Proyecto: Control basado en IA para Múltiples Robots Móviles

El Proyecto SEP-CONACYT-ANUIES-ECOS NORD 315597 (2021-2024):

 “Artificial Intelligence–based Control Approaches for Multiple Mobile Robots” 

es una investigación de colaboración bilateral entre el Tecnológico Nacional de México/I.T. La Laguna, Mx., y el Inria Lille-Nord Europe, Fr. El proyecto se centra en el estudio de tareas colectivas para sistemas robóticos móviles autónomos, en particular vehículos aéreos no tripulados (UAV) y robots móviles con ruedas (WMR). Este proyecto tiene como objetivo desarrollar esquemas de control y navegación combinando los métodos de inteligencia artificial (IA) y teoría del control. El objetivo es resolver diferentes tareas colectivas en sistemas de robots móviles autónomos. El proyecto también comprende la participación de diferentes instituciones: CNAM (Conservatoire national des arts et métiers), ESIME-IPN, CITEDI-IPN y ITESM Guadalajara. 

Este proyecto intenta atender un problema de incidencia nacional e internacional en el ambito de ingeniería. 

Publicaciones

Revistas JCR

1. J. Davila, M. Tranninger, L. Fridman. “Finite–Time State–Observer for a Class of Linear Time–Varying Systems with Unknown Inputs”.  IEEE Transactions on Automatic Control 67(6), 2022, pp. 3149–3156.  

2. L. A. Blas, J. Dávila, S. Salazar and M. Bonilla, “Robust Trajectory Tracking for an Uncertain UAV Based on Active Disturbance Rejection”.  IEEE Control Systems Letters 6, 2022,  pp. 1466–1471.

3. P. Rochel, H. Ríos, M. Mera and A. Dzul. “Trajectory Tracking for Uncertain Unicycle Mobile Robots: A Super-Twisting Approach”. Control Engineering Practice 122, 2022, 105078.   

4. R. Franco, H. Ríos and A. Ferreira de Loza. “Model Reference Adaptive Contro: A Finite–Time Approach”. International Journal of Adaptive Control and Signal Processing 36(5), 2022, pp. 1231–1247. 

5. R. Falcón, H. Ríos and A. Dzul. “A Robust Fault Diagnosis for Quad–Rotors: A Sliding–Mode Observer Approach”. IEEE/ASME Transactions on Mechatronics 27(6), 2022, pp. 4487–4496. 

6. R. Falcón, H. Ríos and A. Dzul. “A Sliding–Mode–based Active Fault–Tolerant Control for Robust Trajectory Tracking in Quad–Rotors under a Rotor Failure”. International Journal of Robust and Nonlinear Control 32(15), 2022, pp. 8451–8469.

7. H. Ríos, R. Franco, A. Ferreira de Loza and D. Efimov. “A High-Order Sliding-Mode Adaptive Observer for Uncertain Nonlinear Systems”. IEEE Transactions on Automatic Control 68(1), 2023, pp. 408–415.

8. A. Gutiérrez, H. Ríos and M. Mera. “Integral Sliding–Mode–based Robust Output–Regulation for Constrained and Uncertain Linear Systems”. International Journal of Robust and Nonlinear Control 33(3), 2023, pp. 2205–2218. 

9. Y. Díaz, J. Dávila and M. Mera. “Leader–Follower Formation of Unicycle Mobile Robots Using Sliding Mode Control”. IEEE Control Systems Letters 7, 2023, pp. 883–888.

10. M. Mera and F.J. Bejarano. “Robust Hybrid Observer Design Based on Reconstructability Conditions for Piecewise Linear Systems”. International Journal of Robust and Nonlinear Control.  2022; 1–16. doi:10.1002/rnc.6326, pp. 1–15.

11. A. Gutiérrez, H. Ríos and M. Mera. “A Discontinuous Integral Action for Robust Output Tracking in Uncertain Linear Systems”. International Journal of Robust and Nonlinear Control 33(10), 2023, pp. 5819–5833.

12. Y. Zhou, H. Ríos, M. Mera, A. Polyakov, G. Zheng and A. Dzul. “Homogeneity–based Control Strategy for Trajectory Tracking in Perturbed Unicycle Mobile Robots”. IEEE Transactions on Control Systems Technology 32(1), 2024, pp. 274–281. 

13. H. Ríos, M. Mera and A. Polyakov. “Perturbed Unicycle Mobile Robots: A Second–Order Sliding–Mode Trajectory Tracking Control”. IEEE Transactions on Industrial Electronics 71(3), 2024, pp. 2864–2872.

14. H. Ríos, R. Franco and A. Ferreira de Loza. “A Robust Finite–Time Model Reference Adaptive Controller for Arbitrary Order Disturbed LTI Systems”. ISA Transactions 144, 2024, pp. 319–329. 

15. H. Ríos, M. Mera, T. Raïssi and D. Efimov. “Robust Interval Predictive Tracking Control for Constrained and Perturbed Unicycle Mobile Robots”. International Journal of Robust and Nonlinear Control 34(9), 2024, pp. 6303–6320. 

16. H. Ríos, A. Ferreira de Loza, D. Efimov and R. Franco. “An LMI–based Robust Nonlinear Adaptive Observer for Disturbed Regression Models”. IEEE Transactions on Automatic Control 69(6), 2024, pp. 4035–4041.

17. M. Li, H. Ríos, S. V. Gutiérrez–Martínez, A. Polyakov, G. Zheng and A. Dzul. “A Generalized Homogeneity–based Formation Control for Perturbed Unicycle Multi–Agent Systems”. Control Engineering Practice 152, 2024, 106047.

18. M. Mera and H. Ríos. “Semi–Global and Robust Finite–Time Regulation of the Heisenberg System”. IEEE Transactions on Automatic Control 69(10), 2024, pp. 7152–7158.

19. M. Li, H. Ríos, A. Polyakov, G. Zheng and S. Wang. “Generalized Homogeneous Formation Control for Unicycle Multi–Agent Systems”. Guidance, Navigation and Control 4(4), 2024, 2450021.  

20. H. Ríos, M. Mera and A. Polyakov. “A Novel Second–Order Sliding–Mode Controller for Uncertain Double Integrator Dynamics”. Automatica 173, 2025, 112036. 

21. A. Gutiérrez, H. Ríos, and M. Mera. “A Robust Trajectory Tracking Control for Constrained and Perturbed Unicycle Mobile Robots”. Asian Journal of Control, DOI: 10.1002/asjc.3632, 2025. 

22. A. Gutiérrez, H. Ríos, M. Mera, D. Efimov, and R. Ushirobira. “Robust Sampled–Time Control for a Class of Constrained Nonlinear Systems: An Interval Predictor–based MPC Approach”. European Journal of Control 84, 101230, 2025. 

Capítulos de Libro

23. R. Falcón, H. Ríos and A. Dzul. “Sliding–Mode–based Fault Diagnosis and Fault–Tolerant Control for Quad–Rotors”. Sliding–Mode Control and Variable–Structure Systems. Studies in Systems, Decision and Control, Springer, Cham, Vol. 490, 2023, pp. 503–539.

24. H. Ríos. “On Finite– and Fixed–Time State Estimation for Uncertain Linear Systems”. Sliding–Mode Control and Variable–Structure Systems. Studies in Systems, Decision and Control, Springer, Cham, Vol. 490, 2023, pp. 97–131.

25. H. Ríos, T. Raïssi, and D. Efimov. “Sliding–Mode–based Robust Interval Predictive Control for a Class of Uncertain and Constrained Systems”. Set–Valued Approaches to Control and Estimation of Uncertain Systems: Theory and Applications. Mathematical Engineering, Springer Cham, 2024.

26. A. Gutiérrez, H. Ríos, M. Mera, and D. Efimov. “Robust Control for Constrained Nonlinear Systems: An Interval–Predictor Approach”. Nonlinear and Constrained Control – Applications, Synergies, Challenges and Opportunities. Lecture Notes in Control and Information Sciences, Springer Cham, 2024. 

Conferencias Internacionales

27. R. Falcón, H. Ríos and A. Dzul. “An Actuator Fault Accommodation Sliding–Mode Control Approach for Trajectory Tracking in Quad–Rotors”. In the 60th IEEE Conference on Decision and Control, Austin, Texas, USA, 2021, pp. 7100–7105.

28. D. Efimov, A. Polyakov, K. Zimenko and J. Wang. “An exact robust hyperexponential differentiator”. In the IEEE 61st Conference on Decision and Control, Cancún, Mexico, 2022, pp. 1894–1899.

29. A. Gutiérrez, M. Mera and H. Ríos. “An Integral Sliding–Mode Robust Regulation for Constrained and Uncertain Three–Wheeled Omnidirectional Mobile Robots”. In the 61st IEEE Conference on Decision and Control, Cancún, Mexico, 2022, pp. 3637–3642.

30. H. Ríos, M. Mera and A. Polyakov. “A New Finite–Time Sliding–Mode Controller for a Class of Second–Order Non–Linear Systems”. In the 22nd World Congress of the International Federation of Automatic Control, Yokohama, Japan, 2023, pp. 49–53. 

31. Y. Zhou, H. Ríos, M. Mera, A. Polyakov, G. Zheng and A. Dzul. “Trajectory Tracking in Unicycle Mobile Robots: A Homogeneity–based Control Approach”. In the 22nd World Congress of the International Federation of Automatic Control, Yokohama, Japan, 2023, pp. 54–59. 

32. D. Efimov, A. Polyakov, K. Zimenko and J. Wang. “On Hyperexponential Stabilization of Double Integrator in Continuous and Discrete Time”. In the 22nd World Congress of the International Federation of Automatic Control, Yokohama, Japan, 2023, pp. 6417–6422. 

33. A. Gutiérrez, H. Ríos, M. Mera, D. Efimov, R. Ushurobira and A. Polyakov. “An Interval Predictor–based Robust Control for a Class of Constrained Nonlinear Systems”. In the 62nd IEEE Conference on Decision and Control, Marina Bay Sands, Singapore, 2023, pp. 1736–1741. 

34. S. V. Gutiérrez–Martínez , H. Ríos, T. Raïssi and D. Efimov. “A Robust Interval MPC for Uncertain Systems via Integral Sliding–Mode Control”. In the 62nd IEEE Conference on Decision and Control, Marina Bay Sands, Singapore, 2023, pp. 7893–7898. 

35. H. Ríos, M. Mera, T. Raïssi and D. Efimov. “An Integral Sliding–Mode–based Robust Interval Predictive Control for Perturbed Unicycle Mobile Robots”. In the 62nd IEEE Conference on Decision and Control, Marina Bay Sands, Singapore, 2023, pp. 6972–6977. 

36. M. Mera and H. Ríos. “A Simple Bounded Controller for the Finite–Time Stabilization of the Heisenberg System”. In the 62nd IEEE Conference on Decision and Control, Marina Bay Sands, Singapore, 2023, pp. 1649–1653.

37. I. Salgado, M. Mera, H. Ríos and M. Ballesteros. “Constrained Neuro–Identifier for Controlling the Unicycle Mobile Robot via Integral Sliding–Mode Control”. In the 2023 IEEE Symposium Series on Computational Intelligence, Mexico City, Mexico, 2023, pp. 1280–1285. 

38. L. Añorve, M. Mera, H. Ríos, M. Ballesteros and I. Salgado. “Time–Varying Tracking Control of a Unicycle Mobile Robot: A Composite Lyapunov Function Approach”. In the 11th International Conference on Control, Mechatronics and Automation, Grimstad, Norway, 2023, pp. 152–157. 

39. M. Mera, H. Ríos, and D. Efimov. “An Evader Controller for the Pursuit–Evasion Problem involving Single Integrator Dynamics”. In the IEEE 63rd Conference on Decision and Control 2024, Milan, Italy, 2024, pp. 2869–2874.

40. H. Ríos, D. Efimov, and R. Ushirobira. “Constant Parameter Identification: An Accelerated Heavy–Ball–based Approach”. In the IEEE 63rd Conference on Decision and Control 2024, Milan, Italy, 2024, pp. 3452–3456.

41. A. Gutiérrez, H. Ríos, M. Mera, D. Efimov and R. Ushirobira. “An Event–Triggered Robust Control for Unicycle Mobile Robots with Communication, State, and Input Constraints”. In the IEEE 63rd Conference on Decision and Control 2024, Milan, Italy, 2024, pp. 5819–5824.

Conferencias Nacionales

42. R. Falcón, H. Ríos and A. Dzul. “Active Fault Tolerant Control for a Quad-Rotor in case of a Rotor Failure”. In the XXIII Robotics Mexican Congress, Tijuana, Baja California, México, 2021, pp. 75-80.

43. A. Gutiérrez, M. Mera and H. Ríos. “Robust Output Regulation for a Constrained Omnidirectional Mobile Robot”. In the 2022 Congreso Nacional de Control Automático, Chiapas, México, pp. 94–99.

44. M. Mera, H. Ríos and A. Polyakov. “A Novel Finite–Time Controller for the Tracking Problem on the Heisenberg System”. In the 2022 Congreso Nacional de Control Automático, Chiapas, México, pp. 166–171.

45. R. Falcón, H. Ríos, D. Efimov and A. Dzul. “A Robust Control Strategy for Target Tracking using a Quad–Rotor”. In the 2022 Congreso Nacional de Control Automático, Chiapas, México, pp. 190–195.

46. R. Franco, H. Ríos, A. Ferreira de Loza and D. Efimov. “Adaptive Observer for Regression Models with External Time–Dependent Disturbances”. In the 2022 Congreso Nacional de Control Automático, Chiapas, México, pp. 356–361.

47. R. Franco, H. Ríos and A. Ferreira de Loza. “A New Adaptive Controller for Linear Systems: A Model Reference Approach”. In the 2022 Congreso Nacional de Control Automático, Chiapas, México, pp. 124–128.

48. S. V. Gutiérrez–Martínez, H. Ríos, T. Raïssi and D. Efimov. “An Integral Sliding–Mode–based Interval Predictive Control for Constrained LPV Systems”. In the 2023 Congreso Nacional de Control Automático, Acapulco, Guerrero, México, pp. 103–108.

49. A. Gutiérrez, H. Ríos, M. Mera, D. Efimov and R. Ushurobira. “A Sampled–time Controller for a Class of Constrained Nonlinear Systems via Interval Prediction”. In the 2023 Congreso Nacional de Control Automático, Acapulco, Guerrero, México, pp. 217–222.

50. J.C. Rodríguez–Cervantes, A. Dzul and H. Ríos. “Formation Control Design for Multi–Quad–Rotors with Experimental Validation”. In the 2023 Congreso Nacional de Control Automático, Acapulco, Guerrero, México, pp. 443–448.

51. L. Añorve, I. Salgado, M. Mera, H. Ríos and D. Cruz. “Robust Control Design for the Unicycle Mobile Robot based on Composite Lyapunov Functions”. In the 2023 Congreso Nacional de Control Automático, Acapulco, Guerrero, México, pp. 455–460.

52. M. Mera and H. Ríos. “Finite–Time Controller for a Class of Nonholonomic System: The Heisenberg System”. In the 2023 Congreso Nacional de Control Automático, Acapulco, Guerrero, México, pp. 551–555.

53. H. Ríos, M. Mera, T. Raïssi and D. Efimov. “A Robust Interval Predictive Control for Perturbed Unicycle Mobile Robots”. In the 2023 Congreso Nacional de Control Automático, Acapulco, Guerrero, México, pp. 574–579.

54. I. Salgado, M. Mera, M. Ballesteros and H. Ríos. “Neuro–Integral Sliding Mode Control for the Perturbed Unicycle Mobile Robot”. In the 2023 Congreso Nacional de Control Automático, Acapulco, Guerrero, México, pp. 604–608.

55. J.C. Rodríguez–Cervantes, A. Dzul and H. Ríos. “Diseño de Control de Formación basado en Modos Deslizantes para un Grupo de Quad–Rotors”. In the XXV Congreso Mexicano de Robótica, Xalapa, México, 2023.

56. M. Mera, H. Ríos, and D. Efimov. “A Controller Design for Evaders Considering Single Integrator Dynamics”. In the 2024 Congreso Nacional de Control Automático, Ciudad de México, México, pp. 1–6.

57. H. Ríos, D. Efimov, and R. Ushirobira. “An Accelerated Parameter Identification Algorithm for Linear Regression Systems”. In the 2024 Congreso Nacional de Control Automático, Ciudad de México, México, pp. 439–444.

58. A. Gutiérrez, H. Ríos, M. Mera, D. Efimov and R. Ushirobira. “Sampled Robust Control for Trajectory Tracking in Constrained Unicycle Mobile Robots”. In the 2024 Congreso Nacional de Control Automático, Ciudad de México, México, pp. 463–468.

59. M. Mera and H. Ríos. “Diseño de un Controlador en Tiempo–Finito para Regulación en Robots Móviles No–Holónomos”. In the XXVI Congreso Mexicano de Robótica, Torreón, México, 2024, pp. 14–19.

60. S. Encina, A. Dzul, P. Castillo, and H. Ríos. “Estimación de la Posición para el Seguimiento de un Robot Móvil con Ruedas”. In the XXVI Congreso Mexicano de Robótica, Torreón, México, 2024, pp. 145–151.

Tesis de Doctorado Concluidas

1. Franco Jaramillo J. Roberto. “Control Adaptable para Sistemas No Lineales Inciertos: Un Enfoque por Modos Deslizantes”. Tecnológico Nacional de México/I.T. La Laguna (Perfil SNII). México. Marzo, 2023. Director: Dr. Héctor Ríos Barajas. Co–Directora: Dra. Alejandra Ferreira de Loza.

2. Falcón Prado Romeo. “Diagnóstico y Control Tolerante a Fallas en Vehículos Aéreos No–Tripulados”. Tecnológico Nacional de México/I.T. La Laguna  (Graduado con Mención Honorífica – Perfil SNII – Premio AMBRob Tesis 2022). México. Agosto, 2022. Director: Dr. Héctor Ríos Barajas. Co–Director: Dr. Alejandro E. Dzul López.

3. Gutiérrez Ortega Ariana. “Nuevas Estrategias de Control Robusto para Sistemas Dinámicos con Saturación en la Entrada y Restricción en los Estados ”. Tecnológico Nacional de México/I.T. La Laguna (Graduada con Mención Honorífica – Perfil SNII). México. Agosto, 2024. Director: Dr. Héctor Ríos Barajas. Co–Director: Dr. Manuel Mera Hernández. 

4. Zhou Yu. “Homogeneous Control of Dynamical Systems with Quantization”. Centrale Lille Institute. Francia. Diciembre, 2024. Director: Dr. Andrey Polyakov. Co–Director: Dr. Gang Zheng.

Cursos

1. “Introducción a Deep Learning y Neural Networks”. Ponente: Dr. Gilberto Ochoa Ruiz.

Seminarios de Investigación

1. Andrey Polyakov. “On Energetically Optimal Homogeneous Finite–Time Control”. Instituto Tecnológico de La Laguna, Torreón, Coahuila, México, 10 de Noviembre de 2021.

2. Manuel Mera. “Structural Observability and Robust Observer Design for Switched Systems”. Inria Lille–Nord Europe, Lille, Francia, 21 de Abril de 2022.

3. Héctor Ríos. “A Robust Control Strategy for Trajectory Tracking in Quad-Rotors”. Inria Lille–Nord Europe, Lille, Francia, 08 de Junio de 2022.

4. Tarek Raïssi. “Some Recent Results on Set–Membership Estimation of Dynamical Systems”. Instituto Tecnológico de La Laguna, Torreón, Coahuila, México, 26 de Octubre de 2022.

5. Héctor Ríos. “An Integral Sliding–Mode–based Robust Interval Predictive Control for Perturbed Unicycle Mobile Robots”. Inria Lille–Nord Europe center, Lille, France, 15th September 2023.

6. Denis Efimov. “Accelerated Control and Estimation for Cyber–Physical Systems”. Instituto Tecnológico de La Laguna, Torreón, Coahuila, México, 15th November 2023.

7. Manuel Mera. “Global Finite–Time regulation of the Heisenberg System”. Instituto Tecnológico de La Laguna, Torreón, Coahuila, México, 15th November 2023.

8. Héctor Ríos. “Constant Parameter Identification: An Accelerated Heavy–Ball–based Approach”. Inria Lille–Nord Europe center, Lille, France, 26th September 2024.

9. Manuel Mera. “An Evader Controller for the Pursuit–Evasion Problem involving Single Integrator Dynamics ”. Instituto Tecnológico de La Laguna, Torreón, Coahuila, México, 26th September 2024.

10. Denis Efimov. “Discretizations of homogeneous stable systems”. Instituto Tecnológico de La Laguna, Torreón, Coahuila, México, 25th November 2024.

11. Rosane Ushirobira. “A physics–informed neural network method to approximate homogeneous Lyapunov functions”. Instituto Tecnológico de La Laguna, Torreón, Coahuila, México, 28th November 2024.

Estancias de Investigación

Investigadores

1. Andrey Polyakov, en el Instituto Tecnológico de La Laguna, Torreón, Coahuila, México. Noviembre 2021 (15 días)

2. Manuel Mera, en el Inria Lille-Nord Europe, Lille, Francia.  Abril 2022 (15 días)

3. Tarek Raïssi, en el Instituto Tecnológico de La Laguna, Torreón, Coahuila, México. Noviembre 2022 (10 días)

4. Héctor Ríos, en el Inria Lille-Nord Europe, Lille, Francia. Junio 2022 (15 días)

5. Héctor Ríos, en el Inria Lille-Nord Europe, Lille, Francia. Septiembre 2023 (15 días)

6. Denis Efimov, at the Instituto Tecnológico de La Laguna, Torreon, Coahuila, Mexico. November 2023 (15 days)

7. Héctor Ríos, at the Inria Lille-Nord Europe, Lille, France. Septemeber 2024 (15 days)

8. Denis Efimov, at the Instituto Tecnológico de La Laguna, Torreon, Coahuila, Mexico. November 2024 (10 days)

9. Rosane Ushirobira, at the Instituto Tecnológico de La Laguna, Torreon, Coahuila, Mexico. November 2024 (10 days)

Estudiantes

1. Yu Zhou, en el Instituto Tecnológico de La Laguna, Torreón, Coahuila, México.  Noviembre-Diciembre 2021 (28 días)

2. Romeo Falcón, en el Inria Lille-Nord Europe, Lille, Francia. Noviembre-Diciembre 2021 (35 días)

3. Min Li, en el Instituto Tecnológico de La Laguna, Torreón, Coahuila, Mexico.  Noviembre-Diciembre 2022 (28 días)

4. Ariana Gutiérrez, en el Inria Lille-Nord Europe, Lille, Francia. Mayo-Junio 2022 (45 días)

5. Ariana Gutiérrez, en el Inria Lille-Nord Europe, Lille, Francia. Septiembre-Octubre 2023 (45 días)

6. Danilo Rodrigues de Lima, en el Instituto Tecnológico de La Laguna, Torreón, Coahuila, Mexico.  Abril-Mayo 2023 (35 días)

7. Méricel Ayamou, at the Instituto Tecnológico de La Laguna, Torreon, Coahuila, Mexico.  November-December 2023 (28 days)

8. Servando Encina, en el Inria Lille-Nord Europe, Lille, Francia. Mayo-Junio 2025 (30 días)

A pesar de todas las aplicaciones mencionadas, todavía hay muchos problemas abiertos relacionados con el diseño de esquemas de navegación robustos y la implementación de algoritmos de visión que sean capaces de realizar las tareas correspondientes de una manera segura y eficiente; bajo la presencia de incertidumbres en los modelos matemáticos, falta de precisión de medición y perturbaciones externas como ráfagas de viento, superficies irregulares u obstáculos. Además de esto, es muy importante que las tareas se realicen de manera autónoma y que los AMoRS sean capaces de lidiar con los problemas antes mencionados sin necesidad de re-configuraciones e intervención humana, es decir, requisitos de algoritmos de visión basados en IA.

Además, es importante destacar que la mayoría de las aplicaciones mencionadas de la AMoRS pueden ser consideradas esencialmente, en el marco de la teoría de control, como problemas de planificación de trayectorias, consenso, formación y evasión de obstáculos para un solo vehículo o múltiples vehículos, es decir, multi-agentes o multi AMoRS. Sin embargo, la solución a estos problemas no es sencilla y se debe hacer mucho esfuerzo de investigación en ambas áreas, teoría de control y algoritmos basados en IA.