This thesis deals with modular robotics and self-reconfigurable robotic systems. At the beginning are systems defined and classified, the main emphasis is on Molecubes. After that, similar system is designed with a focus on the actual construction of the modules. In conclusion, several sample assemblies was made.

Ingeniero Civil Eléctrico / Los últimos años el cambio climático, los avances en tecnología y la creciente explotación de las fuentes renovables de energía han motivado investigación y desarrollo en torno a la incorporación de estas fuentes a los sistemas eléctricos. Dicha incorporación se ha dado a gran escala en el sector de generación, pero también ha tomado fuerza el último tiempo el desarrollo de micro y nano redes. Estas redes más pequeñas que cuentan con generación mediante fuentes renovables pueden operar conectadas al sistema de distribución o también en modo isla, es decir, de forma autónoma. Por otro lado, el desarrollo de la urbanización ha ido creciendo. En este ámbito, para poder llevar energía eléctrica a nuevos lugares se necesitan expansiones en las redes de distribución (y transmisión en caso de ser necesario), las cuales requieren grandes inversiones. Una alternativa a esto es la generación distribuida o generación en los lugares de consumo en MR o NR. En este trabajo se propone una metodología para diseñar MR y NR, que consta de un modelo matemático para optimizar su tamaño. La metodología se prueba para distintos escenarios geográficos y de consumo. Los resultados, comparados con una herramienta especializada (HOMER), muestran que el modelo funciona correctamente y entrega un resultado cercano al óptimo. Así, se tiene un modelo simple, con pocas variables a considerar y que reduce el tiempo de cálculo considerablemente. Luego, se propone una estrategia de control para operar la NR y demostrar que el dimensionamiento entrega una solución que es estable. El esquema de control primario está basado en control Droop, con el que se controla tensión y frecuencia de la red. Los casos de estudio muestran que la NR se comporta de buena manera ante variaciones en el consumo y generación. Con esto se tiene una metodología de diseño simple, rápida y que entrega buenos resultados para dimensionar NR, especialmente de bajo consumo. Se pueden dimensionar los módulos de forma correcta gracias a que, al tener menos unidades de generación y almacenamiento, el error que hay en el cálculo de su desempeño es menor. Dado esto, simplificar ecuaciones sacrificando detalle, permite tener un resultado correcto (similar al de los cálculos más detallados hechos por herramientas especializadas) en menor tiempo.

Ingeniero Civil Mecánico / El informe que a continuación se presenta, expone las directrices que guiarán el trabajo de tesis: Análisis del comportamiento colectivo presentado por robots vibracionales . Este trabajo de título tiene por objeto realizar el estudio y modelamiento del comportamiento individual y colectivo presentado por una serie de robots vibracionales autónomos de geometría cúbica. Como punto inicial, se considera el diseño del cuerpo de los robots en el programa Solid- Works para su posterior construcción en las impresoras tridimensionales modelo MakerBot 2, disponibles en el laboratorio de fabricación digital (FABLAB). Motores vibradores de celular servirán como elemento motriz y pilas de reloj serán la fuente de energía de los robots. La primera etapa del proceso de modelamiento se realizará mediante el rastreo de los cubos utilizando la cámara Optitrack Trio , gracias a la cual será posible conocer las trayectorias y velocidades de los robots. Con estos datos, se obtendrá un modelo estadístico de la cinemática de los robots (trayectoria y velocidad) mediante el software Matlab . En paralelo, se desarrollará una simulación realista de los cubos utilizando la librería Open Dynamics Engine (ODE) perteneciente al lenguaje de programación C++. Esta simulación será validada al enfrentar los datos obtenidos con las mediciones realizadas a los robots por medio de la cámara Optitrack Trio . En una segunda etapa, se dotará a estos robots modulares de interacciones para determinar la infl uencia de las mismas en el comportamiento presentado por los robots. La determinación de patrones de ordenamiento, al igual que en la primera etapa, será determinada mediante el seguimiento obtenido mediante el software Motive perteneciente a la marca Optitrack . Tal como en la primera etapa, se implementarán simulaciones realistas de los robots y sus interacciones para luego realizar la validación pertinente. Finalmente, se procederá a formular un modelo estocástico del movimiento de estos robots que servirá como herramienta para futuras investigaciones dentro del campo de la robótica modular.

Tesis para optar al grado de Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Mecánica / El presente trabajo para optar al título de magíster en ciencias de la ingeniería, mención mecánica radica en el diseño, fabricación y caracterización de una población heterogénea de robot modulares blandos. Cada robot modular es capaz de realizar un movimiento único y que en conjunto logran realizar tareas más complejas y complicadas. Cada diseño posee una característica propia la cual logra que el comportamiento de cada robot modular blando sea completamente diferente a otro. Principalmente se utiliza una fibra idealmente no extensible para impedir o guiar la expansión en ciertas direcciones logrando que el robot tenga la capacidad de rotar, de inclinar, de deslizar o de expandir en una dirección o en dos direcciones. Todos los robot modulares son simulados en un software de elementos finitos y dinámica de fluido computacional con las propiedades de un material tipo hiperelástico y un material idealmente inextensible, los cuales son sometidos a un procedimiento de presurización y despresurización controlado para observar su comportamiento e.g. su desplazamiento, deslizamiento o rotación. La fabricación de cada robot modular es realizado utilizando el método llamado litografía blanda, el cual se usa un tipo de elastómero que dentro de sus características se destacan su gran capacidad expansiva y su resistencia a la rotura. Esta silicona es depositada en moldes generadas por impresión 3D con el método llamado modelado por deposición fundida el cual es un proceso de fabricación utilizado para el modelado de prototipos y la producción a pequeña escala. Se ha realizado una comparación entre los datos adquiridos mediante las simulaciones y los datos empíricos obtenidos en base a las pruebas hechas de presurizado y despresurizado. Se adquieren el error estándar del comportamiento controlado que presenta cada módulo mediante su desviación estándar dividida por la raíz cuadrada del número de repeticiones. En esta tesis se ha podido concluir que la población de robots modulares blandos presenta un gran potencial para ser utilizados en variadas áreas de la investigación, gracias a su versatilidad para lograr diferentes configuraciones en su sistema logrando así una amplia gama de movimientos.

The modern home has become a static fixture in society that is not reflected in the growing populous that is becoming an ever increasing mobile society. Many are not able to stay to the same place that they call home for long periods of time. Changing jobs, markets and neighborhoods force those to continue their movement around leaving what it is that they call their home to try and reproduce it within another location. The home finds itself lost in this transition and must now function on a greater adaptability than ever before and reflect the growing demand placed upon these structures. It must be able to easily and quickly change with the inhabitants growing needs and become a reflection of the currently growing mobile society. It must find itself able to move and adapt to new sites and surrounding whether suburban or urban. I intend to design a different type of residential environment that allows the ease of alterability and portability that proposes the home as a module that is easily added and removed from a larger structure and that holds the ability to expand and multiply to meet the needs of the owners. The tower must take a strong leap forward in construction and structural technology to allow the continuous altering of form and program through its own morphing. Related to this, the adaptability of the home modules are also envisioned. This new building would not only benefit the inhabitants, but also the owner. The quick and easy customization of space allows continuous occupation and an ease when providing for a variety of tenants whether residential or commercial minded. Where property is at a premium in urban centers, construction can be quick and continuous while allowing inhabitants to take their home while construction continues above them. It allows a greater adaptability to growing needs and demands of an increasing population but allows the owner to meet their own needs as well.

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Mecánica / Las celdas de ion litio son muy utilizadas en la actualidad debido a características como su gran densidad de almacenamiento energético, ligereza y moderada vida útil. Pero esta tecnología tiene la desventaja de poseer una sensibilidad extrema a temperaturas altas, donde un mal manejo térmico implica una disminución en su rendimiento y vida útil, incluso hasta problemas de seguridad para el usuario como fugas térmicas y explosiones. Esta poca tolerancia a temperaturas elevadas ha ocasionado diversas investigaciones que se centran modelos térmicos, sistemas de gestión térmica y empaquetamientos. Dentro de estos estudios no ha habido alguno que profundice la influencia del empaquetamiento modular en el rendimiento térmicos de las celdas. Debido a esto en el presente trabajo se investigó como afecta en el rendimiento térmico al empaquetar modularmente celdas de ion litio INR2650. Para lo que se utilizó un túnel de viento adaptado previamente para el análisis térmico de celdas de ion litio, y se realizó mediciones de la temperatura de las celdas que conformaban el módulo durante el proceso de descarga eléctrica (enfriadas a convección natural) y después de la descarga (enfriamiento por aire forzado). Este fue un estudio paramétrico donde se realizaron 90 experimentaciones con diferentes parámetros, los cuales fueron: El largo del módulo, se estudió largos de 1 a 10 columnas. La rapidez del flujo de enfriamiento (2.7m/s ; 3.0m/s y 3.3m/s) Finalmente la tasa de descarga electrica: 0.25C, 0.5C y 1C. Los resultados obtenidos para el proceso de descarga antes del enfriamiento indican que la celda de mayor temperatura tiende a ubicarse generalmente en el centro del módulo, por lo que es posible a futuro diseñar un sistema de ventilación orientado a mejorar este tipo de distribución térmica. Ademas a tasas de descarga de 0.25C las temperaturas de las celdas se mantiene dentro de indicadores térmicos óptimos independiente del largo del módulo, no así para tasas de descarga mayores. Finalmente los resultados para el proceso de enfriamiento después de la descarga muestran que el coeficiente de transferencia por convección para los tres primeros largos del módulo es el de mayor magnitud y se mantiene estable sin depender de la tasa de descarga o rapidez del flujo de enfriamiento. Para otros largos este coeficiente disminuye rápidamente. Estos resultados muestran que enfriar el empaquetamiento de forma modular puede ser una buena alternativa para mejorar el rendimiento térmico de las celdas.

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As shown by Zagier, singular moduli can be represented by the coefficients of a certain half integer weight modular form. Congruences for singular moduli modulo arbitrary primes have been proved by Ahlgren and Ono, Edixhoven, and Jenkins. Computation suggests that stronger congruences hold for small primes $p \in \{2, 3, 5, 7, 11\}$. Boylan proved stronger congruences hold in the case where $p=2$. We conjecture congruences for singular moduli modulo powers of $p \in \{3, 5, 7, 11\}$. In particular, we study the case where $p=3$ and reduce the conjecture to a congruence for a simpler modular form.

Programmable self-assembly has been widely studied because of its capability to create ordered patterns from a group of multiple disordered agents without an external controller. To achieve this, assembly units must exhibit different characteristics: they need to be small, to have the ability to latch and unlatch, and low-power consumption. In addition, they need to be easily programmable and able to communicate with each other. This thesis presents an experimental robotic platform for programmable self-assembly. In this work, we build in the Usbot modular robotic cubes making use of their advantages and simplicity as its passive magnetic latching mechanism, and we endow them with communication capabilities. The system allows only local communication between the modules, specifically with the most recent linked neighbor cube. The transmission of the relevant cube data is performed by a pair of LED and ambient light sensors in a binary format. The different experiments demonstrate and compare distributed programmable self-assembly using various algorithms from the literature as Singleton and Lynchpin.

El presente plan de negocio propone la implementación de una empresa consultora en temas de cultura organizacional orientada hacia la innovación. Tras realizar el estudio del entorno y el análisis del mercado peruano de la consultoría organizacional (capítulo 2) se reconoce que abrir una Consultora especializada con el objetivo de brindar el servicio de facilitar Culturas Organizacionales a través de la Innovación, es una oportunidad de negocio muy interesante. Debido principalmente a que no se cuenta con mayor competencia directa, por tratarse de un producto altamente específico y de gran eficacia proyectada El Plan de Marketing (capítulo 3) plantea la estrategia para vender el servicio (capítulo 4) integral que consta de tres sub-servicios diferenciados. El primero es el Diagnóstico de la Cultura Organizacional El segundo es un Programa de desarrollo modular para la instauración de una Cultura de la Innovación. Finalmente se cuenta con el sub-servicio de auditoria y monitoreo de los dos primeros. Cada uno de ellos es parte de una secuencia lógica que puede venderse por separado (salvo el tercero). Seguidamente se presenta la propuesta del plan de personas (capítulo 5), aspectos legales (capítulo 6) y el plan financiero (capítulo 8) Las conclusiones generales del trabajo de investigación y formulación de la propuesta de negocio son positivas, y nos permiten asumir con optimismo la tarea de emprender este negocio, con miras a convertirlo en una propuesta interesante para el mercado local. / Tesis