El siguiente tema de tesis corresponde al modelado cinemático y dinámico de un manipulador de 5 grados de libertad articulado verticalmente desarrollado en el Centro de Tecnologías Avanzadas de Manufactura CETAM de la Pontificia Universidad Católica del Perú. Esta tesis forma parte de un proyecto multidisciplinario para el diseño, fabricación y puesta en funcionamiento de un manipulador con las características ya mencionadas. El modelado cinemático consta del desarrollo de la cinemática directa y la cinemática inversa. La cinemática inversa permitirá conocer las coordenadas de cualquier punto del manipulador en función de los ángulos generados en las articulaciones, mientras que la cinemática inversa permitirá conocer los ángulos de los actuadores en funciona de alguna posición espacial. La cinemática directa utiliza matrices de transformación homogéneas, que relacionan una serie de sistemas coordenados colocados estratégicamente a lo largo del manipulador. La cinemática inversa por otro lado, utiliza un método geométrico para su resolución. La dinámica del manipulador también consta del desarrollo de una dinámica directa y una inversa Para el desarrollo de la dinámica directa se utiliza la formulación de Walker-Orin para obtener las aceleraciones, velocidades y posiciones en función de los torques en los actuadores. En la dinámica inversa por otro lado, se utiliza la formulación de Newton-Euler con una ligera variación desarrollada por Luh, Walker y Paul, para determinar los torques en los actuadores en función de las posiciones, velocidades y aceleraciones. Esta serie ecuaciones dinámicas son manejadas mediante un algoritmo soportado en Matlab, que permite la iteración de las diferentes variables de una manera práctica, rápida y precisa. / Tesis

Actualmente, muchos investigadores están desarrollando robots capaces de desplazarse por el interior de espacios confinados, como por ejemplo los In-pipe robots, capaces de trasladarse por el interior de ductos. Existen siete tipos de robots consolidados en esta área: Pig, Wheel, Caterpillar, Wall-press, Walking, Inch worm y Screw [1]. Usualmente un sistema de ductos está compuesto por complejos obstaculos que dificultan la navegación como variaciones de diámetros, codos y uniones tipo T. Estas últimas presentan un particular desafío dado que ningún sistema robótico ha demostrado la capacidad de sobrepasarlas cuando se presentan en ciertas posiciones. El objetivo de este trabajo es diseñar y construir un prototipo de una nueva categoría de robot de inspección de ductos consistente en un Robot Deformable Octaédrico con una estructura compuesta principalmente por actuadores lineales. Al ser un octaedro, todos los lados del robot son triangulares, que al estar compuestos por actuadores lineales, pueden deformarse. De esta forma el robot puede adaptarse a los distintos escenarios, en particular a los complejos componentes de una red de tuberías, en un rango mayor de diámetros interiores. Esta estructura se puede adaptar y navegar por espacios confinados inaccesibles para la mayoría de los sistemas robóticos existentes. Tiene 6 puntos de apoyo que ejercen presión en la superficie interna del ducto, los cuales pueden funcionar de forma independiente como dos triángulos inscritos en la superficie cerrada. Cada triángulo permite mantener estable al robot al interior del espacio cerrado sin necesidad de que el otro ejerza presión alguna. Para el desarrollo de este robot, se trabajó inicialmente con ODE (Open Dynamic Engine), una librería de software para simular la dinámica de cuerpos rígidos articulados, que permitió probar el diseño básico del robot. El robot se simuló en los distintos escenarios posibles y se estudió su estructura deformable. Inicialmente se construyó un prototipo hidráulico para estudiar el comportamiento cinemático de la estructura. Se finalizó con otro prototipo, con actuadores lineales eléctricos diseñados exclusivamente para el uso en robots deformables, con el cual se probaron las deformaciones principales necesarias para producir los movimientos básicos que permiten navegar por una red de tuberías. Con el software existente, el prototipo eléctrico puede navegar en tuberías cuyo diámetro interior va desde 35 a 48 cm, a una velocidad en línea recta de 0.5 cm/seg utilizando movimiento peristáltico. La capacidad mecánica permite aumentar el diámetro máximo a 67 cm y se estima que su velocidad seria de 1 cm/seg. Gracias a su geometría octaédrica, el prototipo es capaz de avanzar hacia cualquier dirección en forma análoga, permitiendo así superar una unión tipo T con salida superior.

La inteligencia artificial (IA) también conocida como la inteligencia no natural, presenta un gran avance para la humanidad en diferentes sectores económicos, al reemplazar procesos y funciones por sistemas expertos o  robots industriales. No obstante, se cuestiona si la IA aporta valor y desarrollo en el entorno laboral para el ser humano, si crea más empleos o todo lo contrario. El presente trabajo tiene como objetivo general presentar investigaciones relevantes sobre la inteligencia artificial y su impacto controversial en torno al empleo y desempleo en las industrias, como tema central de este documento. Así también se revisan los inicios históricos de la IA, el análisis de las diferentes perspectivas y su aplicación. En esta investigación se aborda la explicación de los sistemas inteligentes, las principales razones de uso en los diversos sectores económicos, los riesgos y ventajas de su aplicación en las organizaciones,  se precisan los sectores económicos más desarrollados en la aplicación de la tecnología  en las últimas décadas, así como  su evolución en los últimos años en el Perú y el mundo. La relevancia del tema a presentar es la IA y su aceptación en las industrias, al generar resultados positivos en las  utilidades, reducción de costos, eficiencias en los procesos y rentabilidad. Asimismo el uso de las diversas herramientas que proporciona como por ejemplo el uso de los Chatbots;  sin embargo, también hay consecuencias desfavorables de su implementación en las empresas, como el prescindir de mano de obra o puestos de trabajo, generándose así la controversia. Para el desarrollo de la investigación se utilizó una metodología correlacional, descriptiva y conceptual. Se concluirá que el impacto social de la IA va a ser enorme. Pero aún hay preguntas clave sin una respuesta clara, donde nos preguntamos si están las sociedades preparadas para lo que viene y qué medidas deberían tomar las empresas para que la inteligencia artificial mejore la forma de vida del ser humano del siglo XXI. / Artificial intelligence (AI), also known as unnatural intelligence, presents a great advance for humanity in different economic sectors, by replacing processes and functions with expert systems or industrial robots. However, it is questioned whether AI brings value and development in the work environment for the human being, if it creates more jobs or the opposite. The purpose of this paper is to present relevant research on artificial intelligence and its controversial impact on employment and unemployment in industries, as the central theme of this document. The historical beginnings of AI, the analysis of different perspectives and their application are also reviewed. This investigation addresses the explanation of intelligent systems, the main reasons for use in various economic sectors, the risks and advantages of their application in organizations, the most developed economic sectors in the application of technology in recent decades, as well as its evolution in recent years in Peru and the world. The relevance of the topic to be presented is AI and its acceptance in industries, generating positive results in profits, cost reduction, process efficiencies and profitability. Also the use of the various tools that it provides, such as the use of Chatbots; However, there are also unfavorable consequences of its implementation in companies, such as dispensing with labor or jobs, thus generating controversy. A correlational, descriptive and conceptual methodology was used for the development of the research. It will be concluded that the social impact of AI is going to be enormous. But there are still key questions without a clear answer, where we wonder if societies are prepared for what is coming and what measures companies should take to make artificial intelligence improve the way of life of the human being of the 21st century. / Trabajo de Suficiencia Profesional

Memoria para optar al título de Ingeniero Civil Mecánico / El sistema de ferrocarriles nacional es de vital importancia para el transporte de productos mineros, agrícolas e incluso para el manejo de residuos. En la actualidad, todos los países desarrollados y muchos en vía de desarrollo cuentan con redes de vías ferroviarias. Para mantener estas vías en buen estado su regular monitoreo y mantenimiento es clave. Lo que a su vez es muy importante para mantener una buena calidad del servicio, la seguridad y la optimización de costos de operación y reposición de estructura. La prevención es clave y para eso la inspección de los puentes juega un rol vital que permite identificar el grado de deterioro y planificar el mantenimiento para la rehabilitación de puentes de forma eficiente. En Chile, las inspecciones de puentes ferroviarios es realizada en su mayoría de manera manual, utilizando principalmente métodos de inspección visual. Los drones son buenas herramientas para una inspección superficial de la estructura. Sin embargo, si se desea inspeccionar en detalle las estructuras internas como los enrejados y celosías del puente no es posible acceder a esas zonas con estos tipos de dispositivos. De aquí surge la motivación para el desarrollo de un dispositivo robotizado capaz de movilizarse entre las estructuras metálicas presentes en los puentes ferroviarios de manera tal que este se pueda desplegar sobre una viga y navegarla superando ciertos obstáculos comunes, por ejemplo, refuerzos de la estructura metálica. El presente trabajo de título consiste en el diseño y fabricación de un robot para la navegación en estructuras de celosía. Esto es, las geometrías de enrejados de los puentes incluyendo barras metálicas y vigas estructurales. Para esto se crea un montaje experimental que simula una situación de terreno común como son las vigas con atiezadores verticales. Se crean distintos prototipos funcionales por medio de una metodología iterativa que son capaces de navegar una estructura metálica sin obstáculos para luego desarrollarlos agregándoles la capacidad de superar el obstáculo propuesto. También se implementa un sistema de control a distancia utilizando tecnología de transmisión WiFi y se realizan pruebas en terreno en el puente ferroviario Aconcagua para caracterizar el desempeño del robot. Para el diseño se utiliza CAD y para la fabricación de las piezas se utiliza impresión 3D, incorporando una metodología iterativa con retroalimentación entre diseño y fabricación. El sistema de control se lleva al cabo por medio de una estrategia de control de lazo abierto implementada en un microcontrolador comercial. El alcance no incorpora la implementación de un sistema de inspección, sin embargo se realizan pruebas que caracterizan la capacidad de carga en el robot manteniendo su adhesión a la estructura. Tanto las pruebas en laboratorio como las realizadas en terreno otorgan resultados prometedores comprobando el potencial de la implementación de un sistema de inspección robotizado.

Actualmente, el uso de robots en diferentes campos y ambientes se ha convertido en tema de investigación para profesionales relacionados al ámbito científico, ingenieros de distintas ramas y especialistas en temas sociales y culturales, dando paso a nuevos conceptos como la robótica de asistencia y/o social lo que nos revela nuevos tópicos y puntos de acción de la mecatrónica hoy en día. Esta nueva concepción de robótica permite que se utilice tecnología como apoyo a diferentes áreas entre las que se encuentran la medicina y el cuidado de la salud donde se necesita un grado mayor de innovación tecnológica especialmente en la automatización de procesos que forman parte de una cadena mayor de producción. Esta problemática sirve como punto de partida y motivación para el presente trabajo de tesis que plantea el desarrollo de un sistema compuesto por el robot industrial Baxter junto con algoritmos de visión por computadora para el reconocimiento de instrumental quirúrgico usados en ambientes hospitalarios específicamente en centrales de esterilización. Los principales objetivos de este sistema son: automatizar tareas recurrentes de manera eficiente en el menor tiempo posible, obtener y llevar control de los diversos materiales clasificados (cantidad, tipo, etc.) y aprovechar la capacidad de este robot para trabajar en conjunto con operarios o reemplazarlos según sea conveniente con el fin de evitar riesgos potenciales. El sistema planteado consiste en la implementación de algoritmos robustos de reconocimiento por imágenes en Python, el diseño de un actuador o gripper adaptado especialmente para el robot Baxter que permita un correcto manejo y traslado del material con el cual se tendrá contacto y el envío de los datos recolectados en el todo proceso a un servidor web local. Los resultados obtenidos incluyen el desarrollo de un sistema robusto compuesto por algoritmos de procesamiento de imágenes junto con un gripper mecánico de bajo costo impreso en 3D, así como pruebas de concepto de los puntos más relevantes que validen la lógica y efectividad del trabajo propuesto mediante simulaciones.

El siguiente tema de tesis corresponde al modelado cinemático y dinámico de un manipulador de 5 grados de libertad articulado verticalmente desarrollado en el Centro de Tecnologías Avanzadas de Manufactura CETAM de la Pontificia Universidad Católica del Perú. Esta tesis forma parte de un proyecto multidisciplinario para el diseño, fabricación y puesta en funcionamiento de un manipulador con las características ya mencionadas. El modelado cinemático consta del desarrollo de la cinemática directa y la cinemática inversa. La cinemática inversa permitirá conocer las coordenadas de cualquier punto del manipulador en función de los ángulos generados en las articulaciones, mientras que la cinemática inversa permitirá conocer los ángulos de los actuadores en funciona de alguna posición espacial. La cinemática directa utiliza matrices de transformación homogéneas, que relacionan una serie de sistemas coordenados colocados estratégicamente a lo largo del manipulador. La cinemática inversa por otro lado, utiliza un método geométrico para su resolución. La dinámica del manipulador también consta del desarrollo de una dinámica directa y una inversa Para el desarrollo de la dinámica directa se utiliza la formulación de Walker-Orin para obtener las aceleraciones, velocidades y posiciones en función de los torques en los actuadores. En la dinámica inversa por otro lado, se utiliza la formulación de Newton-Euler con una ligera variación desarrollada por Luh, Walker y Paul, para determinar los torques en los actuadores en función de las posiciones, velocidades y aceleraciones. Esta serie ecuaciones dinámicas son manejadas mediante un algoritmo soportado en Matlab, que permite la iteración de las diferentes variables de una manera práctica, rápida y precisa.

En las últimas décadas, debido la importancia de sus aplicaciones, se han propuesto muchas investigaciones sobre la planificación de caminos y trayectorias para los manipuladores, algunos de los ámbitos en los que pueden encontrarse ejemplos de aplicación son; la robótica industrial, sistemas autónomos, creación de prototipos virtuales y diseño de fármacos asistido por ordenador. Por otro lado, los algoritmos evolutivos se han aplicado en muchos campos, lo que motiva el interés del autor por investigar sobre su aplicación a la planificación de caminos y trayectorias en robots industriales. En este trabajo se ha llevado a cabo una búsqueda exhaustiva de la literatura existente relacionada con la tesis, que ha servido para crear una completa base de datos utilizada para realizar un examen detallado de la evolución histórica desde sus orígenes al estado actual de la técnica y las últimas tendencias. Esta tesis presenta una nueva metodología que utiliza algoritmos genéticos para desarrollar y evaluar técnicas para la planificación de caminos y trayectorias. El conocimiento de problemas específicos y el conocimiento heurístico se incorporan a la codificación, la evaluación y los operadores genéticos del algoritmo. Esta metodología introduce nuevos enfoques con el objetivo de resolver el problema de la planificación de caminos y la planificación de trayectorias para sistemas robóticos industriales que operan en entornos 3D con obstáculos estáticos, y que ha llevado a la creación de dos algoritmos (de alguna manera similares, con algunas variaciones), que son capaces de resolver los problemas de planificación mencionados. El modelado de los obstáculos se ha realizado mediante el uso de combinaciones de objetos geométricos simples (esferas, cilindros, y los planos), de modo que se obtiene un algoritmo eficiente para la prevención de colisiones. El algoritmo de planificación de caminos se basa en técnicas de optimización globales, usando algoritmos genéticos para minimizar una función objetivo considerando restricciones para evitar las colisiones con los obstáculos. El camino está compuesto de configuraciones adyacentes obtenidas mediante una técnica de optimización construida con algoritmos genéticos, buscando minimizar una función multiobjetivo donde intervienen la distancia entre los puntos significativos de las dos configuraciones adyacentes, así como la distancia desde los puntos de la configuración actual a la final. El planteamiento del problema mediante algoritmos genéticos requiere de una modelización acorde al procedimiento, definiendo los individuos y operadores capaces de proporcionar soluciones eficientes para el problema. / Abu-Dakka, FJM. (2011). Trajectory planning for industrial robot using genetic algorithms [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/10294

Actualmente, la evaluación del impacto de la explotación de recursos marinos (pelágicos y bentónicos) ocasionada por la industria pesquera no se desarrolla de la manera más eficiente. La principal razón de esto es la falencia de herramientas tecnológicas necesarias para realizar inspecciones submarinas en nuestro país, además de deficientes metodologías de evaluación y monitoreo. Como respuesta, se diseña e implementa un robot submarino ROV (vehículo remotamente operado), con la capacidad de sumergirse a profundidades entre 500 y 750 metros y poder transportar diferentes equipos que permitan la adquisición de datos necesarios para la evaluación, tales como sistemas de visión y sondas para el monitoreo de parámetros marinos. El presente informe se centra en las funciones de un ingeniero de proyectos, especializado en diseño, implementación y puesta en marcha del sistema mecánico-eléctrico de la propuesta desarrollada, teniendo como objetivo principal la entrega de un prototipo funcional de vehículo robótico ROV. Se expone el estado de la tecnología, criterios de diseño, detalles de la implementación, fabricación y parte de las pruebas finales realizadas con el prototipo. Al final del presente trabajo se logra obtener un prototipo funcional de vehículo robótico ROV con la capacidad de operar entre 500 y 750 metros de profundidad marina. Se realizó con éxito el diseño, implementación y pruebas planteadas.