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En la actualidad, existe gran cantidad de contaminación en las playas del litoral peruano y las hay de varios tipos, tales como residuos orgánicos, plásticos, metálicos, desmonte y dañinos como residuos hospitalarios. Esto se genera debido a la poca cantidad de contenedores adecuados para los residuos mencionados; lo cual causa la poca afluencia de visitantes y la reducción de flora y fauna en el litoral peruano. Para solucionar este problema, este proyecto plantea el diseño de un robot autónomo de recolección de residuos en playas de arena para un área de 100m x 40m. Previamente a la limpieza, el encargado de la recolección debe asignar una etiqueta al robot, y delimitar el área de trabajo a través de la interfaz de usuario; de esta forma, el microcomputador del robot puede generar una ruta ideal. Para su navegación autónoma, el robot debe obtener, en tiempo real, imágenes de su camino frontal y así identificar posibles obstáculos en su camino. La captación de residuos se puede dividir en cuatro etapas, la primera es la recolección de residuos más arena utilizando el tambor rotativo frontal; la segunda es la filtración de arena de los residuos utilizando un motor de vibración montado debajo de un recipiente perforado; la tercera es el transporte desde el recipiente hacia el depósito de almacenamiento utilizando un solo cangilón instalado sobre 2 ejes con cadenas y sprockets impulsados por un motorreductor DC; finalmente, la cuarta etapa es el almacenamiento y liberación de los residuos en el depósito utilizando una tolva que posee celdas de carga y una cámara para monitorear el peso y nivel; además, una compuerta inferior impulsada por un cilindro eléctrico DC. La energía del robot es proporcionada por un banco de baterías del tipo Li-Po. La autonomía energética de este banco debe ser mayor a una hora, funcionando con una velocidad lineal de 0.5m/s. Por otro lado, debe ser posible la recarga del banco mediante un pad de carga magnético.

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.

En la actualidad existen varias marcas de robots limpiadores en el mercado, sin embargo, estos robots no realizan su misión de forma eficiente, debido a que presentan errores sistemáticos al momento de desplazarse en un ambiente requerido, por lo que no logran limpiar adecuadamente la suciedad. Se realizó un estudio de los motivos por los cuales los robots actuales presentan problemas y se determinó que los algoritmos de control que usan para desplazarse sobre una habitación no son del todo eficientes, por lo que es necesario plantear otros algoritmos que complementen y así se puedan disminuir los errores. La presente tesis es desarrollada con el objetivo de diseñar un robot de limpieza que sea capaz de desplazarse de forma autónoma sobre todos los espacios de una habitación y limpie de forma eficiente todas las partículas de suciedad presentes en el interior de dicha habitación. Asimismo, se propone el uso de un algoritmo de Aprendizaje de Máquina a través del entrenamiento de una Red Neuronal Convolucional que le permite al robot aprender a reconocer objetos y partes de la habitación para que en su recorrido de limpieza se pueda guiar y le sirva como retroalimentación en su propósito de localizarse. En el documento se detalla el diseño mecatrónico del robot limpiador describiendo los componentes mecánicos y de desplazamiento del robot; los sensores, actuadores y circuitos de alimentación de energía; así como la arquitectura de control y diagramas de flujo de los algoritmos involucrados. Con el objetivo de validar el funcionamiento del diseño de robot planteado, se realizaron simulaciones computacionales del recorrido y limpieza de un robot dentro de una habitación requerida. Con los resultados obtenidos se concluye que es posible mejorar el desempeño de los robots actuales a través del uso de algoritmos de Inteligencia Artificial que le permiten al robot ir aprendiendo a reconocer objetos a lo largo de su desplazamiento. Finalmente, el robot propuesto tiene un costo estimado del sistema mecánico y electrónico de S/. 5’610 y un costo de diseño de S/. 5’625 para el proyecto, teniendo en cuenta que el costo de diseño va a disminuir conforme el robot sea fabricado en grandes volúmenes de producción.