El presente trabajo de investigación tiene como objetivo principal la realización del diseño conceptual de un sistema mecatrónico que ayudará a los restaurantes de pollos a la brasa, a contar con una propuesta automatizada para la cocción y facilitar empaquetamiento de pollos, buscando realizar el empaquetamiento sin la intervención humana. Para lograr el objetivo principal, se debe determinar los factores de mercado, implementación y tecnología en relación a los hornos de pollos a la brasa. Con el diseño del horno, se busca brindar una solución que de mayor resiliencia a las pollerías frente a factores adversos como a las consecuencias producto del COVID-19. Como principal conclusión del trabajo, se logró diseñar preliminarmente un horno de pollos a la brasa, que luego de alcanzar la cocción deseada, serán extraídos automáticamente para ser llevados a una máquina empaquetadora.

El presente documento propone el diseño de un sistema mecatrónico para el control de calidad de jamonadas al final de su línea de producción aplicando visión por computadora. El sistema diseñado se ubicará al final de la línea de producción de una empresa de embutidos peruana y abarca el ordenamiento de envases, el control de calidad a través de un sistema de visión por computadora y un sistema de clasificación encargado de rechazar los productos etiquetados como defectuosos según el algoritmo de visión. El ordenamiento de envases permitirá su disposición secuencial a lo largo de una faja transportadora y el giro de estos de manera que sea visible la cara libre de etiquetas. Un servomotor en la entrada separa los grupos de seis envases en dos filas de tres. Topes transversales disponen de los envases reordenándolos uno tras otro. Una cuña permite voltear el producto que es guiado al área de visión por topes longitudinales. La captura de la imagen ocurre a la llegada del envase al sistema de visión. Un sensor a la entrada activa el disparo de la cámara. Se realiza el preprocesamiento a la imagen y sobre esta se extraen las características de interés como el color, puntos presentes, mordeduras, o productos ausentes. Finalmente, un sensor de presencia ubicado en la etapa de rechazo envía la señal de control que en base al resultado del algoritmo de visión según la etiqueta que recibe el producto se dispone a retirarlo de la faja en caso sea considerado como defectuoso.

En este trabajo se presenta el diseño de un dispositivo para la medición de ángulos de giro de la muñeca. El diseño consta de una caja electrónica portátil en la cual se procesan los datos y se muestran los ángulos mediante una pantalla TFT de 2,8 pulgadas, así como de 2 cajas donde se alojan los sensores IMU. Adicionalmente, cuenta con un ajustador de velcro y elásticos para sujetar los sensores al cuerpo del paciente. Con respecto al funcionamiento, los datos se obtienen a partir de 2 sensores IMU ubicados paralelamente a los ejes de la muñeca y fijados mediante velcro y elásticos. El algoritmo para procesar extrae la orientación absoluta de los sensores y luego calcula el ángulo entre estos. Con la finalidad de comprobar la exactitud y validez de las medidas del dispositivo se diseñó una prueba controlada en la cual se compararon los ángulos entre el IMU y un método gráfico de manera transversal y longitudinal. Los resultados fueron los esperados: un error absoluto menor a 3º en ambos ejes y una validez concurrente de 0.99 utilizando el indicador ICC (intraclass correlation coefficient). Finalmente, cabe mencionar que el costo de diseño estimado es de S/.18880. En este se incluye el trabajo del diseñador y la asesoría de un ingeniero senior. En cuanto a la manufactura del producto, el costo unitario de fabricación es de S/. 604. Este costo contempla los costos de importación, materiales, ensamble y procesos de manufactura1.

Hoy en día, es evidente el crecimiento de la práctica deportiva en el Perú. De hecho, esta actividad se ve impulsada por la infraestructura y la moderna tecnología deportiva implementada con miras a los Juegos Panamericanos Lima 2019. Sin embargo, si bien estos complejos poseen la ventaja de beneficiar a la mayor cantidad de atletas por su capacidad, la tecnología no se proyecta de la misma manera debido a la aún limitada oferta existente. Ante este panorama, resulta importante identificar una oportunidad de mejora que pueda reducir la brecha tecnológica que existe en el deporte peruano. Por esto, se propone diseñar una solución tecnológica que optimice el proceso de control de la fatiga neuromuscular (FN) durante la preparación deportiva. Sobre el control de la FN, existen alrededor de 6 métodos convencionales para medir el nivel de la fatiga. Algunos de estos, recientemente, han variado con el fin de reducir su complejidad. Prueba de ello es un nuevo estudio que ha demostrado que la altura máxima del centro de masa en el salto en contramovimiento (CMJ, por sus siglas en inglés) puede ser utilizado como una herramienta moderna y práctica para determinar el nivel de la FN. Entonces, con base en este método, se propone diseñar un sistema mecatrónico que obtenga el nivel de dispersión de la potencia mecánica máxima del CMJ, variable física directamente relacionada con la altura del centro de masa, para que se utilice como herramienta para medir el nivel relativo de la FN. Así mismo, el sistema a diseñar debe ser capaz de verificar la ejecución del CMJ. El sistema mecatrónico se compone de un subsistema que utiliza 8 celdas de carga para medir las fuerzas pie-piso y un segundo subsistema compuesto de una cámara digital para la captura de imágenes que corresponden al desarrollo del CMJ. Luego, para el procesamiento de los algoritmos que culminan en el nivel de dispersión de la potencia mecánica máxima se emplea un microcontrolador; y para el procesamiento de las imágenes que culminan en la verificación del CMJ, un mini ordenador. Al respecto, el procesamiento de imágenes comprende, principalmente, la etapa de reconocimiento de articulaciones en el espacio 2D. Para esto, se utiliza el modelo Open Pose de tipo open source, que fue elegido por su precisión (79.7 %), tiempo de detección (< 0.20 s) e implementación. La presente inicia revisando el estado del arte, luego se define la lista de requerimientos, estructura de funciones, matriz morfológica y conceptos preliminares según la norma VDI 2221. También, se revisa el diseño del sistema dentro del ámbito mecánico, eléctrico y procesamiento. Al final, se revisa la parte de costos y conclusiones.

En el presente trabajo se presenta el diseño mecatrónico de una muñeca de dos grados de libertad para una prótesis mioeléctrica transradial, que permita al usuario realizar los movimientos de flexión-extensión y pronación-supinación; y con una capacidad de carga de 500 gramos en la palma de la mano de la prótesis. Estos movimientos son los más requeridos en prótesis comerciales existentes. El sistema diseñado cuenta con dos motores DC, uno para cada tipo de movimiento. En la transmisión de potencia, se usó un mecanismo de tornillo sinfín-corona para el movimiento de flexión-extensión y una transmisión mediante engranajes helicoidales para el movimiento pronación-supinación. El diseño completo está desarrollado de manera que se pueda ensamblar con la palma de mano del proyecto de “Prótesis mioeléctrica de mano de 4 grados de libertad con algoritmo de control de fuerza independiente en los dedos” que se desarrolla dentro del Círculo de Investigación de Contrato N°206-2015 FONDECYT. Las simulaciones para corroborar las deformaciones y esfuerzos de los diferentes elementos se han realizado mediante el software AutoCAD Inventor por medio del método de elementos finitos, lo que ha permitido validar el diseño de las piezas. El costo estimado de diseño y fabricación de la muñeca para la prótesis mioeléctrica transradial del Contrato N°206-2015 FONDECYT, y todo esto integrado en la mano protésica, es de S/. 9,000 aproximadamente.

Actualmente, un problema que afecta a toda la población de la ciudad de Lima Metropolitana es la congestión vehicular, en donde una de las causas principales es el sistema de semaforización. A la fecha, el 67% de semáforos de la ciudad no están interconectados y son del tipo presincronizado, es decir, cambian el color de luz de acuerdo a un tiempo preestablecido; mientras que en el 33% de semáforos restantes, que se encuentran interconectados formando una red, el control se encuentra a cargo de cierto personal que actúa, únicamente, en momentos críticos. Si bien se puede decir que Lima cuenta con un sistema de semaforización, este no llega a ser el adecuado debido a que no puede adaptar su comportamiento en tiempo real para reducir la congestión vehicular. Aún más, algunas acciones tomadas, tales como el apoyo policial y la implementación de las denominadas “olas verdes”, pueden no presentar buenos resultados e incluso generar mayores problemas de tráfico debido a que no son acciones óptimas, puesto que son tomadas bajo criterio de agentes policiales u operarios, quienes cuentan con conocimiento limitado del entorno en tiempo real. De esta manera, se propone una solución para las intersecciones semafóricas que actualmente no se encuentran interconectadas a fin de optimizar los tiempos de los ciclos semafóricos según el estado de tráfico en tiempo real, con el objetivo de minimizar el volumen vehicular, bajo un modelo edge computing. Así, el presente trabajo desarrolla el diseño de un controlador descentralizado, como base de la solución propuesta, buscando aprovechar algunos recursos y componentes propios de las intersecciones, tales como los semáforos y las conexiones bajo tierra entre estos y el controlador. Cabe mencionar, que la solución también podría ser adaptada para usarse en las intersecciones interconectadas. El diseño del controlador incluye el diseño del algoritmo de control, el cual estará basado en una política de asignación proporcional generalizada que no requiere de información de otras intersecciones para el cálculo de tiempos de una intersección. El impacto del algoritmo de control se evaluará comparando sus resultados con los del sistema de semaforización actual en un ambiente de simulación, en donde se implementará el sistema de tráfico vehicular correspondiente a un caso de estudio. El diseño físico del controlador, el cual contempla el diseño electrónico y mecánico, e incluye los cálculos para la selección de componentes, así como las conexiones entre estos y protocolos de comunicación, también forma parte del trabajo.

El presente proyecto de investigación es planteado con el objetivo de diseñar una máquina recicladora de plástico PET, proveniente en su mayoría de botellas hechas de este material, los cuales son uno de los desechos más abundantes en océanos y playas. Se determinó que el sistema mecatrónico diseñado tendrá como materia prima escamas de PET previamente lavadas y secas, las cuales serán calentadas, extruidas y cortadas para formar los pellets. Este diseño permite que la máquina pueda producir como máximo 80 kg de pellets por hora, a partir de 78 kg de escamas y 2 kg de masterbatch. Estos pellets, con σtracción = 32.5 MPa y σflexión = 63 Mpa (Sara Madadi, 2014), podrán ser utilizados para la producción de otros materiales, como, filamentos de impresión 3D, hilos de poliéster, etc. Con este fin, se elabora una matriz morfológica para la obtención de diferentes conceptos de solución, a los cuales se les realiza un análisis técnico y económico para determinar el concepto de solución óptimo. Luego, una vez obtenido el concepto de solución óptimo, se realizan cálculos para el diseño de los diferentes elementos que componen el sistema mecatrónico, así como para la selección de materiales, sensores y actuadores. Asimismo, el sistema diseñado tiene la posibilidad de ser utilizado para el reciclado de otros tipos de plástico que tengan propiedades mecánicas y físicas similares al PET, pero siempre realizando una limpieza previa de la máquina, evitando de esta forma residuos de material no deseado en el producto final.

Las características de interacción de un robot social son de gran importancia, en especial cuando su desempeño depende de generar confianza con el usuario; este es el caso de un robot de telepresencia para diagnóstico psicológico en hospitales. Sabiendo que muchas alternativas actuales no cuentan con rasgos atractivos o familiares que incentiven su uso, este trabajo de tesis tiene como objetivo desarrollar el diseño de un sistema de brazos y cabeza móviles de un robot de telepresencia para diagnosticar y tratar afecciones mentales en hospitales de Perú, como parte de la investigación del Proyecto Concytec 160-2020. Dicho diseño tendrá como fin incrementar la aceptabilidad del robot brindándole expresividad a través de rasgos y movimientos semejantes al humano. El diseño final consta de cuatro grados de libertad en el brazo y dos grados de libertad en la cabeza actuados por servomotores de disco que transmiten de forma directa y por correas dentadas. Las articulaciones están unidas por planchas y piezas impresas para otorgar una forma antropomórfica, con medidas de una persona peruana de estatura promedio de 1.65 m (hombro-codo de 33 cm, codo-muñeca de 25 cm y una cabeza proporcional a la altura de 20 cm). Además, se agregaron otros aspectos de expresividad como iluminación de los ojos por matrices led y señales de audio a través de parlantes. Finalmente, se realizaron pruebas de funcionamiento mediante la implementación del prototipo de un brazo con piezas fabricadas mediante impresión 3D.

El Perú es uno de los países que exporta productos del sector agrícola alrededor del mundo y uno de los frutos que está logrando un crecimiento en ventas es la palta Hass, ya que ha demostrado un aumento en ventas el 2021 del 44% respecto al 2020 (Adex, 2021). Por este motivo, los agricultores están comenzando a regularizar sus producciones; sin embargo, actualmente, los procesos de obtención de calidad se realizan por inspección manual y visual. Estos presentan desventajas como la demora de procesamiento, la contratación de personal calificado, baja precisión y podría dañar la fruta; además del alto costo de la maquinaria. La presente tesis desarrolla el diseño de una máquina automática de clasificación de paltas Hass, por medio de procesamiento de imágenes, cuya capacidad de procesamiento será de 1 000 kg de paltas por hora, acorde con la producción del pequeño y mediano agricultor. El diseño propuesto comprende tres subsistemas. El primer subsistema lo conforman dos fajas transportadoras denominadas de acumulación y principal; la primera faja se encarga de alinear y ordenar las paltas en dos canales, y la siguiente transporta las paltas hacia el módulo de clasificación. El segundo, es un subsistema neumático, encargado de depositar las paltas en bandejas por medio de paletas, las cuales se accionan por actuadores giratorios neumáticos. Estos son accionados por electroválvulas que reciben señales de activación de un PLC acorde al calibre previamente detectado. El subsistema de visión comprende una cámara y un microprocesador configurado con el código de procesamiento. Se cuenta con una metodología de detección de madurez por medio de una variable que contiene la proporción de colores respecto a una palta madura e inmadura. Para el cálculo de largo y ancho se modela la palta como elipse, obteniendo una precisión del algoritmo de clasificación del 92.85%.

La manufactura de suturas quirúrgicas en el país es una actividad creciente y requiere de mano de obra para desarrollarla, sin embargo, al ser productos estériles es necesario contar con equipos que usuarios puedan operar de manera que no entren en contacto con el producto. Así es como la actividad de imprimir sobre los empaques requiere el diseño de un dispositivo que permita trabajar con formas irregulares y de forma continua. Debido a esta necesidad, el objetivo de este proyecto era diseñar una impresora con la capacidad de imprimir sobre un grupo de cartulinas de formato no rectangular, conocidas como troquelados. La adaptabilidad del diseño permite configurar los soportes si se desea cambiar de forma o tamaño de troquel. Y usando el principio de impresión por termotransferencia alcanzar velocidades constantes de impresión de 10 mm/s. La metodología en la que se basó el desarrollo de este documento es el indicado por la norma alemana VDI 2206 y presentada por la Asociación de Ingeniero Alemanes, donde se plantea el desarrollo de productos mecatrónicos en diversas etapas (Gausemeier, 2002). El trabajo se dividió en tres partes principales: la definición del problema y sus antecedentes, el diseño conceptual y un diseño integral del sistema. Siendo el ultimo donde se ha desarrollado un sistema mecatrónico para la impresión de troquelados de suturas, con la particularidad de permitir la impresión en blanco y negro sobre troquelados de diversas formas a una velocidad de aproximada de 4 troquelados por minuto. Con este sistema se ha reducido el costo de impresión y tiempo en el proceso de codificado de las suturas quirúrgicas, además de minimizar la probabilidad de contaminación de los empaques al reducir el contacto humano. Con lo cual se sugiere la implementación del prototipo en planta para analizar la viabilidad del proyecto y las posibles recomendaciones y mejoras para futuras investigaciones.