Con el crecimiento exponencial de la tecnología en los últimos años se ha optado por aplicar soluciones robóticas a diferentes problemas que el mundo real presenta. Algunas de estas soluciones se ven reflejadas en robots dedicados a brindar ayuda o entretenimiento a las personas. Dichos robots deben cumplir con su tarea y además tener las características externas necesarias para tener la aceptación del público objetivo. Es decir como tienen una interacción directa con el usuario no deben solo cumplir con la parte de máquina funcional, sino también las características necesarias para obtener una buena interacción humano robot. En la actualidad, esta clase de robots se encuentran en laboratorios, centros comerciales, museos e incluso en fábricas, dispuestos a brindar información o dar servicio de guía. Sin embargo aún no se encuentran en una biblioteca y ahora con la construcción de bibliotecas más tecnológicas, que cuentan con nuevos servicios como áreas de videoconferencias, áreas de impresión 3D y de manufactura digital, estantes de libros abiertos o cubículos con recursos multimedia, se debe informar al público para que éste conozca las nuevas posibilidades a la hora de acudir a la biblioteca. Para brindar información en algunos lugares se ha optado por utilizar paneles led o pantallas táctiles, lo cual no es eficiente, puesto que con las primeras no se tiene una interacción, sólo brinda información de manera cíclica y por otro lado las segundas se deterioran con el uso constante, en especial cuando no las usan de manera adecuada. Esto se podría mejorar con la utilización de un robot, puesto que la información la puede brindar de manera no sólo táctil sino también acústica. Además esta clase de robots motiva la curiosidad de las personas, logrando captar mejor su atención y atrayendo más usuarios a un área donde podrán adquirir conocimientos. Por tales motivos, en la presente tesis se desarrollará un diseño mecatrónico de un robot para guía de biblioteca que pueda brindar la información necesaria para dar a conocer los servicios con los que cuenta una biblioteca de una manera amena y agradable al usuario. Asimismo es una forma más eficiente que las otras soluciones no tienen, pues interactúa con las personas y no se desgasta fácilmente con el tiempo. / Tesis

La presente tesis comprende el diseño mecánico de un gripper (garra o manipulador) para brazo robot para el paletizado de cajas de 20kg y pallets de 25kg. La función principal del gripper es sujetar y descargar pallets y cajas por separado. La función del conjunto es transportar un pallet proveniente de un conjunto de pallets apilados hacia la zona de paletizado. Después, transportar cajas de una en una, provenientes de una faja transportadora, hacia la zona de paletizado. En esta zona, se descargan las cajas sobre el pallet formando un arreglo. El diseño óptimo fue el resultado de un proceso de selección dentro de las alternativas de solución planteadas, las cuales, se evaluaron tanto técnica como económicamente hasta llegar a la mejor opción que cumpla con las exigencias de diseño. La metodología utilizada en el presente diseño está basada en las recomendaciones de la Asociación Alemana de Ingenieros (VDI 2221). Posteriormente, se calculan, dimensionan y seleccionan los elementos principales que permitan al gripper la sujeción de cajas y de pallets. Dentro del cálculo, se experimentó en el laboratorio de manufactura de la PUCP, la deformación que sufre la caja al aplicarle la fuerza de sujeción, concluyéndose así que la caja no sufre daños en la manipulación. Además, se presentan los planos de ensamble y despiece del gripper así como los materiales necesarios para su construcción. Finalmente, se presenta la cotización para la fabricación de este, obteniéndose un costo aproximado de S/.12 279,6 Nuevos Soles, costo que podría disminuir optimizando formas constructivas y materiales utilizados. / Tesis

Los guardias de seguridad en un centro comercial requieren cumplir dos tareas principales: ser un agente de seguridad y un anfitrión. Las tareas relacionadas con temas de seguridad incluyen cuidar de la propiedad del centro comercial y velar por el bienestar de las personas presentes; mientras que su rol de anfitrión, requiere que interactúen con los clientes y puedan absolver dudas. Debido a estos requisitos, se les exige que realicen patrullas y que permanezcan de pie por largos períodos en lugares de fácil accesibilidad. El desgaste físico involucrado, agregado al riesgo laboral intrínseco a la profesión, genera un elevado índice de rotación en la industria de la seguridad. Por ello, en el presente trabajo se plantea el diseño de un sistema mecatrónico, capaz de poder desplazarse de forma autónoma dentro de un centro comercial y realizar las labores rutinarias de un guardia de seguridad. Además, puede servir como una herramienta para aumentar el rendimiento de los agentes. Con la finalidad de fomentar confianza, el sistema diseñado es un robot con apariencia humanoide el cual incluye un par de brazos de un grado de libertad y una cabeza de tres grados de libertad. El robot se posiciona sobre una plataforma de dos ruedas generando una configuración de péndulo invertido. El sistema total tiene un peso de 70 kg y un tamaño de 70 x 50 cm con una altura de 1.6 m. Tiene la capacidad de capturar video de su entorno y enviarlo inalámbricamente a un centro de seguridad. Además, puede navegar de forma segura y confiable en un ambiente dinámico e interactuar con las personas para resolver dudas como ubicación de locales y servicios. El sistema elaborado es capaz de satisfacer necesidades presentes en la industria de seguridad privada representando un beneficio para agentes, empresas y centros comerciales. / Tesis

La toma de muestras de sangre es un proceso que se ha quedado relativamente estancado en el aspecto tecnológico en comparación a otros procedimientos médicos tales como para cirugías o procesamientos de imágenes (resonancia magnética, radiografías, entre otras). El éxito de una venopunción recae completamente en la habilidad y experiencia del tecnólogo médico. Incluso los más experimentados pueden fallar resultando en la incomodidad, daño y dolor provocado al paciente. A fin de solventar este problema, se ha diseñado en el presente trabajo una propuesta para una realización precisa y exacta del procedimiento de punción de las venas, mediante el uso de actuadores en sistemas que ofrezcan una resolución adecuada y el uso de sensores que permitan una captura y procesamiento de imágenes adecuada. Además, otro aspecto que se le agrega al diseño será el rotulado de las muestras obtenidas, dado que en la actualidad aún se generan confusiones por intercambio de muestras, lo cual solo perjudica aún más al paciente. El resultado es un robot con múltiples grados de libertad y diversos subsistemas con sus correspondientes actuadores y sensores. Estos subsistemas son: de punción, de almacenamiento de tubos y de rotulado. Esta división en subsistemas se da, ya que se requerirá que el sistema realice varias funciones con el fin de obtener las muestras rotuladas. / Tesis

El diseño, la construcción y el control de robots antropomórficos móviles es un desafío aún no resuelto en el ámbito de la robótica móvil. Los robots más avanzados en la actualidad no son capaces de caminar en dos pies de una forma comparable a los seres humanos: tienen problemas al caminar en superficies irregulares, gastan una gran cantidad de energía para desplazarse, caminan de una forma poco natural desde el punto de vista humano, no pueden correr, saltar, ni mucho menos, hacer algún tipo de acrobacia. Existe un compromiso entre la eficiencia energética y la versatilidad de los robots móviles que aún no ha sido resuelto. Clasificando los robots pasivos según su nivel de actuación se obtienen dos grupos de robots: los robots pasivos, que son eficientes energéticamente, pero muy poco versátiles, y los robots activos, que son versátiles, pero muy ineficientes energéticamente. La existencia de estas dos clases de robots con características complementarias dependiendo del enfoque utilizado en su diseño, plantea el desafío de encontrar una solución intermedia que combine las características positivas de ambos enfoques. Este trabajo de tesis propone el diseño de un robot semi-pasivo, consistente en un robot activo, que al momento de ser diseñado, considera las condiciones sobre sus parámetros que permiten la existencia de un ciclo de caminata pasiva. Para lograr el diseño y construcción de este robot semi-pasivo se propone una nueva clase de articulaciones de rigidez variable basadas en el principio de torcer cuerdas para obtener un desplazamiento lineal, simple en su construcción y que permite que la dinámica intrínseca del robot fluya naturalmente. La articulación propuesta es construida y validada, obteniendo buenos resultados según lo esperado para su aplicación en un robot bípedo semi-pasivo. También se propone una nueva metodología que permite encontrar las condiciones sobre los parámetros de un modelo arbitrario de robot de dinámica pasiva que permiten la existencia de un ciclo de caminata pasivo. Esta metodología implementa un proceso de búsqueda que permite encontrar subespacios estables en el espacio de parámetros (regiones con combinaciones de parámetros que producen ciclos de caminata estables) simulando la dinámica del robot para diferentes combinaciones de parámetros. Después de que se seleccionan aleatoriamente las condiciones iniciales, la dinámica del robot se modela paso a paso, verificando la existencia de ciclos de caminata en la sección de Poincaré. La metodología incluye la definición de un algoritmo de búsqueda para explorar el espacio de parámetros, un método para la partición del espacio en hipercubos y su manejo eficiente usando las estructuras de datos apropiadas, y el uso de las denominadas funciones de valor que cuantifican la factibilidad de los parámetros resultantes. La metodología es independiente del robot (puede ser usada con cualquier modelo de caminata de dinámica pasiva, sin importar su complejidad), y es robusta (los subespacios estables incorporan un indicador del margen de estabilidad que se encarga de las diferencias entre el modelo del robot y su realización física). Esta metodología es validada en el diseño de un robot semi-pasivo, el que en simulaciones mediante un software externo presenta un ciclo de caminata de dinámica pasiva según lo predicho por los resultados de la aplicación de la metodología.

En el presente documento de tesis se desarrolla un sistema de control para la manipulación y planificación de trayectorias de un robot de cinco grados de libertad. Este robot que ha sido fabricado por la Maestría de Ingeniería Mecatrónica de la Pontificia Universidad Católica del Perú, forma parte de un proyecto multidisciplinario que busca desarrollar un sistema robótico capaz de ser utilizado para pruebas dinámicas y cinemáticas en este área. En el mencionado proyecto se realizó el diseño mecánico correspondiente al brazo robótico, que incluyó el dimensionamiento y posterior fabricación de cada uno de los eslabones. En la parte electrónica, se dimensionó y adquirió motores con encoders que permitirían obtener señales de posición y dar movimiento a los eslabones. Con toda la información adquirida a través de los dimensionamientos y ensayos mecánico-eléctricos, se logró generar modelos matemáticos de función de transferencia de motores para el diseño del control discreto. Usando estas funciones de transferencia, se implementó un sistema de control distribuido basado en la implementación de un algoritmo PD que permite el control angular de los motores con 5 microcontroladores comunicados en protocolo I2C.Las referencias para cada control de lazo cerrado, son generadas desde una interfaz que tiene internamente un generador de referencias y enviadas por protocolo serial al microcontrolador maestro. Este generador tiene un funcionamiento basado en modelos cinemáticos que toma como principio los algoritmos de cinemática directa e inversa para la generación de trayectorias. Finalmente, el sistema es comandado por un usuario que podrá definir el punto final de la trayectoria del brazo en coordenadas X, Y, Z. Además, el usuario podrá realizar control individual de cada uno de los eslabones y observar los valores de posición X, Y, Z en tiempo real mediante gráficas y valores. / Tesis

En estos últimos años, las carreras de innovación y desarrollo de nuevas tecnologías han presentado un gran crecimiento debido al aporte generado al PBI por parte del sector manufacturero en el Perú [1], por tal motivo, los profesionales que van ejerciendo su carrera en el mercado deben estar preparados tanto conceptualmente como en temas prácticos de ingeniería. Las universidades del Perú cuentan actualmente con módulos educaciones, en los cuales, el alumno tiene conocimiento práctico de los temas aprendidos, pero estos no son completos. Es por eso que existe un déficit en el sistema educativo peruano [2], en el cual no cuentan con un sistema completo, tanto mecánico, electrónico y de programación, mediante el cual se puedan desenvolver profesionalmente y así solucionar los problemas comunes que pueden incurrir en las empresas peruanas. Por tal motivo un sistema mecatrónico completo es presentado como plataforma educativa, para el desarrollo de habilidades mecánicas, electrónicas y de programación en los alumnos de pregrado de ingeniería mecatrónica. Dicha plataforma se basa en una de las competencias más importantes y de exigencia a nivel internacional, como RoboCup, específicamente en la categoría RoboSoccer middle size. Dicha plataforma cuenta una amplia variedad de sistemas mecánicos, como las ruedas omnidireccionales, actuadores solenoides, sistemas de suspensión y análisis de estructuras, ya que, el sistema completo debe ser lo suficientemente robusto y de un material resistente para poder soportar los diferentes impactos a los cuales será sometido en el campo de trabajo. Por el lado electrónico, el sistema cuenta con un control de motores, tanto para velocidad y posición; control de corriente del actuador, visión por computadora, etc. En la competencia mundial de RoboSoccer, se tiene un equipo de robots los cuales tiene que trabajar de forma cooperativa, por lo cual, la implementación de un sistema de control y programación es necesaria para el correcto funcionamiento del robot. Por lo mencionado anteriormente, la plataforma que se presenta tiene un amplio campo de aplicaciones, ya que, la solución al reto presentado en la competencia puede variar, ya sea para aplicar una mejora o resolver el problema desde otro punto de vista. Por lo tanto, estamos ante una plataforma educativa en la cual los alumnos de pregrado de la especialidad de ingeniería mecatrónica pueden desarrollar sus habilidades técnicas en un sistema de alto nivel competitivo a en un ámbito internacional, lo cual, generaría una mejora en la aplicación de los conceptos aprendidos en clase. / Tesis

El programa de Maestría de Ingeniería Mecatrónica de la PUCP desea contar con un brazo robot de 5GDL, teniendo a la fecha la estructura mecánica; ahora desea agregarle la parte electrónica para la enseñanza de robótica avanzada. El desarrollo del sistema experimental ha sido dividido en 3 partes en el curso Proyecto Electrónico 1 de la especialidad de Ingeniería Electrónica y está generando 3 tesis de pregrado, una ya sustentada; acá se abordan las partes más relevantes de esos trabajos: el hardware electrónico, la interface de usuario, y el control electrónico que permite la cinemática directa e inversa, así como el seguimiento de una trayectoria. Lo que se ha desarrollado en esta tesis en la parte de hardware es la selección de los motores, excitadores y sensores de posición, se ha diseñado e implementado un controlador Maestro y 5 controladores Esclavos. En la parte de software se ha desarrollado una interfaz desde una PC en Visual Basic para que se ingresen los movimientos que debe realizar cada una de sus 5 articulaciones del brazo robot, ya sea de un punto inicial a otro final, o para que describa una trayectoria. También se ha realizado la comunicación en lenguaje C entre la mencionada interfaz y el controlador maestro, y la comunicación de este último con los 5 controladores esclavos; finalmente se ha realizado un control PD en cada articulación. El brazo robot cuenta con sensores de fines de carrera y detectores de sobre corriente que cuando se activen harán que el robot detenga su movimiento para evitar cualquier accidente. / Tesis

El desarrollo de este trabajo, presenta el diseño de un sistema de visión artificial, capaz de medir Annona Cherimola Mill (Chirimoya) del ecotipo Aurora, las cuales provienen de la comunidad de Callahuanca, para posteriormente clasificar aquellas que cumplan con una dimensión de 10 x 12 cm empleando para la etapa de procesamiento: Ajuste de contraste y para la etapa de segmentación, Cierre, Apertura y Código Cadena; los métodos seleccionados cumplen con los tiempos de computo de diseño. Fue posible clasificar exitosamente 91 de 91 Chirimoyas de Categorías Extra y Primera estudiadas con un 100% de efectividad, una precisión de medida de 0,35mm y un error permisible de 2,18mm. Las pruebas se efectuaron en un prototipo diseñado para tal motivo y no en el equipo final; el error obtenido durante las pruebas es menor al establecido en los requerimientos en cuanto a la selección del fruto. En la memoria descriptiva, se presentan los cálculos referentes a la selección del dispositivo de captura, lentes y requerimientos de la iluminación empleando la metodología de diseño VDI-2221. El control del banco de pruebas, empleado para validar los algoritmos realizados, se realizó con un PLC y para realizar el procesamiento de imágenes, se optó por un computador de escritorio con procesador Intel R Core i5 CPU 2.53GHz junto con una cámara con comunicación USB 3.0. El diseño mecánico-eléctrico no es motivo de estudio en la presente investigación. / Tesis

Ingeniero Civil Mecánico / El presente trabajo de título entrega el diseño completo e implementación de un sistema de potencia instalado en un vehículo con mecanismo de Theo Jansen, construido por estudiantes del curso ME 5601 Diseño de Sistemas Mecánicos el primer semestre del año 2015. La motivación de este trabajo es aplicar los conocimientos teóricos de la ingeniería mecánica, pasando por la concepción de una idea, su diseño, implementación y finalmente su operación. El trabajo comenzó con el análisis del vehículo disponible, en donde se estudia el diseño y sus principales errores y se diseñan soluciones posibles a las fallas encontradas. Posteriormente, se realiza el diseño del sistema de potencia, para esto se comienza estudiando los requerimientos de potencia para el vehículo y se termina con 2 sistemas de potencia: una transmisión derecha y una izquierda, para esto se utiliza un software CAD. Luego, se construyen las mejoras diseñadas y los 2 sistemas de potencia y se instalan sobre el vehículo disponible. Como resultado se tienen los cálculos de respaldo, el modelo CAD de todo el sistema, planos de construcción y el modelo real. Los cálculos de respaldo muestran que todos los elementos comerciales y manufacturados satisfacen las condiciones de operación. El modelo CAD contiene la información de todos los elementos comerciales y manufacturados. Los planos de construcción ofrecen la información de todo lo construido, en su conjunto, despiece y detalle, para su replicación y estudio. La implementación del diseño realizado tardó 4 meses y tuvo un costo aproximado de $450.000, el modelo completo fue operado sin problemas relevantes. Se concluye que es totalmente factible realizar un diseño e implementación de sistemas relativamente novedosos. Por otro lado, la tecnología en sí, como ha sido construida, posee varias limitantes y la superación de ellas puede llevar a aplicaciones concretas, desde la agricultura a transporte en zonas devastadas con superficies complejas.