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Robot arácnido inteligente para detección de minas antipersonales metálicas en terreno irregularSaromo Mori, Daniel Alcides 24 October 2030 (has links)
Debido a su bajo costo y a su simplicidad, enterrar minas antipersonales en el
campo de batalla ha sido, lastimosamente, una estrategia bélica muy común en el
siglo pasado. Sin embargo, la contaminación de tierras con minas antipersonales
es una problemática aún vigente en la actualidad, ya que más de sesenta países
siguen contaminados con estos explosivos. El desminado humanitario busca
erradicar todas las minas restantes en el mundo. Lamentablemente, el método
más utilizado actualmente para ejecutar labores de desminado es hacerlo de forma
manual, debido al elevado costo que representan los sistemas autónomos actuales.
Aunque existen propuestas de robots móviles que asisten estas labores, la mayoría
de ellas carece de versatilidad de desplazamiento sobre terreno irregular, ya que
utilizan ruedas para permitir el movimiento de estos sistemas.
En esta tesis, se propone el diseño de un robot arácnido para el traslado de un
sensor que permite la detección de minas antipersonales en terreno irregular.
En el ámbito mecánico, el robot tiene cuatro patas y presenta simetría sagital.
Los elementos electrónicos están alojados dentro del tórax, que se encuentra en el
centro del robot. El detector de minas se sujeta desde el tórax apuntando hacia
abajo. Se hizo el análisis dinámico del mecanismo las patas, con su respectiva
simulación cinemática y cinética. Además, se realizaron dos simulaciones de
esfuerzos en la estructura del robot mediante el método de elementos finitos.
Con respecto al diseño electrónico, se desarrollaron cálculos para los circuitos de
las fuentes de voltaje internas del robot. Se verificó la estabilidad de dichas fuentes
frente a ruidos eléctricos, ejecutando una simulación de los circuitos reguladores
de voltaje agregando ruido sinusoidal. Se realizó también la selección de los demás
componentes electrónicos del robot.
El ámbito de control es el aspecto más desarrollado de la presente tesis. Se plantea
un algoritmo innovador, que fusiona perspectivas de aprendizaje de máquina e
inteligencia artificial bioinspirada, para permitir que el robot aprenda a caminar.
De esta manera, se espera que el robot mejore su desempeño con el tiempo, a
medida que vaya obteniendo más experiencia y haya recolectado más datos de su
entorno. El algoritmo propuesto permite entrenar un agente inteligente para
maximizar una métrica de recompensa, pero sin aplicar técnicas de aprendizaje
por refuerzo, que son usualmente utilizadas en este tipo de problemas. / Due to its low cost and simplicity, burying anti-personnel landmines on the
battlefield has unfortunately been a ubiquitous war strategy in the last century.
However, land contamination with anti-personnel landmines is yet in force today
since more than sixty countries are still polluted with these explosives.
Humanitarian demining seeks to eradicate all remaining landmines worldwide.
Unfortunately, today's most widely used demining method is manual due to the
high cost of existing autonomous systems. Although there are proposals for mobile
robots that assist these tasks, most of them lack the versatility of movement on
uneven terrain since they use wheels for their locomotion.
In this thesis, an arachnid robot's design is proposed to carry a sensor that allows
the detection of anti-personnel landmines on uneven terrain.
In the mechanical domain, the robot has four legs and has sagittal symmetry. The
electronic components are housed within the thorax, which is located in the center
of the robot. The mine detector is held by the thorax, pointing downwards. A
dynamic analysis of the leg mechanism was made, with its respective kinematic
and kinetic simulation. Also, two stress simulations were made for the robot
structure using the finite element method (FEM).
Regarding the electronic design, calculations were performed for the circuits of
the robot's internal voltage sources. The stability of these sources against
electrical noise was verified. A simulation of the voltage regulator circuits' was
developed to check their response while adding sinusoidal noise. Additionally, the
selection of the other electronic components of the robot was made.
The control domain is the most developed aspect of this thesis. An innovative
algorithm is proposed, which merges machine learning and bio-inspired artificial
intelligence perspectives to allow the robot to learn to walk. In this way, the robot
improves its performance over time as it gains more experience and collects more
data from its environment. The proposed algorithm allows training an intelligent
agent to maximize a reward metric without applying reinforcement learning
techniques, which are usually the way to solve this type of problem.
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Diseño de un robot omnidireccional como plataforma de enseñanza de carreras en MecatrónicaGuillén Basantez, Franco Manuel 26 May 2015 (has links)
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.
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Diseño mecatrónico de un robot para guía de bibliotecaSánchez Sifuentes, Ana Cristina Midori 08 July 2015 (has links)
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.
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Diseño e implementación de un sistema de control e interfaz para un brazo robótico de 5GLDLuyo Gonzales, Christian 09 December 2015 (has links)
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.
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Diseño y construcción del subsitema electrónico para el control de un brazo robot de 5 GDLCarrera Soria, Willy Eduardo 25 November 2015 (has links)
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
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Diseño mecánico de un gripper para brazo robot para el paletizado de cajas de 20 kg y pallets de 25 kgRoncal Jaico, Julio Cesar 19 February 2016 (has links)
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.
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Chaski: Kit robótico educativo que busca potenciar la educación con tecnología en las instituciones educativas de bajo costo de Lima MetropolitanaPoma Ramos, Katherin Violeta 24 November 2021 (has links)
Uno de los mayores beneficios que brinda la robótica educativa, es la capacidad de impulsar la
creatividad y educación en los estudiantes. Por tal motivo, es importante contar con materiales
adecuados los cuales permitan potenciar estos procesos de enseñanza y aprendizaje en los
centros educativos. Sin embargo; estos materiales suelen ser poco accesibles tecnológicamente,
para los centros educativos con bajo costo de Lima Metropolitana. Tomando como caso de
estudio para la investigación, a un centro educativo privado del distrito del Rímac, que por
motivos de infraestructura y de acceso a las nuevas tecnologías de la información, se le impide
contar con estos materiales. Por tal motivo, se presenta el diseño de un kit robótico educativo,
CHASKI. El cual de forma lúdica y mediante enseñanzas básicas de programación, busca
potenciar la educación de los estudiantes con temas relacionados a sus áreas de estudios. Como
parte del marco teórico se tomarán en cuenta conceptos teóricos como la importancia de las TIC
's en la educación y la robótica. Además, dentro del estado del arte se analizarán productos
vinculados con la robótica educativa; así como también a los juguetes educativos actuales del
mercado. Para la investigación se empleó la metodología del Design Thinking, en donde se
usaron distintos métodos de estudio como el Focus Group y el Rapid Ethnography; como
también pruebas de validación. Estos métodos se usan con el fin de recabar información
adecuada y de evitar riesgos de sesgo en el diseño, los cuales nos permiten corroborar nuestra
hipótesis planteada.
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Robot para supervisión de equipamiento en subestaciones eléctricasSalvador Chuquipul, Julio Eduardo 04 April 2019 (has links)
Las actividades de mantenimiento y puesta en servicio de equipos en subestaciones eléctricas están clasificadas con carácter de alto riesgo debido a las altas corrientes y voltajes que se emplean en estas instalaciones. Sin embargo, la actividad de supervisión para detectar fallas en equipos por ser una actividad de no contacto y realizarse con cámaras termográficas no se considera como peligrosa. No obstante, existe un peligro invisible e imperceptible para el ser humano a través de los sentidos: los campos electromagnéticos. La sobreexposición a esta radiación no ionizante puede alterar las cargas presentes en nuestros cuerpos generando pequeñas corrientes que pueden afectar nuestros tejidos (dependerá de la intensidad de campo magnético). Y aunque todavía se sigan realizando estudios para determinar que los campos electromagnéticos son un verdadero motivo de preocupación para las personas, entidades como ICNIRP (International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection) han establecido umbrales máximos que se recomienda no superar. En el presente trabajo se expone la problemática de la inspección de equipamiento en subestaciones eléctricas, se describen los riesgos eléctricos presentes en una subestación, después se establecen objetivos para resolver esta problemática, luego se revisa el estado de la tecnología y por último se establecen soluciones con los requerimientos necesarios para cumplir con los objetivos. De estas soluciones se escoge la mejor y se propone el diseño de la misma para contribuir con mejorar la actividad de supervisión. En este contexto, se busca no exponer innecesariamente al personal de trabajo a actividades que podrían no considerarse seguras completamente con la implementación de sistemas como el propuesto.
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Brazo robótico de 5GDL con sistema de control modificable por el usuario para fines de investigación en ingeniería robóticaSoto Bravo, Carlos Andrés 18 January 2016 (has links)
En el presente trabajo se plantea el diseño de un brazo robótico de 5 grados de libertad con un sistema de control de movimiento modificable por el usuario y un control de seguridad que garantice el bienestar del usuario y de la máquina.
Se realizan los cálculos del diseño mecánico y electrónico necesarios que garanticen el buen funcionamiento de la máquina. Para ello, se obtiene el modelo cinemático del brazo robótico por medio de la obtención de los parámetros de Denavit-Hartenberg y el método geométrico.
Por otro lado, se obtiene el modelo dinámico del robot resolviendo las ecuaciones de Euler-Lagrange. El dimensionamiento de piezas, ensamblaje y planos mecánicos del robot se realiza mediante el software Autodesk Inventor; así como también se consigue exportar el archivo CAD al software Matlab con la finalidad de corroborar una posible aplicación del diseño propuesto. Además, se realiza los circuitos esquemáticos del sistema usando el programa Eagle, para la selección de componentes electrónicos se hace uso de diferentes manuales y datasheets otorgados por los fabricantes. Para la cotización de los componentes utilizados, se obtuvo proformas y cotizaciones por correo electrónico, cabe resaltar que en el caso de componentes importados se está Considerando el costo de envió.
Respecto a los resultados obtenidos, estos fueron positivos debido a que se consigue tener un diseño de brazo robótico que sea seguro para el usuario debido a que contiene sensores de corriente para evitar una sobrecarga en los motores y una parada de emergencia para detener el movimiento del robot cuando se requiera. Además, se le permite al usuario colocar las diferentes ecuaciones de movimiento para el control de robot y de esta manera poder tener un control libre a voluntad del usuario. Algunos cálculos fueron realizados por el software Autodesk Inventor, el reporte mostrado por este programa mostró un diseño valido y resultados positivos que ratificaron como correctos los parámetros ingresados para su análisis.
En conclusión, el brazo robótico diseñado tiene un fin educacional y de investigación. El
sistema de control de movimiento puede ser modificado por el usuario; es decir, le permite alterar diferentes parámetros en las ecuaciones de movimiento para su control. Cabe resaltar que se le proporciona al usuario información de la cinemática y dinámica del brazo robótico; de esta manera, con pruebas experimentales es posible corroborarlas. Esta información ayudará al usuario a realizar el control del brazo robótico diseñado.
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Modelación y simulación dinámica de un mecanismo de 4 GDL para desarrollar una prótesis para personas con desarticulación humeralBernal Padró, Mariano André 03 November 2016 (has links)
En el presente trabajo de tesis se realizó la modelación y la simulación dinámica de un
mecanismo de 4 grados de libertad, orientado al diseño de prótesis activas para
personas con desarticulación humeral. Este modelo facilita el análisis de la
biomecánica del movimiento en el miembro superior con el fin de obtener parámetros
dinámicos para iniciar un posterior diseño de la prótesis.
Se realizó un diseño conceptual del mecanismo basándolo en las características
fisiológicas del miembro superior, de tal manera que cumpla con los movimientos
naturales y mantenga un parecido antropomórfico. Esto incluye una revisión de la
fisiología para la obtención de los parámetros antropométricos necesarios para el
dimensionamiento de los eslabones.
En base al diseño preliminar, se desarrolló un modelo cinemático para el estudio de
las características geométricas del movimiento, con el cuál se pueden describir las
coordenadas de cualquier componente del mecanismo respecto a un sistema fijo al
cuerpo. Esto se logró empleando las matrices de transformación homogénea según la
parametrización Denavit-Hartenberg. Asimismo, el modelo cinético se describió
mediante las ecuaciones obtenidas de servirse del algoritmo de Uicker para el estudio,
aplicando conceptos de mecánica Lagrangiana, del cual se obtiene los momentos
efectivos en cada articulación.
Finalmente, el modelo fue implementado en Matlab para proceder con la simulación
numérica de la dinámica del mecanismo, donde se realiza el cálculo de los torques
efectivas aplicadas, cuyos valores máximos son los parámetros de selección para un
posterior diseño. Los resultados aquí presentados, se contrastan con los obtenidos en
literatura para validar los datos ofrecidos, los cuáles se encuentran dentro de rangos
esperados
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