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Cuadricóptero con sistema de recopilación de datos y transporte de sensores remotosPonce Sánchez, Jorge Junior 09 March 2017 (has links)
La aplicación de redes inalámbricas de sensores para el monitoreo de parámetros
físicos como humedad, temperatura, radiación, luminosidad, vibración, concentración
de gases contaminantes, entre otros, es útil porque brinda información precisa para el
análisis de distintos ecosistemas en estudios de impacto ambiental, investigación
biológica y meteorológica. Sin embargo, se observa dos limitaciones en el uso de esta
tecnología. Primero, la instalación de los elementos de la red es una ardua tarea en
lugares remotos de difícil acceso como cuencas, nevados, lagos, cerros, ríos, entre
otros. Segundo, el tiempo de servicio de los sensores está limitado por la capacidad
er,ergétiea de sus baterias, su consumo se acelera porque los datos sensados tienen
que ser retransmitidos desde los sensores finales hasta el nodo coordinador de la red,
el cual es un equipo costoso y que demanda de un suministro eléctrico de mayor
potencia. En consecuencia, el mantenimiento de la red se complica y encarece porque
el acceso a los dispositivos demanda mucho tiempo al personal.
Ante esta problemática, el presente trabajo pr-opone el diseño de un sistema
mecatrónico para transportar los sensores hacia lugares de dificil acceso y recopilar
inalámbricamente los datos sensados. En efecto, se ha desarrollado un cuadricóptero
(vehículo aéreo no tripulado UAV de cuatro motores) con tres subsistemas. El primero
sirve para lograr el vuelo autónomo del vehículo, ya que incluye a un controlador
autopiloto que tiene grabada una ruta que le indica sobrevolar por puntos de paso
señalados por el usuario en un mapa digital. El segundo es un mecanismo que carga
los sensores y los distribuye en puntos georreferenciados en el área de estudio. El tercer
subsistema recopila la información tomada por los sensores del ambiente, incluye a un
microcontrolador, una memoria SD y un módulo de radiofrecuencia. El módulo RF a
bordo del vehículo se comunica con cada uno de los sensores en tierra y recibe los
datos sensados, los cuales son direccionados por el microcontrolador hacia la memoria
SD, así toda la información queda almacenada para su posterior análisis.
De esta forma se busca ampliar el uso de los sensores inalámbricos, ya que este
vehículo evitaría el esfuerzo físico de los investigadores para ubicarlos en el área de
estudio. Además prolongaría el tiempo de servicio de los dispositivos, ya que el alto
consumo energético por las constantes retransmisiones ya no sería necesario, debido
a que el vehículo se acercará a cada sensor para recoger inalámbricamente los datos
de los parámetros sensados.
En el capítulo 1 se presenta la problemática en la aplicación de redes inalámbricas de
sensores. En el capítulo 2 se presentan las condiciones y requerimientos que el sistema
mecatrónico propuesto debe ser capaz de satisfacer y una introducción acerca del modo
en que el sistema logrará cumplir tales requerimientos. En el capítulo 3, se detallan los
componentes mecánicos, los dispositivos electrónicos de control y potencia, el sistema
de comunicación inalámbrico con los sensores remotos; así como la explicación de su
funcionamiento a través de ilustraciones, planos y esquemas. En el capítulo 4 se calcula
el costo de fabricación del vehículo. En el capítulo 5 se presentan las conclusiones del
trabajo de diseño, así como las recomendaciones pertinentes.
Finalmente, se ha detallado en los anexos los cálculos de diseño del sistema, el proceso
de selección y las especificaciones técnicas de los componentes electrónicos, las
cotizaciones para la fabricación del sistema, los planos de despiece y ensamble de los
elementos mecánicos.
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Sistema mecatrónico para determinar automáticamente las dimensiones de anchovetas usando visión artificialMurrugarra Ortiz, Lhester 02 August 2022 (has links)
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.
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Sistema robótico HokutoAsto Poma, Jack Angus 09 March 2017 (has links)
Con el fin de reducir los principales riesgos presentes en la Cirugía Abierta y la
Cirugía Mínimamente Invasiva (CMI), así como las dificultades relacionadas con la
micro-manipulación se ha desarrollado el Sistema Robótico HOKUTO, el cual tiene
la capacidad de manipular, con un alto grado de precisión, objetos, tejidos u otro
tipo de materias físicas cuyas dimensiones sean inferiores a 1 cm.
La estructura del sistema está compuesto por tres partes principales: el micromanipulador,
la unidad de accionamiento, y el soporte principal. El micromanipulador
es un brazo robótico, con forma cilíndrica y de tamaño milimétrico, con
un radio de aproximadamente 5mm.
El micro-manipulador cuenta con una gran movilidad y destreza de movimiento
gracias a todos los grados de libertad (GDL) con los que cuenta: 4 GDL en la
muñeca para su desplazamiento dentro de su espacio de trabajo y 1 GDL en el
efector final para la sujeción de objetos.
La unidad de accionamiento es utilizado para el almacenamiento de todos los
actuadores empleados en el sistema, los cuales generan y transmiten el
movimiento hasta el micro-manipulador, a través de un arreglo de poleas y cables.
El soporte principal sujeta la unidad de accionamiento y almacena todos circuitos
eléctricos, así como, la fuente de alimentación.
La instalación del sistema se realiza a través del soporte principal, el cual se fija a
una superficie horizontal por medio de tornillos, así mismo, cuenta con un sistema
de alimentación ininterrumpida (UPS) conectada a una tomacorriente industrial, el
cual permite al sistema seguir funcionando aun cuando se produzcan apagones o
fallas en la fuente principal de energía.
El sistema requiere de un operario capacitado para su uso. El control se realizará
desde una computadora personal (PC), a través del software Microsoft Visual C++,
el cual permitirá controlar cada movimiento del robot de forma independiente y
proporcionará retroalimentación sobre la posición de cada una de las articulaciones
del micro-manipulador en tiempo real. Cada uno de los componentes mecánicos del
sistema estará fabricado en acero inoxidable 316, lo cual permitirá utilizarlo como
una herramienta de inspección en Cirugía Robótica Mínimamente Invasiva (CRMI).
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Diseño de un sistema mecatrónico autónomo y teleoperado para la limpieza y vigilancia de playasSigüenza Astoquillca, Michel 05 July 2018 (has links)
En los últimos años, la contaminación se ha convertido en un problema de nuestra sociedad moderna, actividades como generación de desperdicios por medio de desechos o residuos, descargas de aguas residuales, plantas de tratamiento ineficientes, residuos de botes y embarcaciones ha incrementado la contaminación especialmente en la zona litoral de diversos países, siendo las playas las más afectadas, donde el hombre tiene mayor impacto cuyos vertidos alcanzan el 80% de la totalidad de desechos marinos. Por otro lado existen otras causas como la marea o los desastres naturales que contribuyen en parte a la contaminación. Estos problemas que se han mencionado tiene un gran impacto en nuestro ecosistema; ello constituye un serio impacto en la vida marina, destruyendo sus ecosistemas, el medio ambiente; poniendo en riesgo la salud de los seres humanos. Ante la necesidad de controlar mejor la disposición de basura y otros desechos, en ríos, arroyos y océanos se busca minimizar los vertidos terrestres de los desechos marinos, en la cual su mayoría corresponde al plástico, y crear una cultura de concientización de la contaminación en las personas. La tecnología actual busca desarrollar nuevos métodos en el desarrollo de robots limpiadores. No obstante, se ha visto un mayor enfoque en mecanismos diseñados exclusivamente para interiores, dejando a un lado por el momento a la problemática presente fuera de nuestros hogares. La presente tesis está enfocada en el diseño de un sistema mecatrónico, el cual basa su funcionamiento en el desarrollo de un vehículo con un mecanismo de recolección de residuos, una suspensión mecánica independiente y una autonomía completa que le permite evadir obstáculos presentes en una playa como personas, sombrillas, sillas o la orilla misma. El vehículo contará con una cámara, la cual será el dispositivo que le permite la capacidad de buscar, recolectar y depositar en un respectivo contenedor desechos de residuos tales como latas de aluminio, botellas de plástico. Habilitado para navegar a través de todo tipo de terreno irregular de una playa ya sea sobre un terreno seco o húmedo gracias a su suspensión mecánica independiente que posee cada rueda. Por otro lado, el vehículo contará con diversas características que lo volverá un robot atractivo para los seres humanos, en busca de una interacción natural. Para lograr ese efecto, el robot contará con un rostro que emule estados de ánimo y en su conjunto con el vehículo será una herramienta que enseñe a las personas como proteger el medio ambiente.
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Diseño de un sistema mecatrónico para dispensar espaguetiAlarcón Padilla, Mara Jackeline 09 March 2017 (has links)
En la actualidad, existe una gran variedad de máquinas que cumplen múltiples
funciones y son usadas para facilitarnos en ciertas actividades domésticas
permitiéndonos ahorrar tiempo.
El separar manualmente pasta según las porciones que se necesita es una
actividad tediosa para quien cocina. Además, se invierte tiempo útil y si esto se
calcula para un restaurante, también habría perdidas económicas debido a que
muchas veces sobra o falta este insumo al momento de atender al cliente.
El objetivo principal de este trabajo es el diseño de un sistema mecatronico capaz
de separar espagueti en porciones de 100 g. de una manera rápida, sencilla con un
mecanismo simple. Con esto, quien prepara los alimentos se ahorrará tiempo.
Además, este dispensador puede ser usado en restaurantes, debido a que sería
muy útil para los cocineros al tener una cantidad precisa para porciones. El sistema
cuenta con un panel de control, 2 sensores (fotointerruptores) y 1 motor DC.
A continuación, se detalla el desarrollo mediante 5 capítulos adecuadamente
estructurados.
- Primer capítulo: se presenta la problemática para la cual el dispensador es
la solución a esto.
- Segundo capítulo: se mencionan los requerimientos mecánicos y
electrónicos del sistema mecatrónico.
- Tercer capítulo: se explican el algoritmo de funcionamiento, los
componentes electrónicos, los planos mecánicos y el diagrama diseñado.
- Cuarto capítulo: se presenta el presupuesto de la máquina.
- Quinto capítulo: se presentan las conclusiones, comentarios los cuales son
favorables para este sistema mecatrónico.
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Selección y control de calidad de mangos de la variedad Kent para exportación mediante visión por computadoraFlores Blas, Alvaro Efrain 14 February 2017 (has links)
Uno de los motores de la economía peruana es la agricultura, que desde la entrada en
vigencia de tratados de libre comercio se vio beneficiada por la mayor demanda de
productos frescos. Dentro de esta gran gama destacan los mangos y en especial la variedad
Kent, pues representan actualmente más del 90% del total del volumen exportado de estos
frutos. En la actualidad, la selección y clasificación de mangos se realiza de manera
manual, lo cual conlleva a errores humanos asociados a la fatiga o cansancio laboral que
posteriormente afectan la calidad, por lo cual los costos de operación se incrementan.
Siguiendo esta línea, para que el Perú prosiga con la tendencia al alza de mangos
exportados es necesario automatizar el proceso para ofrecer mangos de calidad y llevar
por buen camino la marca Perú.
El presente trabajo plantea algoritmos de procesamiento de imágenes para la inspección
de mangos de la variedad Kent, como parte del primer paso del proyecto para el diseño e
implementación de un Sistema Automatizado para la Clasificación y Selección de
Mangos para la empresa HCQ PERU SAC. El proceso de análisis de las imágenes incluye
la estimación de la masa del mango y la detección de las principales enfermedades o
ataques de plagas en el fruto, manifestados a través de puntos y manchas necróticas.
Asimismo, se presenta el procedimiento para poder estimar la madurez mediante la
verificación del desplazamiento de píxeles en el espacio de color CIELab.
Como resultado se obtuvo un error de estimación de masa de 4.586%. Asimismo, se
detectaron las principales imperfecciones manifestadas en manchas y puntos necróticos
y se realizaron pruebas del algoritmo para detectar la madurez en plátanos de seda, ya que
la variación de color de la cáscara de verde a amarillo es semejante a cómo varía este
atributo en los mangos de la variedad Kent, además de contar con la ventaja de los rápidos
cambios de color en el plátano.
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Diseño de un mecanismo de dos grados de libertad para prótesis robótica transtibialSalazar Briceño, Carlos Antonio 11 October 2021 (has links)
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.
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Diseño de un módulo de ensayos para prótesis transtibial que permita emular condiciones de marcha en superficies planas, inclinadas y con irregularidadesChávez Vera, Jhon Elton 07 February 2023 (has links)
Actualmente, diversos laboratorios están implementando módulos de ensayo que permitan
evaluar el funcionamiento de prótesis de miembro inferior sin la intervención de un paciente.
Esto se debe a que no existe un estándar para evaluar la funcionalidad estas prótesis; el
incremento de costo y tiempo en las pruebas y rediseño por el riesgo que suponen, así como
otros inconvenientes como la falta de repetibilidad.
Por ello, la presente tesis desarrolla el diseño de un módulo de ensayos para prótesis transtibial
que permite emular condiciones de marcha en superficies planas, inclinadas y con
irregularidades. Primero, se describe un marco teórico sobre el análisis cinemático y cinético
de la marcha humana, así como un estado del arte referente a los módulos de ensayo existentes.
Además, se presenta el diseño conceptual del módulo propuesto. Luego, se presenta el
subsistema mecánico conformado principalmente por la estructura soporte, un eje lineal de
husillo de bolas y una caja reductora rueda-tornillo sinfín; así como los cálculos mecánicos
necesarios para su diseño, selección de componentes y una validación estructural por
simulación digital.
A continuación, en el diseño electrónico y de control, se presenta el diagrama de bloques, en
el cual se aprecian los componentes tales como sensores y actuadores, fuentes de alimentación
y controladores. Luego, se continúa con la selección de componentes y se presenta el
subsistema electrónico definitivo. Después, se presenta el subsistema de control a utilizar y la
lógica de funcionamiento general mediante un flujograma. Más adelante, se presenta la interfaz
usuario-máquina del módulo de ensayos propuesta. Finalmente, se presenta la estructura de los
planos y los costos estimados de diseño y fabricación, los cuales ascienden a S/. 51 212,76.
Este diseño se diferencia de aquellos existentes en su capacidad de poder operar en distintas
superficies. Gracias a este módulo, se permite prescindir de un paciente humano en una etapa
inicial de diseño y fabricación, y de esa manera acelerar la etapa de rediseño, evaluar la
competitividad y desempeño de prótesis transtibiales en terrenos variados encontrados en la
vida diaria.
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Diseño de un pie protésico que permita determinar las fuerzas de contacto en pendientes, escalones y superficies con irregularidades durante la marchaMiranda Quispe, Bruno Sebastián 06 December 2021 (has links)
El siguiente documento presenta un diseño de pie protésico que permite determinar las fuerzas de contacto en pendientes, escalones y superficies con irregularidades durante la marcha, el cual incluye un sistema de sensado; este monitoreo es importante pues se demuestra que los usuarios unilaterales sufren condiciones degenerativas en la columna baja y cadera, pues comúnmente emplean más su miembro sano como punto de apoyo. Por el motivo presentado, esta tesis tiene como objetivo realizar el diseño de un pie protésico que permita determinar las fuerzas de contacto en pendientes, escalones y superficies irregulares durante la marcha; y, con estas obtenidas se podrían realizar protocolos biomecánicos del pie, ya que se tendría en conocimiento el valor de la variable fuerza. La estructura del desarrollo está basada en la búsqueda de antecedentes que describan la biomecánica del pie y los pies protésicos actuales sea en fase comercial, investigativa o patentados para obtener la manera de cómo las prótesis de pie se adaptan a diversas superficies. En adición, se parte del diseño conceptual de un pie protésico; este diseño contempla la forma y material para la verificación mecánica. Una vez se tenga el concepto, se valida por medio de cálculos mecánicos de cinética y resistencia para comprobar que soporte el peso de 90 kgf de un usuario, peso seleccionado acorde a la carga para la cual están fabricados los pies protésicos comerciales, y obtener la fuerza máxima de contacto en al caso más crítico de movimiento con el fin de seleccionar el sensor adecuado y las cantidades correspondientes. Luego, se realiza el filtro se las señales leídas y la selección de componentes que acompañan a lo relacionado con los circuitos eléctricos-electrónicos; estos se ubican en una carcasa y no en el mismo pie. Posteriormente, se realizan los planos mecánicos, eléctricos-electrónicos y la sección de costos. Además, se acota que la importancia del diseño de una prótesis de pie que permita detectar las fuerzas de contacto es que puede saber el estado actual del miembro inferior con relación a la homogeneidad de la carga con respecto del otro.
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Diseño de un dispositivo portátil para la rehabilitación pasiva de muñeca con tres grados de libertadTribeño Alata, Edward Emill 16 December 2021 (has links)
La presente tesis desarrolla el diseño de un dispositivo portátil de rehabilitación pasiva
de muñeca que permite al usuario realizar los movimientos de flexión/extensión,
desviación radial/cubital y pronación/supinación. Además, presenta un diseño
antropométrico respecto al antebrazo y muñeca de la mujer peruana, tiene como
principal tecnología de fabricación la impresión 3D.
En el desarrollo de ingeniería del dispositivo, se presenta el diseño mecánico del
dispositivo de rehabilitación junto con el cálculo de torque necesario para realizar los
movimientos de muñeca. Además, se diseña un aplicativo móvil como interfaz de
comunicación entre usuario-dispositivo. Por último, se diseña un sistema de control
redundante con la finalidad de alcanzar los rangos de movimiento de muñeca deseados,
así como también de cuidar la integridad del usuario. El costo de producción del
dispositivo es de S/2,560.00 soles, siendo este menor al precio promedio que tienen
otros dispositivos comerciales de rehabilitación de muñeca de modo que posee una
ventaja competitiva en el mercado.
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