Research Topics
La línea Sistemas Distribuidos de Control Industrial es la de mayor proyección en la actualidad, dado que se ha colaborado con grupos de reconocido prestigio tanto a nivel nacional (Universidad Politécnica de Catalunya, Universidad Carlos III) como internacional (Universidad de Sheffield, Universidad de Aveiro, Universidad de Magdeburg) en el marco de proyectos de financiación nacional (proyectos coordinados del Plan Nacional de I+D), europea (programas IST, ARTEMIS, ITEA2), así como en el marco de organizaciones internaciones sin ánimo de lucro (PLCopen, AutomationML).
El objetivo general de esta línea es concretamente tender puentes entre el estado de la tecnología y el diseño de aplicaciones de control industrial a través del establecimiento de metodologías y del desarrollo de herramientas que adopten los avances tecnológicos en otros campos como el de la microelectrónica, las comunicaciones y el software, reduciendo el tiempo de desarrollo y de salida al mercado de nuevos productos a un coste competitivo. Además, dada la rápida evolución que se ha producido en las últimas décadas y que previsiblemente continuará a ese ritmo, sino mayor, se hace necesario el dotar de capas de abstracción a las herramientas desarrolladas, de manera que se evite la formación continuada del usuario final en técnicas y tecnologías complejas de entender y utilizar. Entre sus objetivos concretos cabe destacar:
- Desarrollar herramientas y establecer metodologías que permitan realizar aplicaciones para sistemas distribuidos complejos, abiertos, de altas prestaciones, extensibles, reutilizables y fáciles de manejar. Para ello, se utilizan, en la medida de lo posible, estándares del sector y metodologías y tecnologías consolidadas en otros campos del conocimiento como el de la Ingeniería del Software (cabe destacar entre otros el diseño basado en componentes, el diseño basado en modelos, los lenguajes de descripción de arquitecturas, lenguajes de modelado (UML, XML,…) y las tecnologías XML). El objetivo final es dar soporte al ciclo de desarrollo de este tipo de aplicaciones.
- Enfatizar la reutilización y la reconfiguración dinámica como medio de afrontar el diseño de aplicaciones industriales cada vez más complejas que demandan flexibilidad para adaptarse a cambios durante el ciclo de vida.
- Analizar, evaluar y comparar los últimos desarrollos y tendencias en los sistemas de comunicación y su aplicación en sistemas de control industrial distribuido. En concreto, se pretende dotar a los sistemas de automatización industrial de capacidad para reconfigurarse dinámicamente, para lo que es necesario dotar al middleware existente de mecanismos para la reconfiguración.
- Transferir los resultados de la línea al entorno industrial. o Dada la velocidad a la que evoluciona la tecnología relacionada, uno de los objetivos estratégicos es el mantenimiento de un "observatorio tecnológico" que analice continuamente los nuevos desarrollos y su aplicabilidad en el entorno industrial.
La línea Sistemas de Control de Tiempo Real tiene como objetivo la aplicación de técnicas y tecnologías de la Ingeniería de Control a diferentes campos de aplicación de interés estratégico para sectores del entorno industrial de la Comunidad Autónoma Vasca. Actualmente consta de dos sub-líneas de actuación, aunque se está comenzando a trabajar en otras como son la de los procesos de rectificado y la energía marina.
La sub-línea de Aplicación de Técnicas Inteligentes en el Proceso de Electro-erosión por Hilo (WEDM ):
Esta línea se centra en el proceso de corte por electroerosión por hilo (WEDM), uno de los procesos de mecanizado no convencional más utilizado en la industria metal-mecánica. Este proceso consiste en el arranque de material originado por sucesivas descargas eléctricas entre la pieza a mecanizar y el hilo (ambos electrodos conductores) sin que se produzca contacto entre ellos. Es por ello que se denomina no convencional. El objetivo general es incrementar el rendimiento del proceso, para lo que se debe dotar al sistema de control de conocimiento suficiente para poder detectar tendencias hacia regímenes de corte degradado y actuar sobre el proceso para superar la degradación y evitar la rotura del hilo. Esta línea nació de la colaboración con el grupo de Fabricación de Alto Rendimiento del Departamento de Ingeniería Mecánica de la E.T.S.I. de Bilbao (UPV/EHU), grupo de investigación consolidado de la Red Vasca de Tecnología, colaboración que se pretende afianzar en los próximos años aunando el conocimiento de los procesos de fabricación de dicho grupo con los conocimientos de control y sistemas empotrados, en la mejora de los procesos. Los logros obtenidos hasta el momento hacen prever una fructífera colaboración. Por otro lado, el proceso de electroerosión ha sido adoptado recientemente como línea de interés del Centro de Investigación Cooperativa Fabricación de Alto Rendimiento (CIC-Margune). Por lo que los resultados de la línea pueden ser transferidos al entorno industrial a través de este centro.
Entre los objetivos principales cabe destacar:
- Monitorización en tiempo real y sin pérdida de información que permita conocer la evolución en los instantes previos a la rotura de las variables significativas del proceso (teniendo en cuenta que la duración de una descarga típica es del orden de microsegundos).
- Análisis de los diferentes comportamientos degradados que puede presentar aún sabiendo que es un proceso de naturaleza estocástica sobre el que influyen múltiples parámetros.
- Análisis de la aplicabilidad de técnicas de inteligencia artificial para identificar comportamientos degradados, independientemente del espesor de la pieza.
- Diseñar sistemas empotrados de tiempo real que incorporen la detección de comportamientos degradados e implementen diferentes estrategias que eviten la pérdida de rendimiento.
Finalmente, la sub-línea de Control distribuido de Robots Paralelos, aunque es la más reciente iniciada por el grupo de investigación, nace de la colaboración con el grupo COMPMECH del Departamento de Ingeniería Mecánica (ETSI de Bilbao), grupo de investigación consolidado de la Red Vasca de Tecnología, que investiga en "Síntesis, análisis y diseño de mecanismos y manipuladores de cinemática paralela" de aplicación en el sector de componentes aeronáuticos. El objetivo general de la línea es desarrollar sistemas de control modulares, escalables y abiertos para robots paralelos. Es decir, se pretende, partiendo del conocimiento y experiencia en el diseño de sistemas distribuidos de tiempo real, diseñar una plataforma de control distribuido, basada en hardware y estándares abiertos, que implemente estrategias de control avanzado.
Los objetivos concretos en esta línea son:
- Desarrollar modelos cinemáticos y dinámicos de robots paralelos, considerando tanto los pares activos, como los pasivos. La complejidad estructural de estos mecanismos deriva en una cinemática y dinámica altamente no lineal y acoplada, un espacio de trabajo reducido, singularidades internas y la aparición de articulaciones no actuadas. La sensorización de los nodos no actuados permitirá disponer de mayor información para abordar la etapa de control que se reflejará en una mayor precisión en los movimientos de estos robots.
- Desarrollar metodologías que permitan caracterizar con cierta sencillez tanto la capacidad de carga en el espacio de trabajo, como la autocalibración de los robots paralelos. Ambas características resultan de especial interés en estos mecanismos, y todavía no se conocen en la bibliografía métodos genéricos que den respuesta a dichas preguntas. De hecho, los robots comerciales existentes en el mercado con estas configuraciones (cadenas cerradas), tienen como característica poca capacidad de carga, lo cual no está a la altura de sus prestaciones.
- Diseñar estrategias de control multiarticular adecuadas a los robots paralelos, considerando pares activos y pasivos, con el objetivo principal de mejorar las prestaciones de precisión fundamentalmente. Se estudiará la viabilidad de aplicación de técnicas de control inteligentes (redes neuronales, algoritmos genéticos,…etc).
- Desarrollar un entorno de ayuda al diseño de sistemas de control distribuido de tiempo real. Dicho entorno debe permitir diseñar sistemas de control flexibles, modulares, escalables, distribuidos, y basarse, en la medida de lo posible, en estándares del sector. Además, se pretende crear repositorios de modelos cinemáticos y dinámicos de diferentes plataformas robóticas, así como repositorios de distintas estrategias de control.