The following work focuses on the kinematic and dynamic study of a four-wheeled robot, which is equipped with omnidirectional Mecanum wheels. The main objective of the thesis is to obtain a mathematical model from which both the kinematics and kinetics of the robot can be analyzed. Furthermore, the study presents a methodology to optimize the torques (and subsequent associated voltages) provided by each of the motors on the robot for a given trajectory. A system in which a non-powered trailer pulled by the robot is also analyzed at a kinematic level. In this stage, four different cases are considered. The construction of the trailer is also described on this work. In the first chapter, the global state of the art on analysis and control of omnidirectional robots (with focus on robots with Mecanum wheels) is presented. In the second chapter, the physical considerations for the general movement of the robot are analyzed, in order to derive the kinematic constrain equations of the locomotion system. The differential equation of motion is then derived using Lagrange-equations with multipliers. This chapter presents as well the kinematic analysis for a robot-trailer system. The third chapter describes the general process on the design of the trailer, including the rejected ideas for its construction. The fourth chapter focuses on verifying the final results of the design process, as well as tests to check the mobility of the system. Conclusions and future work are analyzed on the final part of the document, as well as the references and the acknowledgments to all the people involved in the project. / Tesis

Diseñador Industrial / No autorizada para ser publicada en el Portal de Tesis Electrónicas de la U. de Chile.

Este trabajo presenta el mantenimiento de ruedas ferroviarias en un torno de bajo nivel Hegesncheidt Tipo 102, abarca la descripción actual de una empresa operadora de transporte ferroviario local y las acciones de mantenimiento que realiza el área de mecánica de todo su parque tractivo. El proceso de reperfilado es un mantenimiento correctivo de desgastes y defectos en las ruedas dada su interacción constante con los rieles. Se empleó fundamentos de mecanizado por arranque de viruta para determinar los tiempos teóricos e utilizarlos como medio referencial para definir el problema. Utilizando herramientas para recopilar información, interactuando con las personas involucradas y, mediante la aplicación de una metodología de mejora continua para mantenimiento como el “Diagrama de Ishikawa o Espina de Pescado”, se organizó la data recibida para elaborar los criterios e argumentos necesarios con el fin de lograr el objetivo de identificar las causas que originan el alto consumo de placas de corte al reperfilar ruedas. Finalmente presentamos conclusiones y recomendaciones a las que se llegó empleando el método y que sirvan como referencia para futuros trabajos o modificaciones en el torno de bajo nivel Hegenscheitd Tipo 102, elaboración de nuevos procedimientos o como medio de valoración para la compra de nuevos equipos en caso la empresa evaluada lo requiera. / Tesis

Este trabajo de tesis consistió en el análisis cinemático en el diseño conceptual de un mecanismo de seis grados de libertad tipo clúster para el desarrollo de una silla de ruedas eléctrica con capacidad de ascenso en escaleras rectas. Se consideró el diseño de un nuevo concepto por las dificultades en ascenso y descenso de escaleras que mantienen aún las personas con discapacidad limitadas de forma permanente para caminar hoy en día. El diseño conceptual propuesto cumplió con las normativas de edificación para una escalera recta sin descansos y de escalones uniformes, y consideró como usuarios a personas adultas de hasta 80 kg con capacidad de controlar el vehículo de manera autónoma. El análisis cinemático se estudió según unas transiciones planificadas entre estados que mantienen su estabilidad y que van desde el inicio del cambio a la modalidad para ascender sobre una escalera de 5 escalones rectos, hasta el final del cambio a la modalidad de silla de ruedas una vez ya ascendido. Los resultados almacenados de su simulación por medio de una herramienta de software matemático (Matlab), y según entradas a velocidad constante, mostraron que al sistema le tomará un total aproximado de 4 minutos y medio realizar todo el proceso mencionado. Asimiso, las posiciones almacenadas, la propuesta de masas y centros de masa, y Matlab permitieron simular análisis estáticos para aproximar cargas en la estructura del vehículo. Seguidamente, se estimaron factores de seguridad de sus componentes a partir del análisis de resistencia de sus materiales con ayuda de un software de ingeniería asistido por compuratoda (SolidWorks Simulation). Luego, las selecciones de actuadores, sensores, elementos de interacción hombre-máquina relevantes, y fuentes de alimentación eléctrica se efectuaron para satisfacer con los requerimientos cinemáticos en cada transición. Por último, se estimó que la batería puede proveer aproximadamente 29 minutos de autonomía para tareas de ascenso, mientras que para desplazamiento en superficies planas la autonomía puede alcanzar las 5 horas. / Tesis

Memoria para optar al título de Diseñador Industrial / La situación de paraplejía responde a pérdidas de habilidades en funciones motoras de las extremidades inferiores del cuerpo, lo que se traduce en una alta dependencia de terceros para realizar las acciones comunes de la vida cotidiana, como es el caso de la transferencia o desplazamiento sentado de una superficie a otra, lo que para el adolescente genera sentimientos de pérdida de control sobre su vida y su cuerpo. A su vez, la actitud social frente a la discapacidad influye en gran medida en el autoestima del usuario, lo que actualmente les afecta de manera negativa, ya que los hacen sentir estigmatizados y aminorados. Estas instancias desencadenan sentimientos de inseguridad, baja autoconfianza y afecta directamente a la dignidad del adolescente, entendiendo esta etapa del desarrollo humano como un proceso clave en la construcción de la personalidad e identidad. Por lo tanto, el proyecto tiene como objetivo el contribuir la percepción de la dignidad y fomentar la independencia del adolescente en situación de paraplejía, enfocado en dos áreas; la primera, sobre los significados, consiste en el diseño de un sistema de movilización basado en las necesidades significativas del usuario mediante la síntesis conceptual de los referentes de éxito y admiración de este con el objetivo de modificar la imagen negativa atribuida al adolescente actualmente, asi se potenciará su autoestima y autoimagen; y la segunda etapa, sobre la independencia, consiste en el desarrollo de un sistema de transferencia autónomo que brinde la seguridad al usuario para disminuir la necesidad de asistencia. Lograr la transferencia adecuada y proyectar una imagen positiva resulta un eslabón importante para el bienestar del usuario, su autovalidación y la independencia, así como también para el bienestar físico y emocional del cuidador, persona quien asume la responsabilidad, la organización y la dedicación para el cuidado del adolescente en situación de discapacidad.

Memoria para optar al título de Geógrafo / Ciertas comunidades rurales han desarrollado históricamente diversos artefactos, técnicas y sistemas hidráulicos para optimizar el uso del agua, buscando así mejorar las condiciones predefinidas por el territorio. Algunos de aquellos artefactos que se han transformado en un patrimonio hidráulico campesino son las azudas o ruedas de agua, los molinos y las salinas, bienes que simbolizan los procesos históricos que se han sucedido en las comunidades, la adaptación de estas al espacio geográfico, el desarrollo de las actividades económicas y sus consecuentes transformaciones ligadas a la calidad y cantidad de agua con la que disponían. Son también paisajes simbólicos, que se traducen como un factor de identidad, artefactos hidráulicos que han generado un sentimiento de pertenencia en los pobladores que ven en ellos un reflejo de su historia y están cargados de anécdotas y recuerdos que son parte de la memoria de los lugareños. En Chile existen paisajes de agua asociados a aquellos artefactos hidráulicos, como es el caso de las azudas o las ruedas de agua de Larmahue, los molinos de agua de Santa Amelia, Pañul y Rodeíllo así como también las Salinas de Cáhuil, ubicados en la cuenca baja del Cachapoal y del Estero Nilahue, en la Región del Libertador Bernardo O’Higgins. Actualmente no existe una gestión permanente de estos patrimonios sino más bien han habido una serie de iniciativas y programas que son puntuales, de carácter temporal, que han buscado difundirlos mediante el turismo rural, pero aún queda mucho trabajo pendiente en cuanto a su difusión y puesta en valor, la cual se hace cada vez más necesaria considerando que son patrimonios altamente vulnerables que no solo tienen una importancia material sino también inmaterial considerando su implicancia en términos culturales al ser creaciones artesanales, ideadas, utilizadas y conservadas por los mismas comunidades. Creaciones que además se encuentran amenazadas por los constantes cambios que se desarrollan en los sectores rurales como respuesta a la modernización de la producción agrícola y por la constante innovación en el desarrollo de arquitectura hidráulica. Por lo que sin los cuidados y apreciaciones necesarias son paisajes que están degradándose y perdiéndose. En efecto mediante la presente investigación se buscó reconocer estos paisajes de agua identificados en la cuenca baja del Cachapoal y del Estero Nilahue, analizando cómo han contribuido a un mejor aprovechamiento del agua en el paisaje rural. Se determinó que dichos paisajes culturales son parte de la tradición y de la economía local, de su historia y de su identidad, por lo que es necesaria su puesta en valor, protección y difusión ya que además representan un recurso para el desarrollo local.

Este trabajo presenta el mantenimiento de ruedas ferroviarias en un torno de bajo nivel Hegesncheidt Tipo 102, abarca la descripción actual de una empresa operadora de transporte ferroviario local y las acciones de mantenimiento que realiza el área de mecánica de todo su parque tractivo. El proceso de reperfilado es un mantenimiento correctivo de desgastes y defectos en las ruedas dada su interacción constante con los rieles. Se empleó fundamentos de mecanizado por arranque de viruta para determinar los tiempos teóricos e utilizarlos como medio referencial para definir el problema. Utilizando herramientas para recopilar información, interactuando con las personas involucradas y, mediante la aplicación de una metodología de mejora continua para mantenimiento como el “Diagrama de Ishikawa o Espina de Pescado”, se organizó la data recibida para elaborar los criterios e argumentos necesarios con el fin de lograr el objetivo de identificar las causas que originan el alto consumo de placas de corte al reperfilar ruedas. Finalmente presentamos conclusiones y recomendaciones a las que se llegó empleando el método y que sirvan como referencia para futuros trabajos o modificaciones en el torno de bajo nivel Hegenscheitd Tipo 102, elaboración de nuevos procedimientos o como medio de valoración para la compra de nuevos equipos en caso la empresa evaluada lo requiera.

The following work focuses on the kinematic and dynamic study of a four-wheeled robot, which is equipped with omnidirectional Mecanum wheels. The main objective of the thesis is to obtain a mathematical model from which both the kinematics and kinetics of the robot can be analyzed. Furthermore, the study presents a methodology to optimize the torques (and subsequent associated voltages) provided by each of the motors on the robot for a given trajectory. A system in which a non-powered trailer pulled by the robot is also analyzed at a kinematic level. In this stage, four different cases are considered. The construction of the trailer is also described on this work. In the first chapter, the global state of the art on analysis and control of omnidirectional robots (with focus on robots with Mecanum wheels) is presented. In the second chapter, the physical considerations for the general movement of the robot are analyzed, in order to derive the kinematic constrain equations of the locomotion system. The differential equation of motion is then derived using Lagrange-equations with multipliers. This chapter presents as well the kinematic analysis for a robot-trailer system. The third chapter describes the general process on the design of the trailer, including the rejected ideas for its construction. The fourth chapter focuses on verifying the final results of the design process, as well as tests to check the mobility of the system. Conclusions and future work are analyzed on the final part of the document, as well as the references and the acknowledgments to all the people involved in the project. / Tesis

En la actualidad se estima que 73 millones de discapacitados necesitan el uso de una silla de ruedas. Además, el 80% de ellos viven en países de bajos recursos, por lo cual les es más difícil conseguir una silla de ruedas eléctrica cuyo precio en el mercado es de $1000 en adelante, aproximadamente 12 veces el costo de una convencional. A pesar de su precio económico, las sillas de ruedas manuales poseen desventajas de eficiencia de impulso aprovechado para el movimiento y sobre exige los músculos del pecho y hombro para lograr el movimiento. Es por lo anterior que este trabajo tiene como objetivo el diseño de un acople mecatrónico para sillas de ruedas convencionales con el fin de automatizarlas. Además, contará con un mando adicional cuyo uso podrá ser alternado con el del joystick para tener una mayor libertad en las manos. De esta forma, el usuario podrá tener una silla de ruedas eléctrica a un costo menor lo cual es conveniente sobre todo en los sectores económicos B y C. El mando adicional mencionado será una banda que sujetará el celular del usuario la cual se pondrá a la altura del abdomen del usuario. El celular enviará la inclinación que posee respecto a los ejes x, y, z por Bluetooth al microcontrolador la cual se traducirá en instrucciones para el movimiento de la silla de ruedas. Al controlarse de esa forma, el usuario ejercitará la zona abdominal, actividad recomendada para rehabilitación. / Tesis

En el presente trabajo se muestra el diseño de una silla de ruedas mecatrónica multifuncional. Este trabajo se enfoca a niños entre 6 – 12 años que presenten el desorden llamado Distrofia Muscular de Duchenne (DMD), aunque podrá ser utilizada por otros niños que cumplan con los requerimientos de uso. Se realizó el diseño una silla de ruedas mecatrónica multifuncional la cual es controlada mediante un joystick y diversos códigos, ingresados mediante de un teclado y un joystick, que permiten elegir la funcionalidad deseada. Las características técnicas de la silla de ruedas son: Peso de la silla 30 kg, peso máximo del usuario 20 kg, dimensiones 866 x 746 x 1237 mm, velocidad máxima 5.4 km/h, distancia máxima 10 km, pendiente máxima 12°,controlador Arduino Mega 2560 y usará 2 baterías de 50Ah, Finalmente, se obtuvo un precio estimado de fabricación de $2110; si bien este precio no representa el costo final de comercialización, nos da una idea de la factibilidad su comercialización debido a que este precio está muy por debajo del valor mínimo de sillas de ruedas comerciales que ofrezcan funciones similares ($6900). / Tesis