El presente trabajo se centra en el diseño de un dron teleoperado para el delivery de productos farmacéuticos en entornos infecciosos. La razón del mismo es la problemática que implica la inmovilización social en una pandemia, así como la creciente demanda de productos farmacéuticos debido al contexto nacional. De ese modo, el objetivo general del trabajo es presentar el diseño original de un dron que pueda realizar las labores del servicio a domicilio. La estructura del trabajo y el logro de los objetivos se trabajan con base en la metodología adaptada de la norma VDI 2206, abordando un marco problemático correspondiente al Capítulo 1. Luego, en el Capítulo 2, se presenta un análisis del estado de la tecnología y un marco teórico, con el fin de lograr los objetivos específicos planteados, los cuales involucran el diseño de la estructura mecánica y eléctrica del dron, la simulación de sus algoritmos de control y el desarrollo conceptual de un mando que permita su teleoperación. Después, se procede con el diseño del concepto de solución del dron en el Capítulo 3, utilizando un modelo de caja negra para la abstracción de la idea y elaborando una lista de exigencias, así como una matriz morfológica que permite visualizar los componentes requeridos para distintas alternativas del diseño conceptual. En adelante, se selecciona el concepto más óptimo, realizando una evaluación técnicoeconómica, para diseñar el proyecto preliminar. Así, el Capítulo 4 desarrolla dicho proyecto al seleccionar los componentes eléctricos, diseñar las carcasas y componentes mecánicos y simular el algoritmo de control y lógica del dron y su depósito. Finalmente, el Capítulo 5 presenta los resultados de las simulaciones y la estimación de costos, concluyendo que la fabricación del producto es viable y cumple con las exigencias planteadas.

En la actualidad, la necesidad por automatizar procesos en diferentes áreas ha conducido al uso de vehículos aéreos no tripulados para la realización de tareas de forma autónoma y ágil. En este trabajo se desarrolla un método para la navegación autónoma de un vehículo aéreo no tripulado en espacios interiores privados de servicio de geolocalización. Para dicho método se diseña un módulo electrónico capaz de procesar imágenes para detectar códigos QR con lo cual tener información para realizar un plan de vuelo autónomo. La implementación se logra gracias a una computadora embebida (Raspberry Pi 3) que es capaz de realizar las tareas de comunicación y procesamiento en tiempo real para la navegación. También se hace uso del controlador de vuelo Pixhawk, un LIDAR para el control de la altitud de vuelo. En cuanto a software se hace uso de las librerías OpenCV y Dronekit para el lenguaje de programación Python. En los resultados se muestran el desempeño del módulo y las configuraciones necesarias para el óptimo funcionamiento del método de navegación.

En la actualidad, la detección de objetos de interés en imágenes se ha centrado básicamente en aplicaciones que se desarrollan sobre cámaras estáticas, limitando así el área que es captada por dichas cámaras. Pero con el desarrollo y construcción de los vehículos aéreos no tripulados, ahora tenemos cámaras que se montan en ellos. Los objetos a detectar con una cámara en movimiento generan un nuevo reto y es por eso que esta tesis se enfoca en el análisis de este tipo de imágenes. En la presente tesis, se desarrolló un sistema que permite la detección de objetos de interés (persona y vehículos) que se encuentran en movimiento, a partir de imágenes tomadas desde un vehículo aéreo no tripulado (UAV). El resultado de la aplicación de este sistema, permitirá conocer el número de objetos en movimiento, así como la trayectoria que siguen a lo largo de una secuencia de imágenes. En el primer capítulo se presenta el estado del arte existente en la actualidad en referencia a las aplicaciones que existen en reconocimiento de objetos en imágenes, ya sean imágenes individuales o secuencias de imágenes. Además se establecen los objetivos del desarrollo del sistema que se propone en esta tesis. En el segundo capítulo, se presenta las técnicas existentes en el procesamiento de imágenes para el reconocimiento de objetos, así como también las respectivas etapas con las que cuentan, para detectar y reconocer objetos de interés. En el tercer capítulo se realiza la comparación entre las técnicas de reconocimiento con el objetivo de seleccionar la más adecuada a nuestros requerimientos. Así mismo se presenta el diseño del sistema propuesto para la detección de personas y vehículos en movimiento en las imágenes tomadas desde el UAV. Finalmente en el último capítulo, se muestra la implementación del sistema propuesto y sus resultados obtenidos al aplicar el sistema sobre 5 secuencias de fotogramas (videos), cada una de ellas con características distintas, con lo que se establecerá la eficiencia de nuestro sistema en cuanto a escenarios diversos.

El desarrollo tecnológico del sector financiero en el Perú está creciendo de manera acelerada. La competencia entre entidades financieras ya no solo se da en el campo de los productos, sino también en el uso que le dan a la tecnología para fortalecer su propuesta de valor y los servicios que ofrecen a los usuarios. Hoy todo gira en torno a la experiencia de usuario y la tendencia principal es la de la auto atención. Es así, que la innovación juega un rol crucial para lograr la diferenciación de la competencia. La tendencia de la digitalización de servicios ha llevado a que cada vez más usuarios se sumen al uso de la banca por internet y las aplicaciones. Los canales electrónicos, como es el caso de los cajeros automáticos, pasaron a verse como una transición hacia la digitalización, cuyo objetivo era incentivar la auto atención de los clientes, pero dentro de la seguridad de un entorno propio del banco. Sin embargo, se descubrió que así se logre una migración de usuarios hacia los canales digitales, estos mismos usuarios seguían utilizando los cajeros automáticos en ciertas ocasiones, debido a que su necesidad de efectivo no desaparecía al 100%. El motivo de esto principalmente es que la sociedad peruana (y latinoamericana en general) aún no está lista para la digitalización completa. La carencia de medios digitales en gran parte de establecimientos de venta recurrentes (mercados, bodegas), el posicionamiento del uso de efectivo para transacciones del día a día (como el transporte público) y la falta de confianza del usuario por utilizar canales digitales como medio de pago en un gran porcentaje de la población aún, hace que la necesidad de abastecimiento de efectivo siga latente. De este modo, la inserción de nuevas tecnologías que brinden facilidades complementarias para lograr mejorar la confianza en el público reacio a utilizar dichos medios y, del mismo modo, que permitan satisfacer sus necesidades esenciales, tales como la disposición de dinero en efectivo, van a lograr no solo fortalecer el puente hacia la digitalización total, sino satisfacer la necesidad real de los usuarios. En el presente trabajo de investigación se desarrolla una propuesta de solución que permitirá distribuir dinero en efectivo por medio de un sistema accionado por drones, los cuales transportarán el contenido en maletines especiales y serán capaces de dispensar el monto solicitado por el usuario.

La evolución tecnológica de los robots ha ido creciendo constantemente durante los últimos años no solo en industrias de producción sino también en la vida social de las personas. Los denominados robots sociales o robots autónomos están ocupando más tareas en la vida diaria de las personas con el pasar de los años. Estos robots están siendo diseñados para servirnos y así tener un estilo de vida más sencillo. Por otro lado, los robots voladores (drones) han sido utilizados con más frecuencia en distintas áreas como la topografía, control fiscal, entre otros. Sin embargo, recientes aplicaciones se están orientando a un uso cotidiano de los drones. Este objetivo se logrará buscando formas de interacción más fluida con los robots, con el menor uso de dispositivos adicionales. Actualmente los drones son controlados usando un control remoto o joystick lo cual resulta adecuado cuando este se encuentra a una distancia superior a los dos metros. Sin embargo, cuando el dron se encuentra a una distancia menor a los dos metros de las personas se vuelve cada vez más redundante el uso de un joystick para controlar su posición. Diversos estudios demuestran que las personas se muestran más cómodas y seguras controlando al dron utilizando los movimientos y gestos de una mano cuando estos se encuentran cerca. El presente trabajo de investigación hace una revisión de la literatura basada en el procesamiento de imágenes para reconocimiento de objetos (una mano) y los distintos desarrollos o aplicaciones implementados en drones sociales. La combinación de estas investigaciones busca generar una nueva capacidad de interacción que permita controlar a los drones utilizando los movimientos y gestos de una mano.

En el presente trabajo de investigación se estudia la aplicabilidad de redes inalámbricas formadas por vehículos aéreos no tripulados (UAV, por sus siglas en inglés) para dar soporte de comunicaciones en una situación de emergencia producto de un desastre natural. Se comienza revisando el impacto de los desastres naturales en las infraestruc-turas de las telecomunicaciones y como la inhabilitación de los servicios de comu-nicaciones agrava los efectos negativos sobre la población afectada. Posteriormente se revisa que entre las soluciones de comunicaciones planteadas, las redes de rápido despliegue y, en especial, las redes Adhoc móviles (MANET, por sus siglas en in-glés) aéreas presentan beneficios como reemplazos temporales de las infraestructuras inhabilitadas al actuar como redes de transporte aéreas adaptables a escenarios de desastre. Se continúa el estudio revisando los requerimientos de comunicaciones presentes en una MANET aérea y los que se necesita satisfacer durante el desarrollo de una emergencia. Además, se revisan los retos en el despliegue de MANETs aéreas desde el punto de vista de su organización en el aire y de los mecanismos de enrutamiento. A partir de ahí se describen algunos de los protocolos de enrutamiento más típicos así como las nuevas propuestas de categorización y algunos de los nuevos protocolos planteados. Finalmente, este trabajo realiza un estudio comparativo de la información encon-trada y culmina con sugerencias para el diseño de redes aéreas para emergencias.

Recentemente, um crescente número de institutos de pesquisa pelo mundo tem focado seus estudos em veículos aéreos não tripulados (VANT ou, em inglês, UAV - Unmanned Aerial Vehicle), que se revelam muito úteis tanto em aplicações militares quanto civis, pois suas principais vantagens são: a alta confiabilidade, baixo risco à vida, reduzido custo de implantação e manutenção. A pesquisa apresentada neste trabalho integra-se ao projeto BR-UAV em desenvolvimento na empresa Xmobots Sistemas Robóticos LTDA e no Laboratório de Veículos Não Tripulados (LVNT) da Escola Politécnica da USP. O projeto BR-UAV visa a contribuir para a inserção desta tecnologia no país e, para tanto, desenvolve atualmente a plataforma, aviônica e sistema de controle autônomo voltados ao objetivo de monitoramento no espectro visível e infravermelho. O principal requisito do projeto BR-UAV é o desenvolvimento de um sistema aéreo não tripulado capaz de voar dentro do espaço aéreo controlado. Esta pesquisa foca no desenvolvimento do software embarcado, assim este software deve ser desenvolvido de acordo com uma metodologia direcionada a homologação. Por isso, este trabalho propõe uma metodologia que foi baseada em cinco elementos: processo de desenvolvimento, normas, ferramentas de sistema operacional, ferramentas de aplicação e ferramentas matemáticas. Após o estabelecimento dos objetivos, de uma análise do estado da arte em sistemas aviônicos, e da metodologia de certificação, o processo de desenvolvimento foi inicializado. Na fase de engenharia de sistemas, os requisitos de sistema foram capturados. Então a arquitetura de sistema (hardware e software) foi modelada e analisada. A partir desta modelagem de sistema, os requisitos funcionais e temporais de software puderam ser capturados na etapa de análise da fase de engenharia de software. Na etapa de Implementação, o interior dos agentes foi codificado.Além disso, foi implementado o filtro de Kalman estendido para integrar informações de GPS, unidade de medição inercial e bússola. Na etapa de Testes, foram realizados testes de integração funcional e de desempenho computacional. Os resultados demonstraram que o sistema atendeu a todos os requisitos consumindo 38.3% de processamento. Finalmente, os próximos passos desta pesquisa são discutidos. / Recently, an increasing number of research institutes around the world has been focusing their efforts in the study of unmanned aerial vehicles (UAV), which have proved to be very useful both in military and civil applications because of their major advantages: high reliability, reduced risk to life, reduced maintenance and implantation costs. The research presented in this work is part of the BR-UAV project, which is in development at XMobots Sistemas Robóticos LTDA and at the Laboratório de Veículos Não Tripulados of USP (Brazil). This project aims to contribute for the insertion of this technology in Brazil. Particularly, at the present stage, the project includes the development of the platform, avionics and autonomous control system for environment monitoring via visible and infrared spectrums. The main requirement of BR-UAV Project is the development of an unmanned aerial system that could flight in controlled airspace. This research is focused on the development of embedded software, and therefore this software should be developed according to a certification methodology. For this purpose, this work proposes a methodology that was based into five guidelines: development process, norms, operating system tools, application tools and mathematical tools. The development process was started after the statement of objectives and the analysis of the state of art on UAV avionics. In the systems engineering phase, system requirements were captured and then the system architecture (hardware and software) was modeled and analyzed. From the system modeling, the functional and temporal software requirements could be captured in the analysis stage of the software engineering phase. In the Implementation stage, the agents were coded as well as the Extended Kalman Filter for integrating information from GPS, inertial measurement unit and Compass sensors. In the Tests stage, integration tests were performed.The results showed that the system could fulfill requirements using 38.3% of processing consumption. Finally, the next steps of this research are discussed.

Airport pavements and longitudinal elevation profiles, in conjunction with the aircraft, form a system where vertical displacements are produced that can compromise their performance. Rough pavements are generally responsible for the occurrence of dynamic responses such as vertical accelerations and pavement loads that affect the aircraft, increase stopping distance and difficult to read the cockpit instrumentation. To approach this problem, the International Roughness Index (IRI) and the Boeing Bump Index (BBI) are currently used to quantify airport pavement roughness and to identify sections that need maintenance and rehabilitation (M&R) activities. However, such indices were developed only based on the dynamic responses of an automobile at 80 km/h to the irregularities of road pavements, and from the physical characteristics of the irregularities, respectively, without considering the effect of the aircraft dynamic response. In addition, current critical limits for IRI and BBI can misjudge the real condition of the pavement. This research aims to evaluate the effect of airport pavement roughness on aircraft dynamic response in terms of vertical accelerations at the aircraft cockpit (VACP) and at the center of gravity (VACG), as well of dynamic loads at the nose, main and rear landing gear (NGPL, MGPL, and RGPL), which may compromise the aircraft safety and the pavement performance. The ProFAA software was used to compute both indices and to simulate the responses of 4 representative aircraft traversing 20 runway profiles at 10 operational speeds varying from 20 to 200 knots (37 to 370 km/h). Statistical comparisons and regression analyses between roughness indices and dynamic responses were carried out. Principal results indicated that VACP was 50% higher than VACG and that NGPL was approximately 80% higher than MGPL. In addition, it was observed that VACP exceeds 0.40 g when the IRI is higher than 3.7 m/km and that NGPL doubles the static load when the IRI is higher than 3.3 m/km. A case study presented to compare these limits shown that decision-making based on the dynamic response of the aircraft can bring significant differences in the number and quality of M&R activities. / Os pavimentos aeroportuários e os perfis de elevação longitudinal, em conjunto com as aeronaves, formam um sistema onde são produzidos deslocamentos verticais que podem comprometer seu desempenho. Pavimentos irregulares são geralmente responsáveis pela ocorrência de respostas dinâmicas como acelerações verticais e carregamentos no pavimento que podem danificar a aeronave, aumentar a distância de parada e dificultar a leitura dos instrumentos de navegação na cabine dos pilotos. Para abordar esse problema, os índices International Roughness Index (IRI) e Boeing Bump Index (BBI) são utilizados atualmente para quantificar a irregularidade longitudinal dos pavimentos aeroportuários e identificar seções que demandem atividades de manutenção e reabilitação (M&R). No entanto, tais índices foram desenvolvidos apenas com base nas respostas dinâmicas de um automóvel a 80 km/h às irregularidades dos pavimentos rodoviários e a partir das características físicas das irregularidades, respectivamente, sem considerar o efeito da resposta dinâmica das aeronaves. Ainda, os limites críticos atuais para IRI e BBI podem subestimar a condição real do pavimento. Esta pesquisa objetiva avaliar o efeito da irregularidade longitudinal na resposta dinâmica das aeronaves em termos de acelerações verticais na cabine dos pilotos (VACP) e no centro de gravidade (VACG) assim como os carregamentos no trem de pouso de nariz, principal e traseiro (NGPL, MGPL e RGPL, respectivamente), que podem comprometer a segurança das aeronaves e o desempenho do pavimento. O software ProFAA foi utilizado para calcular os dois índices e para simular as respostas de 4 aeronaves representativas operando 20 pistas de pouso e decolagem em 10 velocidades de operação variando de 20 a 200 nós (37 a 370 km/h). Comparações estatísticas e análises de regressão entre índices e respostas dinâmicas foram realizadas. Os principais resultados indicaram que VACP foi 50% maior do que VACG e que NGPL foi aproximadamente 80% maior do que MGPL. Além disso, observou-se que VACP ultrapassa 0,40 g quando o IRI está acima de 3,7 m/km e que NGPL dobra a carga estática quando o IRI está acima de 3,3 m/km. Um estudo de caso apresentado para comparar esses limites indicou que a tomada de decisão baseada na resposta dinâmica das aeronaves pode trazer diferenças significativas na quantidade e qualidade das atividades de M&R.

Este trabalho simula numericamente o sistema de supressão de fogo em compartimento de carga de aeronaves; utilizando o halon 1301 (CBrF3) como agente extintor. Usando uma formulação simples baseada no método de parâmetros concentrados, obtém-se um modelo matemático para a evolução temporal das concentrações volumétricas de ar e halon. A seguir, esse sistema resultante de equações diferenciais ordinárias é implementado no Mathcad (programa que permite o processamento simbólico e possui uma interface gráfica de fácil manipulação) e a solução é obtida utilizando-se um esquema de Runge-Kutta de 4 ordem. O modelo é utilizado para verificar a influência que a variação de parâmetros como altitude, temperatura, volume, área de vazamento e taxa de infiltração de ar, exerce no desempenho do sistema. Os resultados obtidos mostram boa concordância com os resultados experimentais e satisfazem os requisitos de certificação do sistema de supressão de fogo. Em uma segunda análise a variação espacial e temporal da concentração volumétrica do agente extintor é simulada utilizando um programa de CFD. São obtidos resultados para a difusão e convecção de massa do agente extintor no interior do compartimento de carga e os valores médios de concentração do halon são comparados com os dados de ensaio e mostraram boa concordância. Conclui-se então, que os modelos utilizados podem ser ferramentas importantes nas análises preliminares de projetos, adaptação e modificação de sistemas supressores de compartimento de carga de aeronaves.

Trincas longitudinais em aviões com fuselagens pressurizadas são sujeitas a carregamento de membrana e de flexão. A interação entre estes dois carregamentos no assim chamado "efeito de inchamento" ou "bulging effect", o qual pode elevar significantemente o fator de intensidade de tensão na ponta da trinca e reduzir a resistência residual. A filosofia de construção tolerante ao dano requer uma determinação realista do estado e tensões na vizinhança das trincas em fuselagens aeronáuticas. Entretanto, poucos estudos têm sido feitos para avaliar a significância do efeito "bulging" para trincas em fuselagens estreitas (narrow-body) representativos da aviação regional e a conseqüência de não inclusão destes efeitos na predição das tensões e subseqüente análise de tolerância ao dano. De particular interesse no efeito de "bulging" nas fuselagens que tem sido reparadas. Reparos acrescentam novos pontos de iniciação de trincas para a estrutura e podem também alterar a resposta ao "bulging" da fuselagem. O exame do efeito "bulging" no fator de intensidade de tensões e o cálculo de resistência residual em estruturas reparadas, o Federal Aviation Administration está estudando o efeito "bulging" em fuselagens aeronáuticas estreitas (narrow-body). O efeito de "bulging" foram calculados usando uma análise não linear por elementos finitos. O fator de intensificação de tensões foram calculadas utilizando o Método de Fechamento da Trinca. Neste estudo, uma escotilha foi colocada na fuselagem aeronáutica estreita (narrow-body) e foi reparada com um reforço interno preso por rebites. Uma trinca foi posicionada na linha mais crítica de rebites. Típicos resultados do estudo são apresentados para o efeito no fator de "bulging" para vários diferentes parâmetros, tais como carregamento, tamanho de trinca e a presença de reforços são discutidos.