Ciencias con mención en Ingeniería Mecatrónica
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Item Propuesta conceptual de una silla de ruedas teleoperada para niños con discapacidad física motriz(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2023-02-20) Manrique Gómez, Kenzo Nicolas; Elías Giordano, Dante ÁngelEn el presente trabajo de investigación se realizó el diseño conceptual de una silla de ruedas teleoperada para niños con discapacidad física motriz entre los 6 y 12 años. El diseño planteado de la silla de ruedas teleoperada posee dos modalidades, conducción manual y remota por medio de un dispositivo móvil. Además, el paciente tiene la posibilidad de realizar sus necesidades higiénicas con mayor facilidad y comodidad desde la propia silla de ruedas, ubicando la silla sobre el inodoro. Primero, se realizó un marco teórico donde se identificó la situación actual de los niños con discapacidad física motriz y las diversas enfermedades que afrontan. Posteriormente, se realizó un análisis del estado del arte para comparar las tecnologías existentes, y en base a estas y a los requisitos de usuario, se identificaron los requisitos de diseño. Con esta información se definió las principales funciones y subfunciones del sistema, así como los componentes requeridos para su correcto funcionamiento por medio de una solución óptima a la problemática. Por último, para explicar el funcionamiento del sistema mecatrónico diseñado se presentó los diagramas de arquitectura mecatrónica y dominio eléctrico electrónico en base a la solución óptima seleccionada, así como un primer bosquejo técnico del sistema físico y, un diagrama de operaciones general que describe la lógica y secuencia del sistema diseñado.Item Estudio para el desarrollo de una prótesis de la articulación del codo con activación híbrida(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2022-10-17) Pérez Oscátegui, Joel; Mio Zaldívar, Renato AlonsoEl presente trabajo de investigación tiene como objetivo diseñar conceptualmente una prótesis de codo con activación híbrida para personas con un nivel de amputación del brazo por encima del codo, lo cual consiste en integrar los métodos de actuación eléctrica y accionamiento por los movimientos del cuerpo. Ello se realiza con el fin de aprovechar y fusionar sus ventajas para lograr un precedente en el campo de investigación de las prótesis transhumerales híbridas, el cual no ha sido investigado debidamente en comparación con el aumento de casos de amputaciones transhumerales. Este trabajo realizará un estudio al estado del arte de distintas prótesis transhumerales, las cuales se usarán de referencia al momento de generar conceptos de solución. Estas soluciones cumplirán con los requerimientos y estructura de funciones planteados previamente. Además, las soluciones serán evaluadas de manera económica y técnica a fin de llegar a una solución óptima. Para terminar, se llega a un diseño conceptual óptimo que logra la sinergia de ambos modos de actuación y permite un control moderado de los movimientos de flexoextensión del codo protésico. En conclusión, se realiza un diseño conceptual de la prótesis de la articulación del codo que realiza los movimientos de flexoextensión fusionando los métodos de actuación descritos y que funciona como apoyo de los miembros remanentes. Asimismo, se logra integrar el control mioeléctrico que permite corregir los movimientos accionados por el cuerpo, con la ventaja de no usar constantemente los actuadores y con ello se reduce el peso de los actuadores y la batería respecto a una prótesis puramente mioeléctrica.Item Propuesta conceptual en el diseño de una silla de ruedas con sistema de posicionamiento bípedo para personas parapléjicas(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2022-09-14) Carretero Karretero, Camilo Marcelo; Elías Giordano, Dante ÁngelEl presente trabajo de investigación detalla el procedimiento realizado para desarrollar una propuesta de diseño conceptual de una silla de ruedas con posicionamiento bípedo para personas parapléjicas. Utilizando la metodología VDI 2221 de la Norma Alemana se realizó el proceso de investigación, planteamiento y selección necesaria para obtener el diseño conceptual. Se inició con el planteamiento de la problemática y dificultades que tienen las personas parapléjicas al realizar actividades comunes que no tendría una persona que puede pararse, seguido del estado del arte respectivo para recabar información de dispositivos e investigaciones previas relacionadas al desarrollo o diseño de sillas de ruedas bipedestadoras o similares que simulen el movimiento de una persona al levantarse y mantener dicha posición, así como de la biofísica del ser humano que deberá tomarse en cuenta para el desarrollo del dispositivo. Con la información recabada se detallaron los requerimientos del dispositivo como geometría, peso o dinámica, junto con la estructura de funciones para controlar, energizar o realizar movimientos mecánicos que deberá seguir el dispositivo. Con ello, se realizó la búsqueda de actuadores tal como el actuador lineal, sensores de voltaje para la batería y otros dispositivos necesarios para desarrollar las matrices morfológicas que distinguen cada propuesta de solución. Destacando el uso de un actuador lineal eléctrico que logrará soportar todo el peso durante el movimiento, el cual junto con un acelerómetro permitirán un mayor control y suavidad a la hora del movimiento del usuario durante el cambio de posición. Finalmente, se detalló cada una de las propuestas de solución, de las cuales se hizo una evaluación técnica y económica evaluando complejidad, facilidad de uso, ergonomía y costes para obtener una propuesta ganadora. Siendo esta propuesta mejorada y detallada en mayor profundidad en sus uniones, distribución de piezas y componentes para obtener el diseño conceptual que cumpla adecuadamente con los requerimientos y funcionamiento esperado del dispositivo.Item Diseño conceptual de máquina automática para lavar manzanas(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2022-08-03) Soto Carrión, Melany Koral; Oscanoa Fernández, Héctor HugoActualmente, la capacidad de las máquinas comerciales disponibles en el mercado mundial para el procesamiento primario de manzanas no es compatible con la escala de producción de las empresas peruanas mayoristas distribuidoras de manzanas. Así pues, las máquinas comerciales para lavado y secado de manzanas usualmente tienen un procesamiento mayor o igual a 10tn/h. En cambio, empresas peruanas mayoristas como Teófila y Asociados SAC solo procesan y distribuyen alrededor de 3 toneladas al día. En consecuencia, muchas empresas peruanas prefieren omitir el procesamiento primario de estas frutas. La presente investigación propone el diseño conceptual de una máquina automática de lavado de manzanas con capacidad de 60 kg y procesamiento de 3000 manzanas en una hora, adecuada para la producción peruana. De acuerdo con las metodologías de diseño mecatrónico (VDI 2206) y de diseño de sistemas técnicos y productos (VDI 2221), este documento analiza y compara sistemas automáticos de lavado; detalla las características de las variedades de manzana Delicia, Winter e Israel y presenta el diseño conceptual de una máquina automática para lavar manzanas, incluyendo el diseño de la interfaz de usuario.Item Diseño preliminar de dispositivo mecatrónico para mejorar habilidades de lógica y motrices en niños de 5 a 8 años de edad(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2022-02-08) Solís Valcárcel, Ingrid Gabriela; Oscanoa Fernández, Héctor HugoLos primeros años de la educación del hombre son de suma importancia y, claramente, la forma en la que se imparte tiene consecuencias en los resultados. Países líderes en modelos educativos, como Finlandia, brindan especial atención a la enseñanza mediante actividades lúdicas e involucran a sus estudiantes en un entorno tecnológico que ofrece herramientas para desarrollar sus habilidades. Este modelo ha generado muy buenos resultados que se evidencian en la mínima brecha de aprendizaje entre estudiantes. En el Perú, los resultados nacionales de las evaluaciones censales no son muy alentadores, pues menos del 40% de los estudiantes del 4° de primaria evaluados alcanzan un nivel satisfactorio de aprendizaje. En este contexto, entendiendo la importancia de la educación durante los primeros años, el presente trabajo de investigación tiene como objetivo diseñar un dispositivo mecatrónico que promueva habilidades lógicas y motrices en niños de 5 a 8 años. El dispositivo propuesto consta de dos partes: Robot Base y Parte Extraíble, comunicados entre sí de forma inalámbrica. El primero es un robot de tracción diferencial cuyo propósito es desarrollar habilidades lógicas. El segundo es un robot esférico que promueve habilidades motrices principalmente y se ubica al interior de Robot Base. Ambos interactúan con el usuario por medio de una aplicación con la que se pueden ejecutar cuatro actividades: “Guíalo”, “Pásalo”, “Actúa rápido” y “Encuéntralo”. La primera se realiza con Robot Base donde este se desplaza de acuerdo a la secuencia ingresada por el usuario. Tanto la segunda, tercera y cuarta actividad se realizan con Parte Extraíble principalmente; sin embargo, existe interacción con Robot Base durante estas. “Pásalo” es una actividad grupal donde Parte Extraíble es pasado por cada integrante hasta que una alarma suene indicando el fin de la ronda. “Actúa rápido” es una actividad individual donde el usuario tendrá que reproducir las instrucciones dadas por el robot en el menor tiempo posible: gira, agita, grita, presiona. Finalmente, “Encuéntralo” permite jugar a las escondidas, donde el objeto a esconder es Parte Extraíble.Item Diseño preliminar de un sistema automático para el cerrado, etiquetado y almacenamiento de envases clamshell (125g) con arándanos(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-12-06) León Torres, José Carlos; Coasaca Apaza, César ErnestoDurante los últimos años hay una tendencia en el consumo de arándanos en países extranjeros tales como China, Estados Unidos y Chile. Este consumo incentiva a industrias peruanas a ingresar a este mercado. Sin embargo, no existen muchas máquinas que realicen varios procesos en la elaboración del producto. En este trabajo, se presenta el diseño preliminar de una máquina mecatrónica, el cual permite la automatización de los procesos de cerrado, etiquetado y el almacenamiento de los envases clamshell en cajas de cartón. Las materias que se deben ingresar a la máquina son envases clamshell (125g) abiertos con arándanos, cinta de etiquetas y cajas de cartón vacías, y como producto final se obtiene la caja de cartón con doce envases clamshell etiquetados. La máquina consta principalmente de fajas transportadoras, una barra curvada, un sistema de rodillos y pistones neumáticos. Las fajas se utilizan para transportar los envases clamshell desde el proceso de cerrado hasta el proceso de almacenamiento. El proceso de cerrado utiliza una barra curvada, la cual permite que la tapa del envase ajuste con el envase para cerrarlo. En el proceso de etiquetado se utilizan un sistema de rodillos para mantener la cinta de etiquetas adhesivas tensada y mediante el uso de una cuña despegar la etiqueta y adherirla al envase. Finalmente para el proceso de almacenamiento, se utilizan pistones neumáticos para empujar los envases y poder almacenarlas en una caja de cartón. El cambio de etiquetas es manual, el ingreso de envases clamshell y cajas de cartón pueden ser ingresados de manera manual o colocar un faja transportadora para suministrar estos materiales.Item Diseño de sistema automático de clasificación de paltas por visión artificial(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-10-06) Alarcón Marín, Rósalym Liliana; Crisóstomo Romero, Pedro MoisésEl sector agrario del Perú ha demostrado un gran crecimiento en las exportaciones de frutas y uno de los productos con mayor remuneración en ventas ha sido la palta, en especial la palta Hass. Esta variedad presenta un alto valor nutritivo y es capaz de resistir trayectos largos sin madurar completamente. La agricultura en el Perú sigue usando métodos de inspección manual y visual, que no son eficientes pues requieren de personal calificado, tiempos prolongados, poco exactos y puede llegar a dañar la fruta. Además, los pequeños y medianos agricultores no cuentan con el capital suficiente para acceder a máquinas industriales, por lo que se ven obligados a vender sus productos a acopiadores. La presente tesis, propone el diseño de una máquina automática para clasificar paltas de la variedad Hass por visión artificial, para el pequeño y mediano agricultor. Se detectará la madurez y dimensiones sin invadir la fruta para un procesamiento mínimo de 500 kg/h. El diseño final se logra con la debida investigación de publicaciones tanto para la estructura de la máquina como para la metodología de procesamiento de imágenes. Luego de una comparación económica y técnica se halla el diseño óptimo capaz de cumplir con los objetivos propuestos.Item Diseño de un sistema buffer para incrementar la capacidad de piezas transportadas por un robotino festo en el laboratorio de automatización de la carrera de ingeniería industrial(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-09-15) Ruiz Navarro, José Alonso; Portella Delgado, Jhon Manuel; Cabrera Donayre, Rony MartinEl siguiente trabajo presenta la aplicación de la metodología VDI 2206 para el diseño de un sistema buffer para incrementar la capacidad de almacenamiento de un Robotino de la marca Festo teniendo en cuenta su aplicación dentro del laboratorio de automatización en el pabellón O. Para realizar el objetivo planteado, se realizó la búsqueda de información o estado del arte del problema. Posteriormente se planteó la lista de exigencias que debe cumplir el diseño conceptual del sistema. Se procede a abstraer el sistema como una caja negra, de la cual se aprecian solamente las entradas y salidas tanto en materia, información y energía. Luego, se realiza la estructura de funciones, en el cual el sistema es separado en diferentes subsistemas, los cuales son disgregados en funciones específicas las cuales pertenecen cada una a un subsistema. Se describen las relaciones entre dichas funciones al mostrar como la materia, información y energía “viaja” entre ellas. Una vez descrita la estructura de funciones, se plantea la matriz morfológica en la cual se muestra diferentes posibilidades para cada una de las funciones de la estructura de funciones. Realizando diferentes combinaciones de dichas posibilidades se obtiene tres diferentes conceptos de solución, los cuales son evaluados para determinar el concepto de solución óptimo.Item Diseño del chasis, dirección y sistema de propulsión eléctrica para un vehículo de la categoría prototipo enfocado en la competencia Shell Eco Marathon 2020(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-08-11) Tarazona Sáenz, Diego Marcio; Cataño Sánchez, Miguel ÁngelShell Eco-marathon es una competencia patrocinada por Shell de eficiencia energética, la marca de hidrocarburos organiza la competencia anualmente en tres ediciones principales por continente, una en Asia, otra en Europa y finalmente, en América. Los equipos que logren mayor eficiencia o, en pocas palabras, recorrer más con menos energía, son los que logran ganar las competencias o establecer récords de eficiencia. La competencia permite dos tipos de vehículos, los Prototype, que son vehículos que llevan generalmente 3 ruedas; y los Urban Concept, vehículos de 4 ruedas que tienen características similares a los autos convencionales. La motorización de estos vehículos depende de la fuente de energía, los cuales pueden ser gasolina, Diesel o etanol para motores de combustión interna; batería eléctrica o pilas de combustible de hidrógeno para motores eléctricos. La gran eficiencia lograda por vehículos de combustión interna en este tipo de competencias es alta, logrando récords como en 2004 por el equipo de Lycée La Joliverie (Francia), logrando 3410 km por litro de combustible. No obstante, estos vehículos que tienen alta eficiencia siguen emitiendo gases de efecto invernadero, por lo que la competencia comenzó a ponerle más énfasis en los prototipos eléctricos. En el año 2019, durante la competencia en el autódromo de Sonoma en California, el vehículo eléctrico de la Universidad de Illinois en la categoría Urban Concept logró 244.62 km por kilovatio hora. En la Pontificia Universidad Católica del Perú, el grupo estudiantil SEMA PUCP ha participado en 2 ocasiones, 2017 y 2018, con un vehículo prototipo de motor a combustión interna. En esta ocasión, el presente trabajo de investigación plantea el diseño de un vehículo para que el grupo Newro, grupo nuevo en la PUCP, pueda competir en Shell Eco Marathon en la categoría prototipo eléctrico.Item Propuesta conceptual de un sistema mecatrónico para la cocción y extracción de pollos a la brasa sin intervención humana(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-07-23) Gómez Cornejo, Luis Diego; Coasaca Apaza, César ErnestoEl presente trabajo de investigación tiene como objetivo principal la realización del diseño conceptual de un sistema mecatrónico que ayudará a los restaurantes de pollos a la brasa, a contar con una propuesta automatizada para la cocción y facilitar empaquetamiento de pollos, buscando realizar el empaquetamiento sin la intervención humana. Para lograr el objetivo principal, se debe determinar los factores de mercado, implementación y tecnología en relación a los hornos de pollos a la brasa. Con el diseño del horno, se busca brindar una solución que de mayor resiliencia a las pollerías frente a factores adversos como a las consecuencias producto del COVID-19. Como principal conclusión del trabajo, se logró diseñar preliminarmente un horno de pollos a la brasa, que luego de alcanzar la cocción deseada, serán extraídos automáticamente para ser llevados a una máquina empaquetadora.