atender las demandas y requerimientos de los actores productivos privados de dicho país. A través del análisis de numerosos documentos oficiales, auditorías del programa y entre­vistas a actores clave el artículo analiza las características centrales de la política en cues­tión, incluyendo los elementos que definen la gobernanza del sistema, el esquema de fi­nanciamiento vigente, el alcance de las actividades tecnológicas de los centros y su vínculo con las empresas privadas.

Tecnología Innovación Desarrollo tecnológico Política industrial Reino Unido CIENCIAS SOCIALES CIENCIAS SOCIALES

Determinantes tecnológicos de las decisiones de inversión: un análisis de la industria manufacturera mexicana

Technological determinants and investment decisions: a Mexican manufacturing industry analysis

CELINA LOPEZ MATEO SANJUANA MARTHA RIOS MANRIQUEZ RUBEN MOLINA SANCHEZ (2015, [Artículo])

En este trabajo se analiza la influencia de determinantes tecnológicos en las decisiones de inversión de las empresas manufactureras mexicanas. Se utilizan estimaciones de eficiencia obtenidas a partir del Análisis Envolvente de Datos (DEA, por sus siglas en inglés), así como indicadores tecnológicos para las regresiones a través de Mínimos Cuadrados Ordinarios (MCO). El análisis se realiza partiendo de datos de corte transversal. La evidencia empírica sugiere que la eficiencia técnica a partir de los factores productivos capital y trabajo puede incentivar los niveles de inversión.

The influence of technological determinants on the investment decisions of Mexican manufacturing firms is discussed in this work. Efficiency estimates obtained from the Data Envelopment Analysis (DEA) and technology indicators for the regressions through Ordinary Least Squares (OLS) are used to develop the study. The analysis is based on cross-sectional data. Empirical evidence suggests that the technological efficiency that arises from productive factors (capital and labor) may encourage investment.

CIENCIAS SOCIALES Inversión Tecnología Manufactura Investment Technology Manufacture

Uso de energía renovable con tecnología propia para su aplicación en el subsector agrícola

JOSE JAVIER RAMIREZ LUNA César Calderón Mólgora Olga Xochitl Cisneros Estrada (2012, [Documento de trabajo])

Antecedentes – Objetivos – Resultados: Desarrollo tecnológico para la desalación de agua salobre con generación híbrida de paneles solares y aerogeneradores; Desarrollo tecnológico para bombeo con energía fotovoltaica y eólica, empleando tanques elevados. 

Energía no convencional Tecnología apropiada Desalación Abastecimiento de agua CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA

Estrategias para la adopción social de tecnologías de agua y saneamiento

ROBERTO ROMERO PEREZ DENISE SOARES Gemma Millán Rita Vázquez del Mercado Arribas EDUARDO LOPEZ RAMIREZ (2015, [Documento de trabajo])

En materia de agua, según los datos de INEGI, aún hay 9.5 millones de personas sin acceso a este servicio. Si a esta población, la que carecen totalmente de infraestructura hidráulica, se suman los hogares que no disponen de agua dentro de su vivienda (tienen el servicio en la comunidad, pero fuera del terreno de la vivienda), la cifra aumenta a 25 millones de personas. Para contar con el vital líquido estas personas deben acarrear el agua de alguna forma y muchas veces desde grandes distancias. Para salvar este obstáculo y aspirar a lograr una cobertura plena de los servicios de agua potable y saneamiento de estas comunidades, se deben impulsar estrategias de implementación de los programas sociales, donde las comunidades participen en todas las etapas de los proyectos, además de privilegiarse la utilización de tecnologías alternativas o apropiadas. El éxito de este tipo de iniciativas, además del bajo costo y la facilidad en la operación de las tecnologías, ha sido el involucramiento de las propias comunidades en el proceso de diseño, construcción, operación y mantenimiento de las tecnologías. En este documento se revisan los lineamientos, las reglas de operación, las estrategias y metodologías de implementación, evaluación y seguimiento que emplean los programas gubernamentales y organizaciones sociales. Se trata de identificar los factores que intervienen para determinar el éxito o el fracaso de los programas de agua y saneamiento. El objetivo principal es, conocer los programas gubernamentales y de organizaciones de la sociedad civil que atienden la cobertura de agua y saneamiento en comunidades rurales, y, mediante la realización de tres estudios de caso, identificar los factores de éxito y fracaso en la adopción social de tecnologías instaladas. Con los resultados alcanzados se elaboraron recomendaciones para que los programas sociales puedan facilitar la adopción social de tecnologías hídricas.

Abastecimiento de agua Saneamiento Tecnología apropiada Zonas rurales Programas gubernamentales CIENCIAS SOCIALES

Antinomos: red de conocimientos para resolver problemas reales del agua en países en vías de desarrollo: superando las diferencias y vacíos de conocimiento

JOSE LUIS MARTINEZ RUIZ RICARDO VICTOR LOPEZ MERA (2011, [Documento de trabajo])

ANTINOMOS es un proyecto en el que participan 13 instituciones de Europa, Asia, África y América Latina. Se orienta a reducir los contrastes y oposiciones entre las diversas áreas y disciplinas del conocimiento a través del desarrollo de espacios complementarios entre las diferentes especialidades del ámbito del sector agua, con el fin de implementar soluciones concretas a los problemas de abastecimiento de agua y saneamiento, en zonas urbanas y rurales en países en vías de desarrollo.

Abastecimiento de agua Tecnología apropiada Capacitación Cooperación internacional Países en desarrollo Informes de proyectos CIENCIAS SOCIALES

Vital and viable services for natural resources management in Latin America

JOSE LUIS MARTINEZ RUIZ RICARDO VICTOR LOPEZ MERA (2014, [Documento de trabajo])

VIVACE se basa en la innovación técnica de los servicios vitales y viables, especialmente los de abasto de agua potable, saneamiento y manejo de residuos sólidos en áreas periurbanas, con la idea de integrar analíticamente los enfoques y herramientas para el soporte de decisiones. Se desarrolla mediante estudios de casos realizados en México y Argentina. El trabajo que compete al IMTA es un estudio en la zona periurbana de Xochimilco en la Ciudad de México.

Abastecimiento de agua Tratamiento de aguas residuales Zonas urbanas Tecnología apropiada Informes de proyectos Xochimilco, Distrito Federal CIENCIAS SOCIALES

La inteligencia artificial y sus modelos de redes neuronales

Alejandro E. Rodríguez-Sánchez (2024, [Artículo, Artículo])

Este artículo revisa qué son los modelos en la inteligencia artificial (IA), con especial énfasis en las redes neuronales artificiales y su capacidad para simular y predecir fenómenos complejos. Ejemplifica la aplicación multidisciplinaria de la IA en campos como la astronomía, destacando la imagen del primer agujero negro, y en biología molecular, con los avances de AlphaFold. Se resalta la necesidad de entender los modelos de IA más allá de su función técnica, subrayando su contribución al progreso científico. Concluye que la IA, a través de sus modelos, desempeña un papel crucial en el estudio de las regularidades de la naturaleza y de la sociedad.

Inteligencia artificial Redes neuronales artificiales Modelos cientificos Tecnología INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Vital and viable services for natural resources management in Latin America

EDUARDO LOPEZ RAMIREZ JOSE LUIS MARTINEZ RUIZ Ricardo Víctor López Mera (2013, [Documento de trabajo])

VIVACE se basa en la innovación técnica de los servicios vitales y viables, especialmente los de abasto de agua potable, saneamiento y manejo de residuos sólidos en áreas periurbanas, con la idea de integrar analíticamente los enfoques y herramientas para el soporte de decisiones. Se desarrolla mediante estudios de casos realizados en México y Argentina. El trabajo que compete al IMTA es un estudio en la zona periurbana de Xochimilco, en la Ciudad de México.

Abastecimiento de agua Tratamiento de aguas residuales Tecnología apropiada Informes de proyectos CIENCIAS SOCIALES

Uso potencial de pellets para el tratamiento de aguas contaminadas con arsénico en comunidades de Xichú, Gto., México

Pellets potential use for the treatment of contaminated water with arsenic in communities Xichú, Gto. Mexico

ALMA HORTENSIA SERAFIN MUÑOZ MELINA GUADALUPE MEDINA GARCIA FRANCISCO AGUSTIN VIDO GARCIA BERENICE NORIEGA LUNA ADRIAN ZAMORATEGUI MOLINA (2017, [Artículo])

En el presente trabajo se llevó a cabo el desarrollo del uso de pellets, provenientes de resi-duos lignocelulósicos, para el tratamiento de aguas contaminadas con arsénico de las comu-nidades del municipio de Xichú, Gto., México. Las muestras de agua, n = 72, se evaluaron con base en la NOM-127-SSA1-1994. La concentración más alta de arsénico fue arriba de los límites permisibles, 0.2 mg.L–1 ± 0.04 mg.L–1. Los pellets utilizados fueron a partir de aserrín, paja de trigo, agave y sorgo. Se optimizó la rampa de temperatura para la mejor consistencia de los pellets. Se realizaron varios diseños experimentales con los pellets, n = 162, a diferentes condiciones, para desarrollar el proceso de activación y tratamiento con Fe (III). Los pellets obtenidos fueron colocados en muestras de agua contaminadas con ar-sénico por 24 h. Se logró una remoción de arsénico a pH entre 6.5 a 7, del 98.50% ± 1.2%.

Present work was carried out development of use of pellets from lignocellulosic waste for arsenic-contaminated waters treatment in communities of the municipality of Xichu, Guanajuato, Mexico. Water samples, n = 72, were evaluated based on NOM-127-SSA1-1994.

The highest concentration of arsenic was above permissible limits, 0.2 mg.L–1 ± 0.04 mg.L–1. Pellets used were from sawdust, wheat straw, agave and sorghum. Temperature ramp to the best consistency of pellets is optimized. Several experimental designs with pellets were

performed,n = 162, in different conditions to develop activation process and treatment with Fe (III). Pellets obtained were placed in water samples contaminated with arsenic 24 h. Arsenic removal at pH between 6.5 to 7, of 98.50% ± 1.2% was achieved.

BIOLOGÍA Y QUÍMICA Arsénico Pellets Lignocelulósica Tecnologías sustentables Xichú, Gto. México Arsenic Lignocellulosic wastes Sustainable technologies