La utilización de robots móviles en el campo de la robótica industrial y la robótica de servicio es cada vez mayor. La mayoría de los diseños de estos robots móviles posen la denominada tracción diferencial. Esta no permite el movimiento omnidireccional y requiere de complejos algoritmos de control para la generación de trayectorias. Por otro lado, los robots que poseen tracción omnidireccional han sido poco estudiados. El objetivo de la tesis es diseñar e implementar un robot móvil con una esfera de tracción omnidireccional, que permita al robot realizar cambios repentinos de trayectoria sin tener que realizar giros. El robot tendrá una única esfera de tracción que será actuada por dos motores eléctricos. El control de los motores permitirá controlar el movimiento omnidireccional en el plano de desplazamiento del robot. El tamaño de la base del robot será de 10cm x 10cm y los motores eléctricos son controlados por un microcontrolador ATMEGA88PA y un controlador de motor L298 a través de señales moduladas por ancho de pulso (PWM). Se realizarán y documentarán diferentes experimentos de generación de movimiento (lateral, diagonal y circular) y en base a estos resultados el diseño del robot será evaluado.

Las plantas conforman gran parte del planeta cumpliendo un rol muy importante en el ecosistema de la Tierra; sin ellas, nuestro entorno no sería como lo conocemos. Este asunto de estudio busca trasladar una planta hacia una zona donde exista mayor cantidad de luz y en la medida de lo posible, trasladarla a una zona donde incida luz solar directa. Se utilizó la robótica como medio para poder lograr esta labor, para así desarrollar un producto con un objetivo definido y un uso determinado. Este estudio sería la base para lograr un producto comercial. Se desarrolló un robot autónomo el cual consta de un sistema de desplazamiento a base de servomotores, un sistema de sensores infrarrojos para la detección de obstáculos, un sistema de sensores de intensidad de luz, y un sistema de control basado en el microcontrolador ATmega8 de la familia ATMEL.

En los últimos años se han ido diseñando robots anfitriones y robots guías capaces de brindar todo tipo de información, dependiendo del ambiente de trabajo de este. Sin embargo, ninguno de los robots desarrollados en otros países (Anexo 4, 5 y 6) posee las funcionalidades del robot anfitrión planteado en el presente trabajo de tesis. Adicionalmente, al desarrollar este prototipo en la Pontificia Universidad Católica del Perú se busca contribuir a mejorar los siguientes aspectos: un mayor incentivo para desarrollar proyectos de investigación tecnológica y colaborar a reducir el atraso tecnológico del país. En el presente trabajo se muestra el desarrollo de un robot anfitrión cuya principal función es la de brindar información y, además, servirá de guía para los visitantes que acudan al 3er Piso del CETAM (Centro de Tecnologías Avanzadas de Manufactura). Con este robot anfitrión, las personas podrán interactuar y hacer preguntas relacionadas a las actividades que se realizan en este ambiente. Asimismo, el robot anfitrión tendrá la capacidad de reconocer el rostro de las personas, ya sea un alumno o un profesor de la especialidad, y reconocer e interpretar las frases dichas por los visitantes. Cada uno de los subsistemas que se encargan de realizar el movimiento del prototipo, la interacción humano - robot y el sistema de reconocimiento de rostros son claramente detallados a lo largo del trabajo.

En el campo de la programación, la interacción hombre-máquina está dominada por interfaces visuales que generalmente usan un teclado, un ratón y una pantalla haciendo que, para poder programar, se deban tener conocimientos previos de informática. La necesidad de aprender a programar en un mundo profesional cada vez más dependiente de la tecnología se ha incrementado y, por ello, en diferentes países su enseñanza se da desde edades tempranas. En contraste, en el Perú, el primer contacto con el campo de la programación se inicia mayormente en la etapa universitaria con dificultades en su aprendizaje. Se han planteado diferentes iniciativas como “Programa Una Laptop por Niño” en el que se distribuyeron kits de robótica Wedo de la marca LEGO Education; sin embargo, estos no son fabricados en la región por lo que los costos de adquisición son altos y que, además, por la complejidad de su uso, está orientado a niños de secundaria. Todo ello se refleja en un bajo índice de introducción a la programación de niños menores en el Perú. En otros países existen diferentes investigaciones que proponen el uso de la programación tangible, esto es, que el código sea palpable en lugar de ser parte de un mundo virtual en una pantalla de computadora, pero en muchos casos omiten alguna de las etapas de la programación computacional: el análisis del problema, el diseño del algoritmo, la codificación, la prueba y la etapa de depuración. La presente tesis hace una revisión teórica de las investigaciones previas en el campo de programación tangible y presenta el desarrollo de una plataforma mecatrónica de bajo costo en comparación a las alternativas ya existentes. Esta plataforma está conformada por un tablero de programación (que se usa la electrónica más elemental posible), y un robot móvil (que utiliza algoritmos de control avanzado para garantizar la exactitud de sus movimientos). Finalmente se valida el funcionamiento del prototipo mecatrónico mediante la comparación de datos obtenidos en el modelo simulado y el real. / Tesis

El procesamiento de imágenes aplicado al campo de control y automatización de sistemas industriales ha tenido una gran influencia en la tecnología de los robots móviles; así se han venido desarrollando diversas técnicas de visión para poder obtener nuevos parámetros cada vez más precisos sobre el entorno de trabajo del robot móvil. Las técnicas de reconocimiento de objetos y visión estereoscópica han demostrado ser una herramienta muy útil, ya que gracias a esto, los vehículos no tripulados pueden llegar a tener una mejor interacción con su entorno, lo cual resulta en un mejor desenvolvimiento en las diferentes tareas que realizan El presente trabajo de tesis describe la implementación de un sistema de visión estéreo aplicado al campo de los robots móviles para la localización de objetos, el cual tiene como principal características encontrar la distancia en coordenadas XYZ de un objeto en particular; para que luego esta información sea llevada al robot. Tanto para la tarea de segmentación como del cálculo de coordenadas se utilizará a la librería OpenCV la cual nos permite el uso de los diferentes algoritmos de procesamiento de imágenes. La etapa de visión estéreo propiamente dicha se llevará a cabo mediante la implementación de las siguientes etapas: cálculo de los parámetros de las cámaras, calibración, rectificación de imágenes y finalmente la triangulación, método por el cual se obtienen las coordenadas deseadas. El sistema de visión estéreo desarrollado será implementado en un computador embebido y se va comunicar con el robot móvil mediante protocolo TCP/IP para el envió de las diferentes coordenadas.

La generación de trayectorias es uno de los aspectos básicos del desarrollo de robots móviles. Permite al móvil poder desplazarse de un lugar a otro de manera óptima y segura, a partir de un modelo de obstáculos que lo rodean y a un camino ya calculado. Los estudios en generación de trayectorias son importantes debido a que son la base del desplazamiento de un robot móvil. El movimiento debe de ser seguro, esquivando los obstáculos, y eficiente, que se traslade de un lugar a otro en el menor tiempo posible, o con el menor consumo de potencia. Para esto, en primer lugar, se debe de calcular una trayectoria. Ésta puede ser calculada por distintos métodos dependiendo del algoritmo utilizado. Una vez calculada la trayectoria, debe ser realizada por el robot real, lo que lleva a un problema de incertidumbre en su ejecución. Esto se debe a la inexactitud de la ejecución de las órdenes de velocidad y a la inexactitud en la localización del robot mediante los cálculos odométricos. Esta incertidumbre es acumulativa, es decir, mientras más larga sea la trayectoria, se generan errores mayores. La implementación de un sistema de generación de trayectorias servirá para que luego existan estudios sobre mejoras en la automatización de robots móviles, y que lleve a su vez a un impulso al desarrollo de la robótica en general. La presente investigación aplicada propone un sistema de generación de trayectorias que permitirá a un usuario aplicar parámetros iniciales a un algoritmo generador de trayectorias para luego ser enviado al robot móvil que recorrerá el camino planteado y llegar al lugar de destino. El objetivo es el diseño y construcción de un robot móvil para pruebas de generación de trayectorias óptimas, usando distintos algoritmos para este propósito, con la finalidad de poder realizar estudios posteriores sobre el tema.

El programa de Maestría de Ingeniería Mecatrónica de la PUCP desea contar con un brazo robot de 5GDL, teniendo a la fecha la estructura mecánica; ahora desea agregarle la parte electrónica para la enseñanza de robótica avanzada. El desarrollo del sistema experimental ha sido dividido en 3 partes en el curso Proyecto Electrónico 1 de la especialidad de Ingeniería Electrónica y está generando 3 tesis de pregrado, una ya sustentada; acá se abordan las partes más relevantes de esos trabajos: el hardware electrónico, la interface de usuario, y el control electrónico que permite la cinemática directa e inversa, así como el seguimiento de una trayectoria. Lo que se ha desarrollado en esta tesis en la parte de hardware es la selección de los motores, excitadores y sensores de posición, se ha diseñado e implementado un controlador Maestro y 5 controladores Esclavos. En la parte de software se ha desarrollado una interfaz desde una PC en Visual Basic para que se ingresen los movimientos que debe realizar cada una de sus 5 articulaciones del brazo robot, ya sea de un punto inicial a otro final, o para que describa una trayectoria. También se ha realizado la comunicación en lenguaje C entre la mencionada interfaz y el controlador maestro, y la comunicación de este último con los 5 controladores esclavos; finalmente se ha realizado un control PD en cada articulación. El brazo robot cuenta con sensores de fines de carrera y detectores de sobre corriente que cuando se activen harán que el robot detenga su movimiento para evitar cualquier accidente. / Tesis

La robótica móvil ha buscado desde sus inicios la autonomía móvil en su desplazamiento hacia sus objetivos. Conforme fue evolucionando esta área de la robótica se desarrollaron diversas metodologías para hacer más eficiente el movimiento autónomo de los robots. Gran cantidad de estas metodologías se desarrollaron para movilizar al robot en un entorno con obstáculos no estables. Se obtuvieron buenos resultados a costa de la alta complejidad de sus algoritmos, así como la gran cantidad de sensores implementados en el robot y entorno. La presente tesis busca reducir la complejidad de algoritmos para calcular las trayectorias más cortas hacia el objetivo de recorrido de un robot móvil en un entorno con obstáculos estables (entorno estructurado). Para la solución del problema se elige trabajar con un robot móvil de tracción diferencial. Se elaboró un programa en lenguaje C++/CLI con una interfaz gráfica de usuario (IGU) para poder, en esta, detallar información sobre el entorno y la posición final del robot y, también, para habilitar la comunicación usuario-robot. Posteriormente en el algoritmo principal del programa se hacen cálculos matemáticos para determinar la trayectoria que es más corta a recorrer con las condiciones especificadas previamente en la IGU. Con la trayectoria obtenida se generan las señales de control que son enviadas al robot móvil para que recorra dicha trayectoria. Se hacen pruebas de la generación de trayectorias y seguimiento de las mismas con obstáculo y sin obstáculo. En los resultados de las pruebas experimentales se presentaron errores de precisión y se mejoraron con un arreglo correctivo de velocidades de los motores del robot. Con este ajuste los resultados obtenidos fueron los esperados en relación con la correcta generación de la trayectoria así como el seguimiento de la misma. Se concluye que las velocidades a las que se desempeñan los motores deben ser corregidas para disminuir el error de precisión en las pruebas experimentales del sistema. Finalmente, la precisión del sistema depende de la longitud y forma de las trayectorias a seguir.

Comúnmente en los aeropuertos las personas presentan diversos inconvenientes con sus maletas de viaje. El primer problema está relacionado con el exceso de peso en el equipaje, a consecuencia del límite de peso permitido por las aerolíneas para poder abordar. Razón por la cual las personas incurren en pagos adicionales o, en ocasiones están obligadas a dejar sus pertenencias. El segundo problema es la inseguridad, debido a múltiples casos de hurtos en los aeropuertos. El objetivo principal de la presente tesis es el diseño e implementación de un módulo electrónico que cuente con medición de peso y activación de una alarma de seguridad. Este módulo se encontrará adherido adecuadamente a una maleta de viaje. Asimismo, se incluye el diseño electrónico del módulo de medición de peso y la activación de una alarma, así como el diseño de una aplicación móvil para controlar el funcionamiento del sistema. Por último, se detallan los ensayos y pruebas en los cuales se comprueba el funcionamiento del sistema.

El periodo de constante modernización que se vive en la actualidad, en particular la urbanización de zonas rurales de Latinoamérica, amenaza una de las formas más usadas para transmitir y preservar la cultura, costumbres y anécdotas de una comunidad: la tradición oral. Se hace importante rescatar la identidad cultural de dichas comunidades para lo cual se quiere aprovechar otro aspecto del contexto actual como es la robótica social. En la década reciente se tiene una emergente categoría de robots de servicio que está ganando una presencia significativa en las actividades de la vida diaria. En este contexto, la presente tesis desarrolla el diseño de MUQUI, un robot compañero de comunidad que forme parte de ella y comparta su cultura y tradiciones. Este trabajo se enfoca en la problemática técnica en el desarrollo de MUQUI, centrándose en los requerimientos y funciones que deben ser cubiertos en el diseño, haciendo énfasis en la estética e interacción. En el presente documento se describe a detalle el sistema mecánico y electrónico del robot planteado obteniendo un diseño que posee formas antropomórficas con movimiento de la cabeza, una pantalla para mostrar ojos que permitan comunicar emociones, un proyector en la cabeza para la emisión de imágenes y un sombrero distintivo para identificarlo con la comunidad a la que pertenece. Cuenta con brazos, los cuales mueve mientras habla para reforzar las ideas que busca transmitir y finalmente posee un sistema de locomoción en base a ruedas para desplazamiento. Las formas antropomórficas del robot son logradas a través de carcasas de plástico ABS elaboradas por impresión 3D, todas estas sujetas a una estructura interna formada por planchas de acero que soporta todos los componentes del robot. Con el fin de validar el diseño de la estructura se realiza una simulación por elementos finitos y se implementa y prueba el funcionamiento de la tarjeta que regula la distribución de energía a todo el robot. Con los resultados satisfactorios obtenidos, se puede concluir que se consigue un diseño satisfactorio de un robot proveedor de servicios capaz de desempeñarse como un narrador de cuentos de manera automática.