En este trabajo se presenta el diseño mecatrónico de una máquina automática encargada de la limpieza del fondo y las paredes internas de los cristales de un acuario ornamental. Esta máquina es capaz de trabajar en acuarios prismáticos con altura de hasta 40 cm, ancho entre 32 cm y 60 cm y largo de hasta 1 m sin la necesidad de retirar el agua del acuario. La máquina, ubicada por encima del acuario, trabaja succionando por zonas circulares (una zona a la vez) el fondo del acuario, mediante una bomba, retirando los desperdicios que se almacenan entre la grava aprovechando su menor densidad. Este proceso de succión se realiza con un actuador lineal que aleja y acerca un succionador al fondo el acuario. Asimismo, la limpieza de los cristales se realiza con gomas de caucho instaladas alrededor del succionador. Cada vez que el succionador se encuentre trabajando cerca de las paredes del acuario, con ayuda del movimiento vertical del actuador lineal, las gomas de caucho limpian los cristales por fricción. El trabajo abarca la selección de los sensores y actuadores, de los planos mecánicos para la construcción de la máquina, los planos de conexiones eléctricas, el diseño de las tarjetas electrónicas específicas para el tablero de control y los bloques de flujo para la lógica que seguiría una programación futura. El costo de fabricación del sistema mecatrónico para la limpieza del fondo y cristales internos de acuarios usando un micro PLC es de aproximadamente US$ 2909.

Die menschliche Hand ist in der Lage, verschiedene Greif- und Manipulationsaufgaben auszuführen und kann als einer der geschicktesten und vielseitigsten Effektoren angesehen werden. In dieser Arbeit wurde ein Soft Robotic-Greifer entwickelt, der auf den Erkenntnissen aus der Literatur zur Taxonomie der menschlichen Greiffähigkeiten und den biomechanischen Synergien der menschlichen Hand basiert. Im Bereich der Roboterhände sind sehnengetriebene, unteraktuierte Strukturen weit verbreitet. Inspiriert von der Anatomie der menschlichen Hand, bieten sie durch ihre Flexibilität passive Adaptivität und Robustheit. Es wurde ein Sensorsystem implementiert, bestehend aus Force Sensing Resistors (FSRs), Biegungssensoren und einem Stromsensor, wodurch das System charakterisiert werden kann. Die Kraftsensoren wurden in die Fingerkuppen integriert. In Anlehnung an die menschliche Haut wurden Abgüsse aus Silikonkautschuk an den Fingerballen verwendet. Diese versprechen eine erhöhte Reibung und bessere Adaptivität zum gegriffenen Objekt. Um den entwickelten Greifer zu evaluieren, wurden erste Tests durchgeführt. Zunächst wurde die Funktionalität der Sensoren, wie z.B. der als FSRs ausgewählten Kraftsensoren, getestet. Im weiteren Verlauf wurden die Greiffähigkeiten des Greifers durch Manipulation verschiedener Objekte getestet. Basierend auf den Erkenntnissen aus den praktischen Versuchen kann festgestellt werden, dass der entwickelte Greifer ein hohes Maß an Geschicklichkeit aufweist. Auch die Adaptivität ist dank der verwendeten mechanischen Komponenten gewährleistet. Mittels der Sensorik ist es möglich, den Greifprozess zu kontrollieren. Die Ergebnisse zeigen aber auch, dass z. B. die interne Systemreibung die Verlustleistung des Systems stark beeinflusst. / The human hand is able to perform various grasping and manipulation tasks, and can be seen as one of the most dexterous and versatile effectors known. The prehensile capabilities of the hand have already been analyzed, categorized and summarized in a taxonomy in numerous studies. In addition to the taxonomies, research on the biomechanical synergies of the human hand led to the following conceptions: The adduction/abduction movement is independent of the flexion/extension movement. Furthermore, the thumb is rather independent in its mobility from the other fingers, while those move synchronously within their corresponding joints. Lastly, the consideration of the synergies provides that the proximal and distal interphalangeal joints of a human finger are more intensely coordinated than those of the metacarpal joints. In this work, a soft robotic gripper was developed based on the knowledge from the literature on the taxonomy of human gripping abilities and the biomechanical synergies of the human hand. In the domain of robotic hands, tendon-driven underactuated structures are widely used. Inspired by the tensegrity structure of the human hand, they offer passive adaptivity and robustness through their flexibility. A sensor system was implemented, consisting of FSRs, flex sensors and a current sensor, thus the system parameters can be characterized continously. The force sensors were integrated into the fingertips. Molds of silicone rubber were used as finger pads to provide higher friction and better adaptivity to the grasped object on the contact areas of the finger, to mimic human skin. Initial tests were carried out to evaluate the gripper. First, the functionality of the sensors, such as the force sensors selected as FSRs, was tested. In the further course, the gripping capabilities of the gripper were tested by manipulation of various different objects. Based on the findings from the practical experiments, it may be stated that the gripper has a high degree of dexterity. Thanks to the mechanical components used, adaptivity is guaranteed as well. By means of the sensor system it is possible to control the gripping processes. However, the results also showed that, for example, the internal system friction dominates the system’s power dissipation.

Actualmente el índice de tránsito vehicular del parque automotor está creciendo sustancialmente y con ello también los altos índices de accidentes de tránsito. Si bien muchos de dichos accidentes se deben a factores humanos, es importante considerar que estos vehículos están propensos a fallas en sus sistemas debido a múltiples factores como son, la falta de mantenimiento, el corto tiempo de vida de los elementos del sistema vehicular, el uso continuo, las condiciones de las carreteras, etc. Es por ello que la detección oportuna de estas fallas permitirá reducir drásticamente pérdidas de vidas humanas, costosos gastos de recambio de piezas y sistemas, daños al medio ambiente a causa de malos funcionamientos, etc. Un elemento crítico de los vehículos actuales es el del sistema de dirección asistida que permite reducir el esfuerzo del conductor para maniobras de orientación del vehículo reduciendo los impactos en el volante y garantizando una adecuada estabilidad del vehículo. En esta tesis se aborda el diseño de un sistema de diagnóstico de fallas para el sistema de dirección asistida de un vehículo de categoría M1 (categorizado por el Ministerio de Transportes) con el objetivo de diagnosticar las fallas más relevantes de este sistema. El desarrollo de la tesis, se inicia con un estudio del modelamiento matemático del sistema de dirección asistido eléctrico (EPS por sus siglas en inglés). Posteriormente, se diseña el sistema de diagnóstico basado en 2 etapas. La primera es la detección de fallas, la cual está basada en la generación de Relaciones de Redundancia Analítica. Como segunda etapa, se diseña el sistema de diagnóstico de fallas utilizando Redes Neuronales Artificiales a fin de poder reconocer los tipos de fallas de manera más robusta ante las perturbaciones. Las pruebas de validación del sistema de diagnóstico se realizan utilizando los software de ingeniería Matlab y Carsim. Con estas pruebas se valida el adecuado funcionamiento del sistema de diagnóstico de fallas propuesto en un vehículo de categoría M1. Finalmente se propone un sistema para implementación en un vehículo real utilizando la plataforma Arduino. / Tesis

The following work focuses on the kinematic and dynamic study of a four-wheeled robot, which is equipped with omnidirectional Mecanum wheels. The main objective of the thesis is to obtain a mathematical model from which both the kinematics and kinetics of the robot can be analyzed. Furthermore, the study presents a methodology to optimize the torques (and subsequent associated voltages) provided by each of the motors on the robot for a given trajectory. A system in which a non-powered trailer pulled by the robot is also analyzed at a kinematic level. In this stage, four different cases are considered. The construction of the trailer is also described on this work. In the first chapter, the global state of the art on analysis and control of omnidirectional robots (with focus on robots with Mecanum wheels) is presented. In the second chapter, the physical considerations for the general movement of the robot are analyzed, in order to derive the kinematic constrain equations of the locomotion system. The differential equation of motion is then derived using Lagrange-equations with multipliers. This chapter presents as well the kinematic analysis for a robot-trailer system. The third chapter describes the general process on the design of the trailer, including the rejected ideas for its construction. The fourth chapter focuses on verifying the final results of the design process, as well as tests to check the mobility of the system. Conclusions and future work are analyzed on the final part of the document, as well as the references and the acknowledgments to all the people involved in the project. / Tesis

En el presente trabajo de investigación se desarrolló el diseñó preliminar de un dispositivo estacionario para la rehabilitación de pacientes adultos con tendinitis de la mano con 3GDL, este diseño incluye tres movimientos importantes de la mano y muñeca los cuales son flexión-extensión, desviación radial-cubital de la muñeca y la contracción de los dedos. Para ello, el presente trabajo se divide en dos capítulos, los cuales son antecedentes-problemática y diseño conceptual. El primer capítulo, se describen la problemática actual del Perú sobre la rehabilitación; el marco teórico donde se abarca la fisiología de la mano para entender mejor la tendinitis; la propuesta de solución, metodología aplicada y el estado de arte, en esta parte se menciona los productos comerciales similares al presente trabajo; la lista de requerimientos que se debe considerar para un buen diseño del dispositivo. En el segundo capítulo, se muestran la estructura de funciones y la matriz morfológica; la evaluación técnico-económicamente de tres conceptos de soluciones para elegir el concepto de solución óptimo que mejor satisface los requerimientos; finalmente, se desarrolla el proyecto preliminar del dispositivo donde se modela en CAD teniendo en cuenta la morfología del brazo del paciente y según el DIN 3302.

Las estructuras de tensegridad suave están compuestas por elementos flexibles de elastómeros, que cumplen las funciones de piezas de tensión y compresión. También es posible tener elementos elastómeros que se vean afectados por fuerzas magnéticas, al añadir partículas ferromagnéticas a su composición. Esto abre la posibilidad de accionar una estructura de tensegridad blanda a través de fuerzas magnéticas que pueden afectar algunas partes de la misma. La presente tesis desarrolló un prototipo de mecanismo para accionar magnéticamente una estructura lineal de tensegridad blanda. Para lograr este movimiento, en primer lugar, se propuso un movimiento oscilante angular para una estructura de tensegridad lineal, y se estableció la configuración de los elementos de tensión pretensados. A continuación, también se explica en detalle el proceso de fabricación, teniendo en cuenta los cálculos por lotes, las consideraciones del molde y los pasos individuales de la fabricación de elementos de elastómero. Finalmente, se diseñó un mecanismo impulsor para accionar la estructura de tensegridad suave, y también se consideraron los cálculos cinemáticos del mecanismo. / Soft tensegrity structures are composed of compliant elastomer elements that fulfill the roles of tension and compression parts. It is also possible to have elastomer elements that are affected by magnetic forces by adding ferromagnetic particles to their composition. This opens up the possibility to actuate a soft tensegrity structure through magnetic forces that can affect some parts of it. The current thesis developed a mechanism prototype to actuate magnetically a linear soft tensegrity structure. To achieve this actuated movement, first, an angular oscillating movement was proposed for a linear tensegrity structure, and the pre-stressed configuration of tension elements was established. Next, the fabrication process is also explained in detail, considering batch calculations, mold considerations, and the individual steps of the elastomer element fabrications. Finally, a driver mechanism was designed to actuate the soft tensegrity structure, and the kinematic calculations of the mechanism were also considered.

Los investigadores señalan que la violencia contra la mujer ocurrida en el contexto de una relación de pareja genera graves consecuencias en la víctima, debido al intento de anulación, sometimiento, control y manipulación que ejerce la pareja. Además, agregan que este tipo de violencia está relacionada con experiencias violentas previas que vuelven a re-experimentarse en el vínculo de pareja. En este sentido, tiene un impacto traumático, pues violenta los espacios mental, relacional y social. Aunque la psicología clínica y el psicoanálisis se han interesado por estudiar la desestructuración psíquica y los recursos afectados producto del trauma generado por la violencia, han existido algunas dificultades en el abordaje de este fenómeno. Entre ellas, la tendencia a psicopatologizar, la reducción de la violencia a nivel de síntomas, o a nivel intrapsíquico. Ante ello, los mecanismos de defensa surgen de manera inconsciente como parte de los recursos constitucionales de las personas para lograr una mejor adaptación a las circunstancias. Así, los mecanismos de defensa cumplen un rol importante en el afrontamiento de la violencia. Por tanto, este estudio tuvo como objetivo la comprensión de los mecanismos de defensa que le habrían ayudado a una consultante en sus experiencias de violencia de pareja. Los resultados dieron cuenta de la presencia de dos grupos de defensas. El primero mostró una mayor presencia en las dinámicas violentas, mientras que el segundo estuvo enfocado en fortalecer las capacidades introspectivas y analíticas de la persona, permitiéndole lograr una mejor elaboración de estas experiencias en el contexto de terapia. / Researchers point out that violence against women that occurs in the context of a couple relationship generates serious consequences for the victim, due to the attempted annulment, submission, control and manipulation exercised by the couple. In addition, they add that this type of violence is related to previous violent experiences that are re experienced in the relationship. In this sense, it has a traumatic impact, since it violates the mental, relational and social spaces. Although clinical psychology and psychoanalysis have been interested in studying psychic destructuring and the resources affected as a result of the trauma generated by violence, there have been some difficulties in dealing with this phenomenon. Among them, the tendency to psychopathologize, the reduction of violence at the level of symptoms, or at the intrapsychic level. Faced with this, defense mechanisms arise unconsciously as part of people's constitutional resources to achieve a better adaptation to circumstances. Thus, defense mechanisms play an important role in coping with violence. Therefore, this study aimed to understand the defense mechanisms that would have helped a consultant in her experiences of intimate partner violence. The results revealed the presence of two groups of defenses. The first showed a greater presence in violent dynamics, while the second was focused on strengthening the introspective and analytical capacities of the person, allowing them to achieve a better elaboration of these experiences in the context of therapy.

La presente tesis tiene por finalidad el diseño de un sistema para comandar un brazo robótico de asistencia que estará montado sobre una silla de ruedas automatizada, y cuya operación será por medio de señales EEG, con el objetivo de asistir a pacientes postrados con limitaciones de discapacidad muscular en miembros superiores, esclerosis lateral amiotrófica, lesión de la médula espinal, entre otros. El trabajo se enfoca en la implementación de un sistema basado en el procesamiento de señales cerebrales producto de estímulos visuales modulados a frecuencias específicas, con las cuales será posible clasificar y definir comandos de movimientos básicos sobre el brazo robótico. Todo ello con el objetivo de reducir fatigas mentales producto del uso de otras técnicas, como las cognitivas, que requieren mayor esfuerzo de concentración y muchas horas de entrenamiento previo para su correcto funcionamiento. Así mismo, la investigación muestra los criterios para la implementación del sistema de generación de estímulos visuales y resultados de los experimentos durante la adquisición, el procesamiento y clasificación de las señales recolectadas a partir de un dispositivo BCI portátil, con características limitadas en precisión y ancho de banda. / Tesis

El objetivo general de esta tesis es estudiar teórica y experimentalmente el comportamiento dinámico de una estructura articulada construida a partir de elementos viga y barra que es utilizada como modelo simplificado de un ala articulada de una aeronave subsónica y cuya geometría es modificada mediante un sistema propuesto de actuación análogo al hallado en una articulación del dedo humano. Inspirado en los sistemas de extensión y flexión del dedo humano, el sistema propuesto de actuación consiste en el uso de cables tensores a modo de tendones artificiales para modificar la rigidez y permitir el cambio geométrico de la estructura estudiada. Al permitir que alas articuladas adapten una posición óptima durante todas las fases de vuelo, este sistema de actuación generaría operaciones más eficientes y una menor huella de carbono que las alas rígidas, las cuales están normalmente diseñadas para tener un desempeño óptimo sólo en el rango de velocidad crucero. Para estudiar el comportamiento dinámico de la estructura articulada con tendones artificiales, se desarrollaron tres modelos matemáticos y se formularon sus ecuaciones de movimiento. Asimismo, se construyó un modelo experimental y se diseñó tres grupos de experimentos para evaluar los efectos de las variaciones de tensión y geometría sobre las frecuencias naturales de la estructura. A partir de la comparación de resultados teóricos y experimentales, se concluyó que los modelos matemáticos propuestos son adecuados para predecir el comportamiento dinámico de la estructura articulada con tendones artificiales, y que las modificaciones de tensión y geometría reconfiguran las frecuencias naturales del sistema dinámico. / The objective of this thesis is to study theoretically and experimentally the dynamic response of an articulated structure based on beam and bar elements that is used as a simplified model of an articulated subsonic aircraft wing, and whose geometry is modified through a proposed actuation system analogous to the one found in an articulation of the human finger. Inspired in the extension and flexion systems of the human finger, the proposed actuation system consists of tensioning cables that work as artificial tendons to modify both stiffness and geometry of the structure in study. By enabling articulated wings to adapt an optimal position during all flight phases, the proposed actuation system would generate more efficient operations and a smaller carbon footprint than rigid wings, which are typically designed to perform optimally at cruise only. To study the dynamic response of an articulated structure with artificial tendons, three mathematical models were developed, and their equations of motion were formulated. Additionally, an experimental model was built, and three groups of experiments were designed to evaluate the effects of the variation in tension and wing position (extension/flexion) upon the natural frequencies of the structure. Based on the assessment of theoretical and experimental results, it was concluded that the mathematical models proposed for the articulated structure actuated with artificial tendons are adequate to predict the dynamic response of the structure, and that variations in tension and wing position (extension/flexion) reconfigure the natural frequencies of the dynamic system.

En este proyecto se realizó el diseño mecánico de una cabina para el desarrollo de un simulador de vuelo. El simulador de vuelo consiste en un sistema que emule los movimientos de una aeronave y el manejo de ésta por parte de un piloto. Para ello, se planteó desarrollar un mecanismo paralelo de 6 GDL para emular los movimientos de la aeronave y diseñar una cabina en el que se encuentre el piloto y desde el cual éste pueda interactuar con el simulador. El diseño de la cabina se llevó a cabo siguiendo la metodología que se da en la norma VDI 2225, para lo cual se plantearon diferentes alternativas que permitieron seleccionar los componentes que debe de haber en la cabina para el entrenamiento del piloto. De acuerdo con los componentes seleccionados se realizó el diseño de los soportes necesarios, los cuales consistieron en un soporte para los monitores del sistema visual y un panel de instrumentos. Los cálculos de resistencia de la cabina se realizaron analíticamente usando modelos matemáticos simplificados y con la ayuda de un software de elementos finitos. Se realizaron los cálculos de esfuerzos de la cabina desde un sistema de referencia no inercial debido al movimiento acelerado de la cabina, en el que fue necesario agregar las fuerzas y momentos inerciales. El cálculo por elementos finitos se realizó usando el software ANSYS. De esta manera se determinó que los esfuerzos en la cabina debido a las aceleraciones máximas dadas por el mecanismo paralelo son menores a los admisibles, por lo que no fallará para estas condiciones de trabajo. Se decidió usar plástico reforzado en fibra de vidrio como material de la cabina. Este es un material compuesto cuyas propiedades mecánicas se determinaron usando la norma británica BS 4994. Por otra parte, los soportes serán hechos de acero estructural ASTM A36. Finalmente se realizó una estimación de costos de la cabina en el que el costo total resultó S/.12,727.