La competencia Shell Eco Marathon es un evento que reúne equipos de todo el mundo, los cuales desarrollan vehículos automóviles que puedan alcanzar la máxima eficiencia energética posible. El grupo SEMA PUCP, conformado por estudiantes de diversas especialidades de la Pontificia Universidad Católica del Perú, desarrolló un vehículo prototipo monoplaza para poder participar en la competencia Shell Eco Marathon, en sus trabajos de diseño e implementación encontraron la necesidad de poder hacer ensayos con el motor de combustión interna del vehículo en busca de mejoras energéticas y determinación de parámetros de rendimiento. Esto requería la adquisición de un banco de pruebas, más conocido como dinamómetro de motor. Se investigó sobre el estado de la tecnología de los dinamómetros de motor, y cuáles son los modelos comerciales más comunes. Se encontró que los dinamómetros de motor en su mayoría están hechos para motores de gran potencia de uso industrial, mientras que los pequeños, al no tener aplicaciones para vehículos comerciales, son poco comunes y se desarrollan de manera personalizada. Esto llevo a proponer la solución de diseñar un dinamómetro de motor propio. El objetivo de este trabajo es presentar el diseño de un dinamómetro de motor que cumpla con requerimientos establecidos a partir de las necesidades encontradas, entre estos, obtener los parámetros más importantes de un motor de combustión interna, como lo son las curvas de torque y potencia. Para cumplir con este objetivo, se planteó el diseño de un dinamómetro de motor que usa un generador eléctrico para convertir la energía mecánica que se produce en el eje de salida del motor. El generador eléctrico convierte la energía mecánica en energía eléctrica y esta última es disipada en un circuito de resistencias. Para poder someter al motor a distintos regímenes de carga un circuito electrónico de potencia regula la cantidad de energía eléctrica que será disipada, mientras que los instrumentos sensan los parámetros de interés para poder obtener las curvas de torque y potencia.

En el presente trabajo se diseña un sistema mecatrónico para la prevención de la excesiva pesca de anchovetas jóvenes; es decir, especies que aún no se han reproducido, con el fin de evitar el uso indiscriminado del recurso y ayudar al cumplimento de las reglas impuestas por el Instituto del Mar Peruano (IMARPE) y por el Ministerio de Producción (PRODUCE) con respecto a la pesca de anchovetas. Estas normas expresan que solo se puede pescar un cardumen donde la cantidad de juveniles, especies con menos de 12cm, sea menor al 10% del cardumen (Ministerio de Producción, 2015). Por ello, el sistema tiene como función principal informarle al usuario el porcentaje de especies jóvenes y adultas encontradas en el cardumen respecto al total. Con dicho fin, el sistema de visión del vehículo sumergible grabará un video usando cámaras estereoscópicas y posteriormente enviará dicho video al computador ubicado en la embarcación. Este computador es el encargado de procesar el video e indicarle al usuario los porcentajes de juveniles y adultos. El trabajo comienza con la investigación de la problemática y tomando como referencia un diseño conceptual desarrollado previamente. Posteriormente, se enuncian los objetivos y el alcance del proyecto. Con dicha información se inicia el diseño por subsistemas, en el cual se realizan los cálculos y selecciones necesarias para los componentes del sistema mecatrónico. Además, se comprueba el funcionamiento de la propuesta mediante un análisis a la estructura del vehículo y una simulación con el algoritmo de visión desarrollado. Finalmente, se obtienen los costos del proyecto, los cuales han sido divididos en costos de componentes y de fabricación.

Esta tesis presenta el diseño de un mecanismo de dos grados de libertad para una prótesis robótica transtibial que cuenta con dorsiflexión/flexión plantar e inversión/eversión activas. Así mismo, se expone el diseño de un pie protésico que complementa a dicho mecanismo para obtener una prótesis robótica transtibial que no incluye al socket del paciente con amputación. Este mecanismo de 4,63 kg es capaz de proveer el torque adecuado en el momento necesario a fin de que personas con amputación de miembro inferior y de aproximadamente 60 kg de peso, puedan trasladarse en superficies planas e inclinadas realizando giros de hasta 19° en dorsiflexión, 20° en flexión plantar, 25° en inversión y 10° en eversión. Además, el mecanismo permitiría al usuario caminar en un plano horizontal o en un plano inclinado de hasta 25° de inversión. Por otro lado, se seleccionan los componentes electrónicos que utiliza el sistema de control para realizar los giros mencionados automáticamente gracias al uso de un microcontrolador. Por último, se presenta la lista de planos de ensamblaje y despiece del mecanismo, junto al costo total de producción de la prótesis diseñada cuyo valor es de aproximadamente S/. 12 500 mil soles. Entre los pasos a seguir para lograr el diseño del mecanismo se encuentran, un breve estudio en torno a la anatomía y biomecánica del tobillo, y una investigación en torno a los mecanismos en prótesis robóticas transtibiales y sistemas electrónicos y de control. La información obtenida se utilizó para proponer un diseño conceptual considerando la norma alemana de diseño mecatrónico VDI 2206. Luego, se llevó a cabo un análisis cinemático para obtener las fuerzas que el mecanismo debe generar durante todo el ciclo de marcha, las cuales fueron consideradas en los cálculos y simulaciones por elementos finitos realizados para una correcta selección y diseño de los componentes mecánicos del mecanismo. Finalmente, se realizó un modelo dinámico del mecanismo y una selección de componentes electrónicos para obtener las funciones de transferencia de un sistema de control para la prótesis que podría ser implementado en trabajos futuros.

En los últimos años, las exportaciones de granos andinos se han incrementado, siendo la quinua el de mayor crecimiento [1]. Además, Perú es el primer exportador de quinua a nivel mundial desde el año 2014 (53.3% del volumen total) [2]. Ante tal demanda, el objetivo general del presente trabajo consiste en el diseño de una tostadora para 10 kg de granos de quinua por ciclo, mediante aire caliente. La ventaja radica en que los granos no están en contacto continuo con la superficie interna de la máquina y solo se necesita aire ambiental como fluido para alcanzar la temperatura de tostado. El aire caliente ingresa a la cámara de tostado y ocurre una fluidización continua de los granos debido a la corriente del fluido que mantiene a los granos suspendidos, este proceso se conoce como lecho fluidizado. Finalmente, luego del tueste, los granos son enfriados por un determinado tiempo. La metodología del diseño se basará en la norma VDI 2206 [3] de la Asociación de Ingenieros Alemanes (Verein Deutscher Ingenieure) para sistemas de diseño mecatrónico, complementándose con la norma VDI 2221 [4] para el diseño de sistemas técnicos y productos.

El incremento en la demanda nacional y regional en el rubro de insumos médicos es una constante de los últimos años. Esto se ha traducido en la necesidad de las empresas de buscar mejoras para incrementar la producción de productos médicos periódicamente y el caso peruano no es la excepción. Una alternativa, y tal vez la mejor, es la transformación digital de la mano de soluciones automatizadas para la industria. En ese sentido, el presente trabajo busca desarrollar una solución de automatización capaz de satisfacer las necesidades de una empresa peruana dedicada a la producción de insumos médicos y especialmente, suturas quirúrgicas. En el primer capítulo se aborda esta problemática planteada así como los objetivos y la metodología para proponer una solución. En el segundo capítulo se detalla una revisión del estado de arte para identificar alternativas académicas, comerciales y patentes existentes para la propuesta solución; además de un marco teórico relacionado a la industria de suturas quirúrgicas. Además, se identifican los requisitos de usuario y de proyecto para limitar esta investigación. En el tercer capítulo, se identifican las funciones del sistema y alternativas de solución utilizando las herramientas de acuerdo la metodología, las cuales son posteriormente evaluadas las para definir el diseño conceptual. Finalmente, en el cuarto y quinto capítulo, se explica el diseño integrado de la solución conceptual mediante planos mecánicos, electrónicos, eléctricos y de control, abarcando así los dominios del sistema mecatrónico descrito mediante la metodología seleccionada, presentado así a la solución integrada para la problemática planteada.

Esta tesis presenta una propuesta para el desarrollo de un prototipo capaz de manipular y seleccionar huevos para incubar por su peso y ausencia de grietas en cáscara. Asimismo, el prototipo necesita de la supervisión de un usuario con la finalidad que interactúe con la máquina y coloque la bandeja de huevos a ser evaluada. El diseño de este sistema mecatrónico es requerido por las plantas de incubación, las cuales necesitan asegurar una incubación exitosa a partir de una correcta selección de huevos. En este documento, se detalla el problema existente en la manipulación y selección de huevos que entran a las plantas de incubación y el inconveniente al realizar este proceso de forma manual y repetitiva. Además, se analizan los principales mecanismos existentes en la manipulación y pesado de huevos, así como los criterios a cumplir en cuanto a higiene y seguridad en la manipulación de huevos [13]. Igualmente, se realiza un comparativo entre las investigaciones recopiladas respecto a detección de grietas en cáscaras de huevos. Para el diseño del sistema mecatrónico, se han tenido en cuenta las medidas de los equipos existentes en el mercado que seleccionan huevos para el consumo humano de acuerdo a su peso [12]; así como el empleo de materiales no contaminantes en los mecanismos que se encuentran en contacto con los huevos. Además, se consideró un sistema modular para el diseño dividiendo el sistema en 3 sub-sistemas: manipulador de huevos, pesaje e identificador de grietas. En primer lugar, el sub-sistema manipulador de huevos es neumático y utilizando ventosas y la generación de vacío garantiza la limpieza en la operación. En segundo lugar, el sub-sistema de pesaje emplea una base de material no contaminante y sensores de fuerza para obtener el peso de cada huevo. Finalmente, la identificación de grietas se realiza con procesamiento de imágenes y un mecanismo que permite la captura de imágenes alrededor de toda la cáscara de cada huevo a analizar. Este trabajo detalla la estructuración e integración de los sub-sistemas involucrados entre sus partes mecánica, electrónica y control; además, como se llevó a cabo la selección de los componentes empleados. Todos necesarios para lograr el diseño de un sistema mecatrónico que tenga un tiempo de selección de menos de 2 minutos por bandeja (60 huevos) y alivie el ritmo de trabajo de las personas dedicadas a inspeccionar los huevo.

La demanda de chirimoya al mercado internacional necesita de una gestión más efectiva de los recursos durante la postcosecha. Consecuentemente, la presente tesis propone el diseño de un sistema mecánico eléctrico para selección de 5tn/día de chirimoyas categoría primera ecotipo Aurora producida por la asociación de agricultores Santa Rosa de Huarochiri. Además, el proyecto comprende la elaboración de diseños de los sistemas desde el ingreso al sistema alimentador hasta la selección final del producto en el sistema seleccionador, la selección de los motores y emplea el código sanitario impuesto por el Food and Drugstore Administration (FDA) requerido por el mercado estadounidense. El diseño genera un impacto favorable en agricultores peruanos y ecuatorianos con una producción a mediana escala de chirimoyas porque cumple con seleccionar el producto adecuado y genera a largo plazo retorno en la inversión. Finalmente la presente tesis está compuesta por cuatro capítulos más la introducción, conclusiones, recomendaciones, referencias y anexos. El primer capítulo comprende el producto y sus variedades, el estado actual de la tecnología y la técnica a emplear; con lo cual se logró determinar la categoría adecuada de chirimoya a emplear en el diseño. El segundo capítulo comprende los conceptos de solución tomando como datos de entrada lo elaborado en el primer capítulo, después de la selección se llevará a cabo el desarrollo de los conceptos preliminares de los cuales se selecciona el mejor de acuerdo a una evaluación técnica y económica; con lo cual se obtuvo el diseño óptimo, que luego es analizado en el siguiente capítulo. En el tercer capítulo se presentan los resultados finales del desarrollo de la solución óptima; en la cual se determina las dimensiones de los elementos críticos como ejes; también se seleccionan los perfiles, los motores, el material que cumple con lo requerido por la FDA y los elementos de transmisión tales como sprockets y cadenas. El cuarto capítulo muestra la lista de planos junto con un análisis de costo; se logró determinar que la producción realizada por la máquina en un día triplica a la producción actual de 1.6Tn que es realizada por 10 personas en un día. Finalmente, las conclusiones muestra el cumplimiento de los objetivos. / Tesis

En el presente trabajo de investigación se plantea diseñar un sistema robótico autónomo cuya función principal es la de orientar a pacientes de hospitales a sus respectivas salas de atención, ya sea brindando información del camino que debe seguir el usuario, o moviéndose para servir como guía. El uso del robot busca también, evitar el contagio de enfermedades que se producen por el contacto cercano entre personas. Para lograr el objetivo del proyecto se tuvo que definir los requerimientos del sistema, realizar una búsqueda del estado de la tecnología para reconocer los componentes utilizados por sistemas robóticos autónomos, esquematizar las funciones del sistema, proponer tres conceptos de solución y, mediante un análisis técnico-económico, elegir el mejor concepto para obtener una solución óptima. En el diseño del robot se tomó en cuenta las características que se deben incluir en un robot social, como la implementación de un rostro que incremente en los usuarios la confianza para interactuar con la máquina, y la tecnología necesaria para el movimiento autónomo del robot en ambientes con la presencia de personas y objetos.

Este trabajo plantea el desarrollo de un sistema mecatrónico sumergible que trabaje junto a un computador en una embarcación. El proyecto tiene como propósito indicarle al operario si el cardumen se puede pescar según las reglas impuestas por el Instituto del Mar Peruano (IMARPE) y por el Ministerio de Producción (PRODUCE). Dichas instituciones indican que solo se puede pescar un cardumen donde la cantidad de juveniles, especies con menos de 12cm, sea menor al 10% del cardumen (MINISTERIO DE PRODUCCIÓN, 2015). Para ello, el vehículo sumergible (ROV) del sistema cuenta con cámaras estereoscópicas, las cuales son capaces de medir la longitud en centímetros de las imágenes tomadas. En el presente proyecto, se grabará un video del cardumen y este será enviado a la estación en tierra, donde el computador será el encargado de realizar el procesamiento y dar los resultados al usuario. El documento inicia una recopilación de información referente a la temática del sistema propuesto, presentando el estado del arte, el marco teórico y posibles interesados. Luego, se realiza un estudio de los requerimientos del proyecto, los procesos internos que este debe realizar, se proponen soluciones y se mejora la solución ganadora. Finalmente, se realizaron las modificaciones necesarias al ROV (a nivel mecánico y electrónico) y se desarrolló el algoritmo de procesamiento de imágenes. Este trabajo ha sido elaborado con la finalidad de sentar las bases para desarrollar proyectos que mejoren el uso de los recursos marinos sin dañarlos. Dado que el proyecto es bastante amplio y el procesamiento de las imágenes puede volverse muy complejo, se considera que el presente trabajo puede ser complementado y mejorado por especialistas en procesamiento de imágenes y en temas de diseño de vehículos sumergibles.

Los primeros años de la educación del hombre son de suma importancia y, claramente, la forma en la que se imparte tiene consecuencias en los resultados. Países líderes en modelos educativos, como Finlandia, brindan especial atención a la enseñanza mediante actividades lúdicas e involucran a sus estudiantes en un entorno tecnológico que ofrece herramientas para desarrollar sus habilidades. Este modelo ha generado muy buenos resultados que se evidencian en la mínima brecha de aprendizaje entre estudiantes. En el Perú, los resultados nacionales de las evaluaciones censales no son muy alentadores, pues menos del 40% de los estudiantes del 4° de primaria evaluados alcanzan un nivel satisfactorio de aprendizaje. En este contexto, entendiendo la importancia de la educación durante los primeros años, el presente trabajo de investigación tiene como objetivo diseñar un dispositivo mecatrónico que promueva habilidades lógicas y motrices en niños de 5 a 8 años. El dispositivo propuesto consta de dos partes: Robot Base y Parte Extraíble, comunicados entre sí de forma inalámbrica. El primero es un robot de tracción diferencial cuyo propósito es desarrollar habilidades lógicas. El segundo es un robot esférico que promueve habilidades motrices principalmente y se ubica al interior de Robot Base. Ambos interactúan con el usuario por medio de una aplicación con la que se pueden ejecutar cuatro actividades: “Guíalo”, “Pásalo”, “Actúa rápido” y “Encuéntralo”. La primera se realiza con Robot Base donde este se desplaza de acuerdo a la secuencia ingresada por el usuario. Tanto la segunda, tercera y cuarta actividad se realizan con Parte Extraíble principalmente; sin embargo, existe interacción con Robot Base durante estas. “Pásalo” es una actividad grupal donde Parte Extraíble es pasado por cada integrante hasta que una alarma suene indicando el fin de la ronda. “Actúa rápido” es una actividad individual donde el usuario tendrá que reproducir las instrucciones dadas por el robot en el menor tiempo posible: gira, agita, grita, presiona. Finalmente, “Encuéntralo” permite jugar a las escondidas, donde el objeto a esconder es Parte Extraíble.