En este trabajo de tesis, se presenta la descripción sobre el diseño de un vehículo a tracción humana tripulado por dos personas para participar en la competencia del Nasa Human Rover Challenge. El vehículo ha sido diseñado para que recorra sobre una superficie que simula el terreno de Marte. El vehículo, capaz de plegarse, ocupa un espacio de 1.5 m de largo por 1.5 de ancho y 1.5 de alto. El chasis tendrá la capacidad de soportar y albergar a las dos personas, y en conjunto con el sistema de suspensión poder absorber las reacciones producidas en las ruedas por las desigualdades y obstáculos del terreno. La energía mecánica es suministrada por los dos conductores del vehículo, la cual será transmitida a través de engranajes hacia las llantas para lograr el movimiento correspondiente. Se utilizó la metodología del diseño VDI 221 para el desarrollo de todo el trabajo de tesis desde planeamiento de los conceptos de solución hasta el desarrollo del proyecto óptimo definitivo. En el primer capítulo, se realiza el estado del arte donde se contemplan diferentes vehículos tripulados y no tripulados utilizados por la NASA. El segundo capítulo contiene la elaboración de los conceptos de solución y selección del proyecto preliminar óptimo. El tercer capítulo comprende los cálculos de los sistemas que componen el vehículo y la selección de elementos correspondientes. La memoria del diseño es acompañada de los planos de ensamble y despiece. Posteriormente, en el cuarto capítulo se realiza el análisis económico de la fabricación del vehículo. Finalmente, se redactan las conclusiones del diseño del vehículo a tracción humana, así como las recomendaciones que se deben tomar en cuenta desde el aspecto de diseño.

Se define la intención como la voluntad de una persona a realizar una acción, previo a desarrollarla, y denotada por su movimiento y actitud. En un escenario realista, el peatón podría tomar decisiones de riesgo para cruzar o no frente a un vehículo. La detección de caminar en la vereda y detenerse o caminar cerca de la calle no es suficiente para reconocer que el peatón pasará por delante del vehículo. La presente tesis aborda esta problemática para poder brindar a los vehículos que interactúan con peatones, información fundamental para mejorar los sistemas de seguridad en la búsqueda de la prevención de accidentes. El principal desafío es determinar el tipo de información obtenida de los peatones, que debe ser medida y comunicada para que, a partir de la implementación de estrategias de aprendizaje automático, esta intención pueda ser determinada. En esta tesis se evalúa en primer lugar el desempeño del uso de información egocéntrica, con datos provistos y generados por el propio peatón. Las aceleraciones y velocidades de las extremidades del cuerpo se obtienen con sensores montados en diferentes partes del cuerpo. Estos datos dan indicios del tipo de actividad que realizará un peatón al cruzar o no frente a un vehículo. Sin embargo, esta aproximación tiene algunas desventajas, especialmente porque todos los peatones que se acercan al vehículo deben estar instrumentados. Aunque hoy es posible depender de teléfonos o pulseras inteligentes, estos dispositivos no siempre tienen la capacidad de comunicarse efectivamente con un vehículo. Las cámaras, sensores que todos los vehículos inteligentes ya poseen, permiten reemplazar la información provista por los sensores montados en los peatones, extrayendo información dinámica por medio del procesamiento de imágenes. Para esto se extrae un esqueleto virtual del cuerpo de la persona en línea de vista del vehículo y se procesan varios cuadros consecutivos del video. De este modo se demuestra que la calidad de la información dinámica extraída por este medio es comparable con la provista por los sensores montados en las personas. Con esta información se presenta un análisis del desempeño de algoritmos de estimación de la intención basados en redes neuronales. Los resultados demuestran que el objetivo de determinar la intención de que una persona cruce frente a un vehículo es posible de lograr y de hacerlo en forma confiable ante situaciones de tránsito diversas y reales. / The intention is defined as the will of a person to perform an action, prior to developing it, and denoted by its movement and attitude. In a realistic scenario, the pedestrian can take risky decisions to cross or not in front of a vehicle. The detection of walking in the sidewalk and stopping or walking near the street is not enough to recognize that the pedestrian will cross in front of the vehicle. This thesis addresses this problem in order to provide vehicles that interact with pedestrians fundamental information to improve safety systems in search of accident prevention. The main challenge is to determine the kind of information obtained from pedestrians, which must be measured and communicated so that, based on the implementation of automatic learning strategies, the intention can be determined. In this thesis, the performance of the use of egocentric information is evaluated with data provided and generated by the pedestrian himself. Accelerations and velocities of the limbs are obtained with sensors mounted on different parts of the body. These data gives indications of the kind of activity that a pedestrian will perform when crossing or not in front of a vehicle. However, this approach has some disadvantages, especially because all pedestrians approaching the vehicle must be instrumented. Although today it is possible to rely on smartphones or wristbands, these devices do not always have the ability to communicate effectively with a vehicle. The cameras and sensors that all intelligent vehicles already have, allow to replace the information provided by the sensors mounted on pedestrians, extracting dynamic information through the processing of images. For this, a virtual skeleton of the body of the person in the line of sight of the vehicle is extracted and several consecutive pictures of the video are processed. In this way, it is demonstrated that the quality of the dynamic information extracted by this means is comparable with the information provided by the sensors mounted on people. With this information, an analysis of the performance of intention estimation algorithms based on neural networks is presented. The results demonstrate that the objective of determining the intention of a person crossing in front of a vehicle is possible to achieve and to do it in a reliable way before diverse and real trafic situations.

La motivación de esta tesis consistió en investigar el empleo de sistemas visuales monoculares en ambientes subacuáticos e implementar soluciones novedosas a los problemas complejos que en tales ambientes se presentan. Algunos de los principales aportes de este trabajo son: el desarrollo de algoritmos para la navegación en ambientes altamente auto-símiles, la implementación de un sistema monocular SLAM (Simultaneous localization and Mapping) denso orientado a su uso en ambientes subacuáticos, el desarrollo de una metodología robusta para la exploración retorno y revisita basada en SLAM, la implementación de un filtro de onda cáustica para ambientes tridimensionales. La validez de los resultados obtenidos teóricamente se verificó experimentalmente en ambientes subacuáticos controlados. / The motivation of this thesis consisted in researching the use of visual-monocular systems in underwater environments and to implement novel solutions to the complex problems that arise in such scenes. Some of the main contributions of this work are: the development of algorithms for navigation in highly self-similar scenes, the implementation of a dense monocular SLAM system (Simultaneous localization and Mapping) developed to be used in underwater scenes, the development of a robust methodology for exploration, return and revisiting based on SLAM, the implementation of a caustic wave filter for tridimentional environments. The validity of the obtained results were verified experimentally in controlled underwater environments.

La presente tesis tiene como objetivo definir el tipo de vehículo eléctrico adecuado para los requerimientos de un usuario privado típico de Lima Metropolitana y determinar las principales características de los sistemas técnicos que debe utilizar el mismo. La presente tesis consta de tres partes. En la primera parte se realiza una descripción de los tipos de vehículos híbridos y vehículos eléctricos. Se da a conocer los componentes que caracterizan a estos vehículos y se define los componentes principales; rectificador y convertidor AC/DC, sistema de almacenamiento, inversor DC/AC, sistema de propulsión, sistema de transmisión. En la segunda parte de la tesis, se da a conocer los vehículos ligeros más vendidos y en consecuencia, los más utilizados en Lima Metropolitana; Toyota Yaris y Kia Rio. Además, se definen las características del ciclo de conducción en Lima Metropolitana en base a datos levantados. Obteniendo velocidades promedio de en horas de la mañana, entre 9:00 am y 11:00 am, realizando recorridos promedio de en periodos de 15 minutos. Se realizan encuestas a usuarios de vehículos dedicados a gasolina y diesel, determinando un promedio de recorrido diario de. Se propone que el vehículo eléctrico debe tener una autonomía mínima de diarios. En la tercera y última parte de la tesis, se definen las características técnicas de los componentes del vehículo eléctrico para uso en Lima Metropolitana. Dicho vehículo eléctrico debe contar con un mínimo de potencia y la capacidad de almacenamiento de las baterías debe ser, para cumplir con los requerimientos de los usuarios. Se selecciona un motor eléctrico de potencia y un pack de baterías de iones de litio de dicha selección se realiza en base al peso bruto de un vehículo ligero. Finalmente, se elabora una comparación de costos del uso de un vehículo eléctrico y un vehículo dedicado a gasolina, para un recorrido anual. Se determina que el vehículo eléctrico demanda Nuevos Soles anuales para recorrer y el vehículo dedicado a gasolina demanda Nuevos Soles anuales para el mismo recorrido.

Ocean pollution and contamination of the water are serious problems because of its rapid increase and spread, having a negative effect on people, animals and the environment. Due to this, new technologies to monitor and measure environmental parameters are being developed. Remotely Operated Underwater Vehicles (ROVs) have become a commonly used robotic platform in oceanographic monitoring and analysis. The ROVBWSTI, designed by Fraunhofer IOSB-AST Institute, is an underwater modular vehicle capable of fulfilling numerous tasks, especially in the area of environmental sensoring. The motion of the ROV is commanded through a joypad controller, and functional requirements of autonomy are not implemented yet. Motivated by this fact, this master thesis focuses on the modelling of the dynamics of the remotely operated vehicle, considering its motion, existing ocean currents, effects of gravitation and buoyancy. Moreover, the concrete effect of the thrusters on the ROV is analysed and identified. Furthermore, the detailed identification of the dynamic and hydrodynamic parameters required in the model is considered, based on empirical estimations, computational methods and experimental tests. The obtained approach is simulated and optimized, using real motion trials as a reference. After the successful modelling, the design of an essential control system that includes set-point regulation and waypoint tracking is performed and simulated. As a result, it obtains an accurate dynamic model of the remotely operated vehicle that was successfully simulated and compared with real motion tests. On the other hand, the proposed control system applied to the model adequately achieves its purpose of regulation and way point tracking that allows the autonomy of the vehicle. / Tesis

El presente trabajo tuvo como objetivo el diseño de un Vehículo Aéreo no Tripulado (VANT) de tipo multirotor con capacidad de carga de hasta un kilogramo - que puede representar una cámara o sensores para el monitoreo de una variable en específico. En la primera parte se hizo una revisión de la bibliografía y estado del arte de los sistemas aéreos no tripulados. Luego, se procedió a definir los requisitos para el diseño de la unidad. Debido a que el desarrollo de estos equipos es reciente, no existen publicaciones o libros que detallen una metodología para la selección de los componentes, por lo que en esta tesis se diseñó e implementó una propia que permitió seleccionar el sistema de propulsión óptimo que incluye los motores, las hélices y las baterías. En la siguiente etapa se diseñó la estructura para alojar a todos los componentes del VANT. Se realizó una simulación de las cargas para evaluar la resistencia, aerodinámica y vibraciones del VANT mediante un software de elementos. Los resultados fueron positivos, por lo que se puede asegurar un correcto funcionamiento ante una futura implementación. Finalmente, el resultado de este trabajo culminó con una lista de componentes, planos y un presupuesto de alrededor de $6300 en los que se incluye los costos de materiales, diseño de ingeniería y manufactura. El VANT diseñado tiene como dimensiones generales 1014x1007x200 mm, tiene un peso de alrededor de los 7.5 kg y está en capacidad transportar consigo una carga de un kilogramo con vientos de hasta 8 m/s.

PERUNATOR es un vehículo ecológico para la práctica deportiva de aventura en zonas de desierto -sin motor- que tiene por objetivo contribuir con la mejora de la calidad de la vida de Ias personas proporcionando espacios destinados al "ocio y tiempos libres” (recreación, entretenimiento y diversión) los cuales son necesarios para un adecuado desarrollo de la sociedad, El diseño industrial contribuye en este sentido a través de la investigación y desarrollo (I+D) aportando con el diseño de una nueva práctica deportiva de aventura concebida desde un enfoque bio-psico-socio-cultural, geográfico y tecnológico. De esta manera se planteó en un inicio la hipótesis siguiente: Es factible mediante el Diseño Industrial el desarrollo de un vehículo para la práctica deportiva de aventura en determinadas zonas geográficas del Perú, que al mismo tiempo contribuya al cuidado ambiental de las mismas y promueva una mejora de la calidad de vida de sus practicantes. Para ello fue necesario en la presenta investigación aplicar un enfoque interdisciplinario y una visión holística. El resultado final ha sido la concepción del vehículo PERUNATOR el cual es un vehículo monoplaza, rodante cuyo chasis es de tipo tubular, esta estructura vista de perfil tiene una forma ovoidal y cuenta con un sistema de propulsión de vela o kite de tracción, el cual permite aprovechar las fuerzas de los vientos para navegar a través de las diversas superficies terrestres. Además este sistema de propulsión permite realizar al vehículo diversas maniobras y/o piruetas acrobáticas como: dar grandes saltos, dar giros tipo loop de 360° en dirección frontal e inclinar el vehículo lateralmente. Es este sentido el movimiento principal es la pirueta loop, el cual se realiza gracias a un sistema de retracción de la rueda delantera que permite iniciar un efecto garrocha y rodar hasta recuperar su posición inicial. El vehículo es controlado a través de un sistema denominado “tapabarro-dirección” el cual se encuentra ubicado a cada lado del puesto del piloto. Este sistema enrolla o desenrolla las líneas del vuelo del kite a través de unos “disco de dirección” los cuales sirven para deformar la vela lateralmente o cambiar su ángulo de ataque y con ella dirigir y controlar su vehículo. Asimismo se cuenta con sistemas importantes como: el de emergencia para la liberación de vela y todos los sistemas de seguridad del piloto (respaldo corrugado giratorio para generar giros más súbitos y mayor confortabilidad del conductor, una pechera-collarín para proteger el cuello del piloto de posibles impactos traseros y frontales). Por último PERUNATOR es desmontable y plegable para reducir su tamaño y facilitar su transporte.

Actualmente se poseen distintos sistemas de seguridad en edificios, donde el acceso vehicular es realizado manualmente por medio de personal del edificio. Este método da lugar a esperas cuando se tiene un visitante y se tiene que autorizar su entrada, ya que se tiene que contactar con el personal para confirmar. Asimismo, para los residentes en ciertos casos puede ser un inconveniente perder su llave de acceso. La propuesta de este trabajo es la creación de un software de reconocimiento de placas vehiculares el cual será de ayuda a los sistemas de control de acceso utilizados en edificios. El software intentará automatizar el proceso de acceso de residentes y visitantes autorizados por medio de acceso basado en reconocimiento visual de la placa vehicular. En el mundo son usados sistemas de reconocimiento de placas vehiculares que apoyan en labores de vigilancia, parqueo inteligente y control de tráfico. El uso de estos sistemas es impulsado por los gobiernos que los usan, difundiendo el desarrollo a través de inversiones tecnológicas o por empresas que ofrecen el servicio, sin embargo, por ejemplo en nuestro país, aún no se tiene un sistema de este tipo que funcione adecuadamente, esto podría ser por diferentes motivos, donde el más característico es el poco control sobre la norma del uso de las placas de autos. En ese sentido nuestra propuesta se restringirá al uso del sistema dentro de un ambiente controlado como el acceso a un edificio por parte de residentes y visitantes autorizados. El principal problema que se abordará en el presente trabajo es el referido a la detección automática de la placa vehicular del sistema peruano de placas vehiculares, lo cual implica realizar un pre-procesamiento de la imagen el cual incluye la binarización y detección de bordes de la imagen, y finalmente la segmentación (detección) de la placa. Una vez detectada la placa, esta puede ser procesada por un sistema de reconocimiento óptico de caracteres (OCR). Lo que se pretende es desarrollar un método que extraiga la placa de los automóviles, teniendo como espacio de aplicación controlado el acceso vehicular de un edificio, considerando las características de las placas de autos nacionales además de los factores de error presentes en el entorno peruano.

El presente trabajo presenta una propuesta para el desarrollo de un vehículo submarino autónomo que ayude a las embarcaciones dedicadas a la pesca de anchoveta a estimar el porcentaje de especies juveniles bajo sus redes para así ayudar a la conservación de la especie. Actualmente, en el Perú, la captura de ejemplares pequeños es sancionada con una multa que es proporcional al volumen de pesca que infringe la norma. Por este motivo, se desea que el proyecto propuesto resulte más económico que el pago de las multas, y así ser considerado como una alternativa atractiva por las empresas pesqueras. Se inicia el trabajo presentando en el capítulo 1 la descripción de la problemática. Además, se detalla la normativa presente en el país para la regulación de la pesca de anchoveta. En el capítulo 2, se presenta el concepto que solucionará la problemática expuesta. También, se describen los requerimientos que debe cumplir el sistema mecatrónico para dar solución a la problemática. En el capítulo 3, se describe el sistema mecatrónico propuesto y se detalla su funcionamiento. Además, se presenta y describe las características de los sensores, actuadores y demás componentes que lo integran. Por otro lado, se presentan los planos mecánicos y diagramas esquemáticos del sistema, así como también se da una breve descripción de su funcionamiento dentro del sistema. Por último, se presenta y describe el diagrama de flujo del control del sistema mecatrónico y se describe. En el capítulo 4, se presenta el presupuesto requerido para la implementación del sistema mecatrónico, el cual es avalado por proformas que son adjuntadas en los anexos. Finalmente, en el capítulo 5, se presentan las conclusiones respecto al trabajo realizado.

El presente proyecto de tesis se realiza con el objetivo de lograr un sistema de comunicación con tecnología inalámbrica para poder supervisar en tiempo real y diagnosticar, en caso de avería, a los vehículos que se encuentran trabajando dentro de la mina de tajo abierto en Cuajone. Esto ayudará a solucionar los problemas de comunicación entre los vehículos y operadores del centro de monitoreo, así como también poder controlar las acciones de la maquinaria de la mina y poder gestionarlos eficientemente para obtener su máxima producción. El sistema de comunicación que se planteará se divide en dos etapas que son completamente independientes. En la etapa 1: se cubrirá el estudio de cobertura del área de la mina, el dimensionamiento y planificación de la red para poder abarcar la mayor parte de la zona de trabajo dentro de la mina. Luego, en la etapa 2 se efectuará el estudio de mercado de los equipos GPS, su configuración e integración con una plataforma para la supervisión y control de los vehículos, y el personal que trabaja dentro de la mina. En la etapa 1 la red de comunicación se dimensionó con la red celular como la red principal y a la red satelital como respaldo para ocasiones donde haya una zona sin cobertura celular. De esta manera se estaría cubriendo toda el área de la mina para que haya una comunicación continua en tiempo real. En la etapa 2 para la elección del equipo GPS, que usarán los vehículos, se buscó equipos que puedan soportar la red celular y la satelital, estos deben tener la capacidad de poder transmitir como parámetros principales la posición, la velocidad y el odómetro. Por otro lado, para el personal que se encuentra en las zonas de trabajo se usó un equipo GPS más pequeño y estos transmiten como mínimo su posición. Estos dos equipos GPS se deben configurar para que puedan reportar a una misma plataforma (centro de control). Así supervisar y controlar lo que sucede en la mina. Adicionalmente, el personal podrá hacer uso del Internet en las zonas de cobertura para casos que así lo requieran. Finalmente, se realizó la propuesta económica de todo el sistema, los equipos y los materiales que se utilizarán.