Las características de interacción de un robot social son de gran importancia, en especial cuando su desempeño depende de generar confianza con el usuario; este es el caso de un robot de telepresencia para diagnóstico psicológico en hospitales. Sabiendo que muchas alternativas actuales no cuentan con rasgos atractivos o familiares que incentiven su uso, este trabajo de tesis tiene como objetivo desarrollar el diseño de un sistema de brazos y cabeza móviles de un robot de telepresencia para diagnosticar y tratar afecciones mentales en hospitales de Perú, como parte de la investigación del Proyecto Concytec 160-2020. Dicho diseño tendrá como fin incrementar la aceptabilidad del robot brindándole expresividad a través de rasgos y movimientos semejantes al humano. El diseño final consta de cuatro grados de libertad en el brazo y dos grados de libertad en la cabeza actuados por servomotores de disco que transmiten de forma directa y por correas dentadas. Las articulaciones están unidas por planchas y piezas impresas para otorgar una forma antropomórfica, con medidas de una persona peruana de estatura promedio de 1.65 m (hombro-codo de 33 cm, codo-muñeca de 25 cm y una cabeza proporcional a la altura de 20 cm). Además, se agregaron otros aspectos de expresividad como iluminación de los ojos por matrices led y señales de audio a través de parlantes. Finalmente, se realizaron pruebas de funcionamiento mediante la implementación del prototipo de un brazo con piezas fabricadas mediante impresión 3D.

El trabajo de investigación presente tiene como objetivo el diseño de un sistema de localización de un robot móvil humanoide dentro de los ambientes de un centro de salud, específicamente que le permita al robot desplazarse en una habitación y posicionarse a una distancia adecuada frente al paciente que se encuentra en estado de reposo en una camilla de hospital. Para alcanzar este objetivo, este sistema se basa en la clasificación de los elementos percibidos en una habitación a través de una cámara y un computador de alto rendimiento, mediante el cual se resuelve un problema de clasificación en la imagen adquirida al detectar al paciente y la camilla como objetivos, luego se realiza un proceso de acercamiento del robot a estos objetivos hasta poder reconocer el rostro de una persona. En el primer capítulo, se mencionan las bases teóricas que comprende la localización de un robot móvil basada en mapeo simultáneo, métodos SLAM y la relación de ambos con el objetivo del proyecto. En el segundo capítulo, se describe la metodología de los algoritmos basados en redes neuronales convolucionales y su base teórica, con el fin de determinar un algoritmo robusto y novedoso a beneficio del proyecto; adicionalmente se incluye una propuesta de solución explicando las etapas de dicho algoritmo. Posteriormente, en el tercer capítulo se desarrolla el diseño del algoritmo y su estructura mediante librerías y codificación realizadas de acuerdo al lenguaje de programación compatible con un computador de alto rendimiento. En el último y cuarto capítulo, se realizan resultados experimentales y se muestran los resultados de ellos. Finalmente, se presentan las conclusiones obtenidas en todo el proceso y recomendaciones. La presente tesis forma parte del proyecto CONCYTEC 160-2020 - Robot Móvil Teleoperado para Manejo de Afecciones de Salud Mental en Pacientes con Enfermedades Infecciosas.

El presente trabajo consistió en el diseño del sistema mecánico de un rehabilitador de marcha orientado a la recuperación de la locomoción de niños entre cuatro a doce años de edad, quienes ostentan una mayor capacidad de recuperación motriz al estar en una etapa de desarrollo físico y mental. Esta tesis contempló el diseño mecánico de un mecanismo paralelo tipo hexápodo de notación 6RSS (de seis grados de libertad y de articulaciones R-rotacional, S-esférica y S-esférica), la selección de los componentes, la elaboración de los planos correspondientes y la estimación de los costos de fabricación y adquisición del sistema mecánico del simulador. Para tal fin, se estableció como base de análisis las proyecciones de las fuerzas en los eslabones respecto al plano sagital, donde a través del análisis del equilibrio dinámico de la plataforma se calcularon las fuerzas y torques en los elementos que conforman el rehabilitador. En vista de que, las fuerzas y torques estuvieron en función de las dimensiones de las cadenas cinemáticos del mecanismo, se procedió a determinar dichas medidas mediante iteraciones a través de programas desarrollados con el software Mathcad Prime 1®. Este proceso iterativo se realizó al considerar como parámetros cinemáticos la posición del talón y del dedo pulgar, así como la velocidad y aceleración del pie durante la marcha. Este arreglo de datos fue obtenido de bibliografía especializada, la cual fue almacenada por frames durante el ciclo de la marcha. Por ello, se empleó un factor de conversión de parámetros cinemáticos igual a 0.19, el cual relacionó la velocidad promedio de un adulto, proveniente de los frames, y la velocidad promedio de un niño. Con los resultados del cálculo, se aplicaron las teorías de resistencia de materiales y elementos de máquinas para seleccionar y/o diseñar los componentes. El movimiento rotacional es proporcionado por motores a pasos de gran torque (48 VDC, 6.3 A/fase, 9.1 Nm) los cuales accionan los mecanismos biela manivela de las cadenas cinemáticas. Asimismo, se diseñaron articulaciones esféricas con un ángulo máximo de variación de 59° que permiten abarcar la longitud de paso del rehabilitador. Este equipo fue diseñado para ser utilizado por un niño de un peso máximo de 42 kg. y estatura máxima de 1.50 m. El costo total del rehabilitador ascendió a $ 20500, el cual incluyó los costos de material, ensamble y diseño.

La presente tesis titulada “Sistema Cliente-Servidor para Visión de un Robot Móvil usando una Wireless Lan” tiene por finalidad, analizar, desarrollar y demostrar el modo de aplicación de un Sistema Cliente-Servidor que transmite imágenes digitales, captadas por un robot móvil hacia una PC remota o servidor. Para lograr este objetivo se ha diseñado una red inalámbrica usando la especificación IEEE802.11b (llamado Wi-Fi), que es el estándar más difundido para redes de área local inalámbricas. Esta red consiste de un Punto de Acceso y de una tarjeta inalámbrica en el robot móvil, ambos elementos enlazándose por los canales de radio adecuados en la banda de frecuencia seleccionada; también se ha desarrollado un software cliente servidor que en el lado del robot móvil cumple las tareas de captación, empaquetamiento y transmisión de imágenes y en el lado del servidor las tareas de recepción, almacenamiento y visualización de las imágenes en pantalla para monitorear la exploración del robot. Estas aplicaciones de red se realizaron usando el estándar WinSock en el entorno de programación visual. La investigación teórica previa a la implementación incluyo tópicos de robótica móvil, soluciones anteriores de cliente-servidor en robot móviles, redes de computadoras, librerías software de funciones de red, un amplio estudio de las redes inalámbricas con énfasis en las redes de área local inalámbricas (WLAN) explicando las distintas tecnologías, comparando sus características, modos de funcionamiento, técnicas de transmisión y ventajas. Finalmente se define el estándar IEEE802.11b describiendo sus topologías de red, capa física y subcapa de control de acceso al medio. El sistema final desarrollado en su conjunto, hardware y software, le permite al robot móvil estar conectado a una PC remota para poderle monitorear, vislumbrar y supervisar sus funciones, consiguiendo controlar a tiempo real lo que ocurre en su centro de operaciones (hogar, comercio y oficinas). Este sistema permitirá garantizar la seguridad y eficiencia de los servicios atendidos, así como la protección de la inversión permitiendo actuar en la brevedad ante cualquier desperfecto o peligro en la interacción hombre-maquina; proporcionando el bienestar de la colectividad atendida que es el objeto de toda obra humana final.

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.

El siguiente documento de tesis tiene como principal objetivo el diseño de un sistema guía de recorridos en el Museo de Arte y Tradiciones Populares del Instituto Riva Agüero, entidad perteneciente a la Pontificia Universidad Católica del Perú. [1] En el primer capítulo del presente documento se describirán algunas características pertinentes de los museos incluyendo los estándares adecuados para iluminación y sonido, por último, se explicará los problemas encontrados en los sistemas convencionales utilizados para recorridos guiados en los ambientes de los museos, En el segundo capítulo, se presentará los actuales sistemas utilizados en los museos más visitados del mundo, desde la inclusión de adecuados sistemas de iluminación hasta la integración de nuevas tecnologías como son la utilización de robots y el desarrollo de los museos interactivos. En el tercer capítulo, se analizarán los principales criterios para la elección adecuada de los circuitos electrónicos utilizados en el diseño del sistema guía de recorridos en el primer ambiente del Museo de Arte y Tradiciones Populares. En el cuarto capítulo, se presentarán simulaciones del funcionamiento de los diseños escogidos por etapas, finalmente se presentará la implementación y realización de pruebas de un prototipo del sistema completo.

En el presente trabajo se realizó la modelación y simulación de la dinámica inversa de un robot articular de cuatro grados de libertad que usa láser para realizar corte de precisión de madera y tiene definida su superficie de trabajo en un plano horizontal. Este trabajo es una parte de un proyecto multidisciplinario desarrollado por tesistas de Ingeniería Mecánica e Ingeniería Electrónica que busca desarrollar máquinas automáticas industriales para uso en nuestro país, y obtener las herramientas y el conocimiento para poder mejorar nuestros propios procesos. En el proyecto se realizó el diseño preliminar del mecanismo base correspondiente al brazo robótico, lo que incluyó el dimensionamiento previo de los eslabones y la definición de los pares cinemáticos. Estas características fueron determinadas de manera que el robot sea capaz de ubicarse sin problemas en toda el área de trabajo.

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

El presente trabajo consiste en el diseño y la implementación de un brazo robot de dos grados de libertad para su aplicación en el trazado de diagramas en un plano de trabajo A3. El diseño implicó el desarrollo de un modelo mecánico del sistema, desarrollado parcialmente por Luis Felipe López Apostolovich, alumno de la especialidad de Ingeniería Mecánica de la Pontificia Universidad Católica del Perú y complementado con el diseño del Sr. Alberto Orihuela, egresado del instituto técnico SENATI, quien también apoyó en los procesos de manufactura que fueron realizados en su taller.

El siguiente trabajo presenta el diseño conceptual de un robot móvil para optimizar el proceso de Picking en el almacén de una empresa. Este proceso es uno de los más importantes en un almacén, ya que representa el inicio del flujo de suministro de productos a los clientes por parte de la empresa. El problema de este proceso está relacionado con el tiempo que toma implementarlo, ello representa un cuello de botella dentro del flujo de procesos del almacén. Para lograr el objetivo general del trabajo se desarrolló un estudio del estado del arte actual para reconocer el estado de la tecnología relacionada con los robots utilizados en los almacenes, siguiendo la metodología del diseño según la norma VDI 2221. En el diseño conceptual se especificó los requerimientos del sistema, realizó la abstracción del sistema, determinó las funciones de cada dominio, se obtuvieron soluciones mediante el uso de la matriz morfológica por cada dominio, evaluó los conceptos de solución mediante un análisis técnico-económico y finalmente, se obtuvo un concepto de solución mejorado que cumpla con los requerimientos planteados. El concepto de solución óptimo mejorado tiene las características necesarias para realizar las funciones definidas para optimizar el proceso de Picking en el almacén. Dicha solución se puede dividir en tres subsistemas: el subsistema para el desplazamiento del robot, el subsistema para la extracción de productos y el subsistema para el registro y programación de pedidos. La solución cuenta con un sistema hidráulico para el accionamiento de la sujeción de productos, dos sensores LiDAR y una cámara de profundidad para la detección del entorno. Finalmente, el control de los componentes del sistema se realiza con un microcontrolador y un microprocesador.