Ingeniería Mecatrónica (Mag.)

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Sistema automático de estabilización para un vehículo submarino operado remotamente utilizando visión por computadora
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2013-02-20) Hidalgo Herencia, Franco; Kato Ishizawa, Gustavo
Se presenta el diseño e implementación de un vehículo submarino operado remotamente con un sistema de estabilización automático. El vehículo submarino o ROV, por sus siglas en inglés (Remotly Operated Vehicle), tiene tres grados de libertad que le permiten realizar el movimiento arriba-abajo, adelante-atrás y el giro izquierda-derecha. El sistema de estabilización permite que el ROV se mantenga enfocado a un objetivo predeterminado y pueda seguirlo gracias a técnicas de visión por computadora que determinan la distancia y orientación del objetivo y, a un controlador de lógica difusa que gobierna un sistema de propulsión a chorro direccionado por un sistema de transmisión.
Implementación de un vehículo de pruebas para el desarrollo de un sistema de estacionamiento autónomo mediante visión robótica
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2013-03-01) Osada Mochizuki, José Antonio; Kato Ishizawa, Gustavo
En el presente trabajo se muestra el desarrollo de un vehículo de pruebas que será parte de un sistema de estacionamiento automático mediante visión robótica, el cual permitiría a un vehículo real estacionarse sin la asistencia de un conductor en su interior. La visión robótica del sistema mencionado no es parte del trabajo realizado, por lo cual se simulará su funcionamiento mediante el ingreso de los parámetros requeridos para el estacionamiento del vehículo, directamente desde una computadora. Esta etapa de visión robótica está actualmente siendo desarrollada como trabajo tesis por una alumna de la Maestría de Procesamiento Digital de Señales de la PUCP. Para el presente trabajo se introducirán manualmente los datos que nos proporcionaría la etapa de visión robótica al programa de computadora. Este se encargará de generar los cálculos de la trayectoria que seguirá el vehículo de pruebas para estacionarse. Con ello se generarán las instrucciones que serán enviadas hacia el vehículo mediante un protocolo de comunicaciones inalámbrico. Finalmente el sistema electrónico implementado controlará el servomotor y el motor con caja reductora encargados de la dirección y del desplazamiento respectivamente. Un codificador incremental detectará el desplazamiento del vehículo garantizando así que el vehículo logre la trayectoria deseada. De ser implementado el sistema en un vehículo real, el proyecto plantea lograr con ello optimizar el espacio utilizado por los vehículos en las zonas de parqueo. Además también disminuir el tiempo que toma el aparcamiento del vehículo y reducir el riesgo de choque durante la maniobra.
Software for calibrating a digital image processing
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2014-05-30) Lang, Kathrin; Madrid Ruiz, Ericka Patricia; Schale, Florian
This work is about learning tool wich provides the necessary parameters for a program controlling robots of type LUKAS at the Faculty of Mechanical Engineering. The robot controlling program needs various parameters depending on its environment, like the light intensity distribution, and camera settings as exposure time and gain raw. These values have to be transmitted from the learning tool to the robot controlling software. Chapter one introduces the robots of type LUKAS which are created for the RoboCup Small Size League. Furthermore, it introduces the camera used for image processing. The second chapter explains the learning process according to Christoph UBfeller and deduces the requirements for this work. In the third chapter theoretical basics concerning image processing, wich are fundamental for this work, are explained. Chapter 4 describes the developed learning tool which is used for the learning process and generates the required parameters for the robot controlling software. In chapter five practical test with two persons are represented. The sixth and last chapter summarizes the results.
Analysis and implementation of active noise control strategies using Piezo and EAP actuators
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2015-06-09) Calderón Chavarri, Jesús Alan; Tafur Sotelo, Julio César; Sattel, Thomas
Currently noise cancellation, which affects the lives of people and in the workplace is achieved through the active noise reduction. This measure is not expensive as passive or semi active measures also permits adequate air conduction in duct ventilation systems. The system control is achieved through a suitable location of the phase in the cancelling noise signal relative to the signal primary noise. Algorithms have been developed and strategies for active noise reduction and its implementation and experimental testing on duct ventilation. The actives elements used are Piezo Actuators and EAP as speakers; Individual and collective operation of the aforementioned actuators is examined. The work was evaluated as follows: Analysis of previous research on existing algorithms for active noise reduction. Study the strategies of simulation and implementation for active noise control algorithms designed.
Diseño y construcción del subsitema electrónico para el control de un brazo robot de 5 GDL
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2015-11-25) Carrera Soria, Willy Eduardo; Tafur Sotelo, Julio César
El programa de Maestría de Ingeniería Mecatrónica de la PUCP desea contar con un brazo robot de 5GDL, teniendo a la fecha la estructura mecánica; ahora desea agregarle la parte electrónica para la enseñanza de robótica avanzada. El desarrollo del sistema experimental ha sido dividido en 3 partes en el curso Proyecto Electrónico 1 de la especialidad de Ingeniería Electrónica y está generando 3 tesis de pregrado, una ya sustentada; acá se abordan las partes más relevantes de esos trabajos: el hardware electrónico, la interface de usuario, y el control electrónico que permite la cinemática directa e inversa, así como el seguimiento de una trayectoria. Lo que se ha desarrollado en esta tesis en la parte de hardware es la selección de los motores, excitadores y sensores de posición, se ha diseñado e implementado un controlador Maestro y 5 controladores Esclavos. En la parte de software se ha desarrollado una interfaz desde una PC en Visual Basic para que se ingresen los movimientos que debe realizar cada una de sus 5 articulaciones del brazo robot, ya sea de un punto inicial a otro final, o para que describa una trayectoria. También se ha realizado la comunicación en lenguaje C entre la mencionada interfaz y el controlador maestro, y la comunicación de este último con los 5 controladores esclavos; finalmente se ha realizado un control PD en cada articulación. El brazo robot cuenta con sensores de fines de carrera y detectores de sobre corriente que cuando se activen harán que el robot detenga su movimiento para evitar cualquier accidente.
Diseño de un sistema mecatrónico para seleccionar paltas
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2016-04-20) Javier Cortéz, Julio Ernesto.; Barriga Gamarra, Eliseo Benjamín
A partir del año 2010, el Perú se encuentra en un auge de su producción agrícola y se viene colocando como uno de los principales exportadores de productos agrícolas hacia regiones como Asia, Europa y Estados Unidos de Norteamérica. Dentro de la gran variedad de productos que se viene exportando, se identificó a la palta en sus diferentes variedades como un producto que ha venido incrementando su volumen de exportación, alcanzando 179 mil millones de kilogramos, por un valor total de 303 mil millones de dólares en el 2014 [4]. Por lo que se le reconoce como un producto importante en el desarrollo del mercado agroexportador. Es sabido que el sector agroindustrial en el Perú está pasando por una etapa de crecimiento, lo que genera una mayor producción en cultivos. Este crecimiento arrastra consigo la necesidad de desarrollar la tecnología necesaria para poder alcanzar los niveles de procesamiento requeridos, en este caso de selección de paltas. Actualmente un proceso que involucra muchas de horas-hombre de trabajo, es el proceso de selección. Este proceso demanda una gran cantidad de horas debido a la falta de tecnología, ya que se viene realizando de manera manual por una gran cantidad de operarios, los cuales seleccionan las paltas de una forma cualitativa y subjetiva; por parámetros como forma, dureza superficial y color. Sin embargo, la selección no se realiza de manera cuantitativa por peso. Es por este motivo que se identificó la necesidad de mejorar el proceso de selección de las paltas según el calibre al que corresponda cada una, específicamente las del tipo “HASS” y “Fuerte”. De este modo lo que se propone es diseñar una máquina automatizada con la finalidad de disminuir considerablemente el error debido a la manipulación humana en el proceso de selección y aumentar significativamente el volumen de procesamiento, comparado con el procesamiento manual. Esta tesis está orientada al diseño en la ingeniería mecatrónica, específicamente enfocada en la automatización de procesos de selección de productos agrícolas. En esta tesis se expone el diseño de la máquina automatizada para la selección de paltas por calibre, el cual ha sido desarrollado en base a las consideraciones descritas en la Norma técnica peruana NTP 011.018 2014. La capacidad de procesamiento cumple con el objetivo de seleccionar 5000 kilogramos de paltas por hora. Adicionalmente la selección por visión artificial brinda la capacidad de automatizar todo el proceso el de selección sin intervención manual alguna, lo que significa una gran ventaja en la producción.
Diseño de un sistema mecánico eléctrico para la selección de chirimoyas
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2016-06-02) Nieto Ordaya, Hans; Barriga Gamarra, Eliseo Benjamín
La demanda de chirimoya al mercado internacional necesita de una gestión más efectiva de los recursos durante la postcosecha. Consecuentemente, la presente tesis propone el diseño de un sistema mecánico eléctrico para selección de 5tn/día de chirimoyas categoría primera ecotipo Aurora producida por la asociación de agricultores Santa Rosa de Huarochiri. Además, el proyecto comprende la elaboración de diseños de los sistemas desde el ingreso al sistema alimentador hasta la selección final del producto en el sistema seleccionador, la selección de los motores y emplea el código sanitario impuesto por el Food and Drugstore Administration (FDA) requerido por el mercado estadounidense. El diseño genera un impacto favorable en agricultores peruanos y ecuatorianos con una producción a mediana escala de chirimoyas porque cumple con seleccionar el producto adecuado y genera a largo plazo retorno en la inversión. Finalmente la presente tesis está compuesta por cuatro capítulos más la introducción, conclusiones, recomendaciones, referencias y anexos. El primer capítulo comprende el producto y sus variedades, el estado actual de la tecnología y la técnica a emplear; con lo cual se logró determinar la categoría adecuada de chirimoya a emplear en el diseño. El segundo capítulo comprende los conceptos de solución tomando como datos de entrada lo elaborado en el primer capítulo, después de la selección se llevará a cabo el desarrollo de los conceptos preliminares de los cuales se selecciona el mejor de acuerdo a una evaluación técnica y económica; con lo cual se obtuvo el diseño óptimo, que luego es analizado en el siguiente capítulo. En el tercer capítulo se presentan los resultados finales del desarrollo de la solución óptima; en la cual se determina las dimensiones de los elementos críticos como ejes; también se seleccionan los perfiles, los motores, el material que cumple con lo requerido por la FDA y los elementos de transmisión tales como sprockets y cadenas. El cuarto capítulo muestra la lista de planos junto con un análisis de costo; se logró determinar que la producción realizada por la máquina en un día triplica a la producción actual de 1.6Tn que es realizada por 10 personas en un día. Finalmente, las conclusiones muestra el cumplimiento de los objetivos.
Design and implementation of a test bech system for transfer of pressure sensor data
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2016-06-20) Fiestas Ugás, Antonio Esteban; Witte, Hartmut; Cuéllar Córdova, Francisco Fabián
Nowadays, wireless sensor devices have received wide attention across medical application areas; among them, implantable sensing devices are between the most important because of the contribution they make to healthcare and investigations. Nevertheless, the implantable sensing devices must be tested before pre-clinical or in-vivo studies are initiated and test benches are used to perform this previous tests. For this reason, this thesis presents the design and implementation of a test bench to acquire the data from an implantable sensing device that is being developed and will be used to sense the pressure within the thoracic cavity of mammals. The test bench consists on: a sealed container with two connections to increase and sense the internal pressure and is the environment where the sensor will be tested, and a wireless communication system that will acquire and process the sensor’s signal and is consisted of two principal modules that will communicate between them via radio frequency at the biomedical admitted band of 433 MHz using an implemented communication protocol. Finally, the calibration and tests on a pizoresistive pressure sensor have been performed to prove the functionality of the system and the experiments results are presented.
Diseño de un sistema mecatrónico para la selección de arándanos
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2016-06-20) Rudas Ramírez, Carlos Alberto; Barriga Gamarra, Eliseo Benjamín
El sector agrícola en el Perú está creciendo de manera constante en el especial la producción de arándanos pero hay una demanda peruana insatisfecha en las maquinarias necesarias para la automatización de los procesos, el Perú acostumbrado a la compra de maquinarias necesita de una tecnología propia y más económica siendo esto una prioridad en el sector. La presente tesis es un aporte para el desarrollo de tecnología propia en la cual se diseñó un sistema Mecatrónico que selecciona arándanos en función de su forma color y tamaño mediante sistemas mecánico-eléctrico y de procesamiento de imágenes que influyen directamente en la adecuada selección de arándanos de forma unitaria además de ello también se tuvo en consideración la velocidad de procesamiento, la dosificación adecuada por tamaños y la conservación de la textura del arándano, el diseño se desarrolló usando la metodología basada en la VDI 2221 el cual es un método morfológico generalizado para el diseño de sistema mecánicos y mecatrónicos. Finalmente en la elaboración de detalles se desarrolla se desarrolla a partir de proyecto definitivo obtenido desde la metodología VDI 2221, obteniendo la documentación necesaria del diseño para la fabricación y selección de cada una de las piezas, finalmente en el análisis de costos se determinó el valor de la construcción del sistema Mecatrónico obteniendo un valor de 10574 dólares americanos el cual se vuelve económicamente atractivo para los agroexportadores nacionales.
Mechanical bearings with tunable compliance after biological role model of blood sinus hairs
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2016-06-20) Ingaroca Quispe, Jorge Luis; Helbig, Thomas; Alencastre Miranda, Jorge Hernán
In follicle sinus complex of sinus hairs, two blood vessels seem to have a prominent function. Up to date, their biological role is unknown, however, hypothesis suggest that they are used as hydraulical bearing for the hair which is used to change the stiffness and compliance of the fixation depending on the application. Because of the size of the structures of interest experiments at the living object to clarify the biological role are not possible so far. Therefore, mechatronic approaches can help to investigate advantages and possibilities of a bearing with tunable compliance. Thus, in the current thesis, it is develop a mathematical modeling, multi-body simulation and a mechatronic demonstrator of a swinging rod in a bearing with tunable compliance. The tunable compliance of the system was inspired of Jack Spring principle of work, which change the compliance by decreasing the number of active coils.
Diseño del sistema de control de un brazo robótico de asistencia a personas discapacitadas
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2016-06-20) Achic Alarcón, Fred Solio; Cuéllar Córdova, Francisco Fabián
La presente tesis tiene por finalidad el diseño de un sistema para comandar un brazo robótico de asistencia que estará montado sobre una silla de ruedas automatizada, y cuya operación será por medio de señales EEG, con el objetivo de asistir a pacientes postrados con limitaciones de discapacidad muscular en miembros superiores, esclerosis lateral amiotrófica, lesión de la médula espinal, entre otros. El trabajo se enfoca en la implementación de un sistema basado en el procesamiento de señales cerebrales producto de estímulos visuales modulados a frecuencias específicas, con las cuales será posible clasificar y definir comandos de movimientos básicos sobre el brazo robótico. Todo ello con el objetivo de reducir fatigas mentales producto del uso de otras técnicas, como las cognitivas, que requieren mayor esfuerzo de concentración y muchas horas de entrenamiento previo para su correcto funcionamiento. Así mismo, la investigación muestra los criterios para la implementación del sistema de generación de estímulos visuales y resultados de los experimentos durante la adquisición, el procesamiento y clasificación de las señales recolectadas a partir de un dispositivo BCI portátil, con características limitadas en precisión y ancho de banda.
Implementation of a triboelectrical workstation for the investigation of the influence of electrical current on the tribological properties of thin films
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2016-06-20) Yupanqui Aliaga, Edson Igor; Ströhla, Tom; Rumiche Zapata, Francisco Aurelio
Con el fin de hacer que las máquinas, circuitos electrónicos o contactos eléctricos para diversas aplicaciones, funcionen correctamente; es necesario conocer sus características. La mayoría de las máquinas desarrolladas o dispositivos electrónicos están formados por varios componentes que están interconectados. Cuando estos componentes interactúan entre sí o con el medio ambiente, están sometidos a estrés, fricción y desgaste. Por lo tanto, se requiere predecir el comportamiento de estos materiales cuando están sometidos a fricción y desgaste para así tener una interpretación adecuada de lo que ocurre en estos puntos de contacto. La presente tesis se centra en la caracterización de materiales por medio de un sistema tribológico basado en un "punto plano-contacto", donde una bola estacionaria hace de punto y el material de muestra se hace oscilar debajo. Con este sistema es posible determinar el valor de la fuerza tangencial y la fuerza normal, y a partir de estos dos, se puede calcular el coeficiente de fricción. Además, apoyamos el análisis de materiales mediante una caracterización eléctrica en paralelo durante el experimento. Para este propósito, una corriente se inyecta en la muestra. Luego, la caída de tensión y la corriente son medidas y con estos datos, la resistencia eléctrica se puede determinar. El sistema de medición está controlado por un ordenador central que usa LabVIEW y los datos medidos son almacenados para su posterior análisis.
Diseño del sistema de comando de una silla de ruedas motorizada mediante movimientos cervicales
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2016-06-20) Montero Fernández, Jhon Ezrad; Cuéllar Córdova, Francisco Fabián
En el mundo existen alrededor de mil millones de personas con algún tipo de discapacidad según lo indica la Organización Mundial de la Salud (World Healt Organization - WHO). Como respuesta a esta necesidad existe una línea de investigación orientada a la salud (física y emocional) que cada vez cobra mayor interés. El presente trabajo sigue esta línea de investigación y propone una integración de un sistema mecatrónico que permita el libre traslado de un lugar a otro a personas que tengan impedimento para el uso de brazos y piernas, y sin necesidad de la ayuda de una segunda persona. Esta solución es basada en un algoritmo que interpreta los movimientos cervicales y los traduce a órdenes de movimiento para una silla de ruedas motorizada, que cuenta además con sensores de obstáculos para facilitar la navegación del usuario; y tiene como propósito generar un sentimiento de autosuficiencia que repercuta positivamente en su salud. Finalmente se presentarán los resultados obtenidos durante la etapa de experimentación que valide la propuesta planteada.
Estudio de un sistema de visión para control de pesos y tamaño de racimos de uva de mesa
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2016-06-20) Basilio Vela, Oscar André; Tafur Sotelo, Julio César
El presente estudio tiene como objetivo determinar la viabilidad del uso de redes neuronales y sistema de visión para la determinación de peso y tamaño de racimo de uva así como la lógica de control de la maquina a controlar. Desde el año 2000, el Perú empezó a exportar una gran cantidad de uvas de mesa al mercado norteamericano, siendo la uva la tercera fruta con mayor popularidad en este mercado. La uva de mesa presenta una gran potencialidad en el mercado Norteamericano, debido a que presenta un crecimiento acelerado en el volumen de exportaciones los últimos 5 años, posicionándolo como el tercer país que brinda uva de mesa a este mercado. En el año 2015 la exportación de Uvas se incrementó en 8% en el 2015 alcanzando los U$ 692 millones pasando a ser el primer producto de exportación Peruano por encima del Café y los Espárragos. A USA se exportó por U$ 202 millones superior a los U$ 121 millones vendidos en el 2014. Holanda U$ 89 millones (13% del total). Sigue China y Hong Kong con U$ 86 y U$ 77 millones respectivamente. El crecimiento del sector agrícola específicamente de las uvas de mesa en el Perú está generando una mayor producción de racimos, este crecimiento conlleva a un mayor nivel en los procesos que involucran la cosecha y el control por peso de los racimos de uva de mesa. Estos procesos actualmente se desarrollan de una manera manual. Uno de los factores importantes para poder clasificar las uvas de mesa es el peso del racimo, el cual permita clasificarlas en tres categorías distintas de uva según su calibre basada en la norma técnica peruana NTP 011.012-2005 [1]. Por estos motivos, se requiere un sistema mediante el cual se extraiga de manera automatizada el peso del racimo de uva. En este estudio se propuso diseñar algoritmos de control y visión que permitan controlar un sistema automatizado para lograr disminuir el error debido al trabajo manual, y aumentar el volumen de procesamiento de los racimos de uva. Se procedió a abordar la solución a esta problemática utilizando técnicas del campo de visión por computadora. Un sistema de visión, comprende la selección del sistema de iluminación, así como la selección de la cámara de video las cuales deben garantizar una buena captura de la imagen del racimo de uva. La etapa de preprocesamiento permitirá realzar problemas de ruido que se presenten al momento de la captura de la imagen para poder continuar con una segmentación de la imagen y de esta forma realizar la toma de decisiones en la cual se utilizara una red neuronal artificial para poder determinar los pesos de los racimos de uva a partir de las imágenes. Adicionalmente se realizó el programa del controlador de procesos para un sistema mecánico-eléctrico, seleccionador de productos agrícolas, en esta etapa se seleccionó el controlador y se realizó la lógica de control de todo el sistema mecánico-eléctrico. Para la síntesis de los controladores de visión y del sistema mecánico-eléctrico, se utilizó un protocolo de comunicación que permitió realizar la configuración maestroesclavo entre el sistema de visión y el de control respectivamente. La validez de la lógica de control en el controlador de procesos fue corroborado mediante pruebas en un sistema mecánico-eléctrico para la selección de productos agrícolas que se encuentra en el laboratorio de Oleohidráulica y Neumática de la Sección de Ingeniería Mecánica de la Pontificia Universidad Católica del Perú (PUCP).
Diseño mecánico-eléctrico de una máquina mecatrónica para seleccionar uvas de mesa
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2016-06-21) Jo Laurent, Renzo; Barriga Gamarra, Eliseo Benjamín
El continuo aumento de la exportación de uvas de mesa en el Perú lleva a implementar nuevas técnicas y mejoras en la cadena de producción con el fin de cubrir la demanda externa. Uno de los procesos más críticos es la selección, la cual se realiza manualmente según parámetros específicos para cada región de destino y relacionados al color, tamaño, forma de las bayas así como en el peso del racimo. En este trabajo se presenta el diseño mecánico-eléctrico de una máquina mecatrónica, que junto con un sistema de visión y control realizado en el trabajo de tesis “Estudio de un sistema para el control de tamaño y peso de uva de mesa” por el Ing. André Basilio Vela, permite la automatización en la selección de uvas de mesa Red Globe por tamaño y peso a una capacidad máxima de procesamiento de 200 kg/hr. El diseño realizado tiene como finalidad poder ser fabricado en un trabajo futuro para evaluar su eficiencia y eficacia real y aumentar la capacidad de producción de la máquina. La máquina consta principalmente de una mesa transportadora, un módulo de selección por visión y un módulo de separación. La mesa transportadora utiliza un motorreductor para dar el giro a una faja transportadora de uvas de mesa ingresadas por un operario; se utiliza aire comprimido para la remoción de gotas de agua que se encuentren en la superficie de la uva de mesa accionada por un sensor de proximidad, el módulo de selección por computadora identifica que producto cumple las condiciones físicas de tamaño y peso mínimo; y el módulo de separación utiliza básicamente un pistón neumático para remover de la mesa transportadora las uvas rechazadas previamente por el sistema de visión y ser trasladadas por gravedad a una zona de descarga manual que amortigua la caída. Las uvas seleccionadas también se descargan manualmente y al final de la faja transportadora. Por último, las condiciones de selección son ingresadas a través de una interfaz Hombre-Máquina. Se incluye como elementos de seguridad protectores mecánicos para los componentes móviles de la máquina y elementos de protección eléctricos. Se consideró también temas de ergonomía básica en el diseño de la mesa transportadora y en la ubicación tanto de la caja de mando como en la de interfaz Hombre-Máquina. El costo total estimado correspondiente a la fabricación de la maquina sin incluir la adquisición de los equipos del sistema de visión es S/48,675.00.
Investigations on electrical conducting magnetic hybrid materials for sensor and actuator systems
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2016-06-21) Chávez Vega, Jhohan Harvey; Kaufhold, Tobias; Böhm, Valter; Rumiche Zapata, Francisco Aurelio
Scientists and engineers feel motivated in the presence of new elements or materials they cannot comprehend. That is why when a material with a new properties or behavior arises, they do the best to investigate on them until understand them and give some applications. One of these kind of moderns materials are the ferrofluids, which have a special and very different behavior when are induced under magnetic field and when not. These materials have plenty of applications nowadays. Due to their smart behaviour they are used on dampers for automobile suspensions, for measurement of fluid’s viscosities, acoustics and several more tasks. Magneto sensible elastomers (MSE) are materials that own similar properties to ferrofluids, with the substantial difference of being in solid state independently of the presence or absence of magnetic field. MSE are composed on a polymer matrix that has magnetic particles that provide them a smart behaviour under magnetic fields. For this project the magnetic particles were iron powder and certain amounts of graphite were also added to give electrical conductivity. In the current work it was fabricated several samples of MSE to study the behaviour of their electrical and mechanical properties under the effect of a magnetic field. Permanent magnets were used to induce the magnetic field on the probes and this field was changed by moving the magnets away and close to the probes through a motorized positioning machine. The results obtained from the experiments are summarized on conclusions that can be used in future to the design and building of sensors and actuators.
Diseño e implementación de un sistema de visión para la asistencia de personas con discapacidad
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2016-06-21) Angulo Salas, Antonio Lincoln; Madrid Ruiz, Ericka Patricia
Alrededor del mundo el 15% de personas viven con alguna condición de discapacidad según el Reporte Mundial en Discapacidad de la Organización Mundial de la Salud. Estas condiciones les impiden desenvolver su vida con normalidad. Por eso en las últimas décadas los gobiernos han empezado a desarrollar normas y programas sobre espacios y herramientas públicas acondicionados para que las personas con discapacidad puedan valerse por sí mismas. La creación de estos espacios ha contribuido al bienestar de las mismas fomentando la participación de las personas con discapacidad como ciudadanos. Lo que pretende este trabajo de tesis es dar valor agregado a los métodos computacionales de procesamiento de señales y a los instrumentos robóticos móviles aplicándolos a la asistencia de personas con discapacidad. Actualmente existen diversas herramientas tecnológicas que les brindan apoyo y facilitan las labores que desempeñan. Por ejemplo, Sillas de ruedas motorizadas que suben escaleras, robots que ayudan a pasar de una cama a otra a los pacientes de los hospitales evitando así luxaciones de los enfermeros y médicos, etc. Específicamente se pretende manipular un brazo robótico mediante un sistema de visión que reconozca movimiento articulares de la cabeza y algunos gestos de la cara. Este sistema está especialmente diseñado para personas que han perdido la movilidad en las extremidades y solo puedan mover la cabeza y hacer algunas expresiones faciales. Todo esto mediante una plataforma de desarrollo que tendrá conectada una cámara que captura imágenes del rostro del usuario y a través de algoritmos de visión puedan comandar el brazo Jaco de la marca Kinova. En el proceso se diseñaron e implementaron la base de datos que sirvió para el reconocimiento de gestos y el sistema electrónico. Se establecieron también límites de seguridad para que el brazo robótico no invadiese zonas del usuario. Se hicieron los cálculos de potencia, consumo y velocidad, y también se analizaron los resultados experimentales en diferentes usuarios de los cuales obtuvimos las curvas de aprendizaje. Los resultados indicaron que el algoritmo de procesamiento tiene un 89.2% de precisión al comandar el brazo robótico y que el usuario puede controlar el brazo robótico con un retardo de 440 milisegundos. Con estos datos concluimos que es posible usar y controlar dispositivos robóticos mediante movimientos de la cabeza y expresiones faciales sirviendo de apoyo a personas con discapacidad motora de manera rápida y segura.
Image acquisition and processing for multi-channel spectral imaging
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2016-07-07) Zárate Cáceres, Mario Eduardo; Madrid Ruiz, Ericka Patricia
Nowadays spectrometers are useful in many applications such as bio-medical technology among other industrial fields. State of the art low-cost spectrometers are usually equipped with linear photoelectric array detectors (line detectors). This thesis covers part of the software development for a low-cost multichannel spectrometer using a matrix detector instead of a linear array detector. The image acquisition including an automatic integration time optimizer was implemented. Furthermore, algorithms for data extraction and calibration were developed. Finally, the multi-channel-system with the new software was compared with a high-resolution spectrometer and the results were discussed.
Design and implementation of a bristle bot swarm system
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2017-02-06) Pozo Fortunić, Juan Edmundo; Becker, Felix
Swarm robotics focuses on the study and development of robot systems containing a large number of agents that interact with each other in a collective behaviour in order to achieve tasks or overcome obstacles. Bristlebots are vibration-driven mobile robots. They are characterized by small size, high speed, simple design and low costs for production and application – qualities which are advantageous for agents of swarm robotic systems. However, most studies have been developed over systems with no control or systems with two or more actuators. The aim of this master thesis is the development of a bristle based robot agent for a swarm robotics microsystem with units for locomotion, sensing, data processing, control, communication and energy storage. New approaches in modelling and development of swarm agents are given, and a robot prototype is presented. The robot is driven by a single DC motor and uses a bristle system to create locomotion. It should be noted, that within the system design, considerations for the size, weight and minimalist architecture are taken. Experiments are presented and the system’s capabilities for displacement, velocity and trajectory generation are analysed. While the parallel velocity maintains a positive magnitude in both motor rotation directions, the rotation speed and transversal velocity of the robot have opposite directions, creating curved trajectories with opposite orientations. In Frequencies up to 210 Hz, the rotation direction of the robot is maintained while the magnitude slightly varies. However, for higher frequencies, the rotation direction of the robot is reversed, maintaining a similar magnitude. The transversal speeds at this frequency range, maintain their direction but are clearly reduced compared to lower frequencies.
Diseño de un sistema de visión artificial para la clasificación de chirimoyas basado en medidas
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2017-02-15) Valdivia Arias, César Javier; Tafur Sotelo, Julio César
El desarrollo de este trabajo, presenta el diseño de un sistema de visión artificial, capaz de medir Annona Cherimola Mill (Chirimoya) del ecotipo Aurora, las cuales provienen de la comunidad de Callahuanca, para posteriormente clasificar aquellas que cumplan con una dimensión de 10 x 12 cm empleando para la etapa de procesamiento: Ajuste de contraste y para la etapa de segmentación, Cierre, Apertura y Código Cadena; los métodos seleccionados cumplen con los tiempos de computo de diseño. Fue posible clasificar exitosamente 91 de 91 Chirimoyas de Categorías Extra y Primera estudiadas con un 100% de efectividad, una precisión de medida de 0,35mm y un error permisible de 2,18mm. Las pruebas se efectuaron en un prototipo diseñado para tal motivo y no en el equipo final; el error obtenido durante las pruebas es menor al establecido en los requerimientos en cuanto a la selección del fruto. En la memoria descriptiva, se presentan los cálculos referentes a la selección del dispositivo de captura, lentes y requerimientos de la iluminación empleando la metodología de diseño VDI-2221. El control del banco de pruebas, empleado para validar los algoritmos realizados, se realizó con un PLC y para realizar el procesamiento de imágenes, se optó por un computador de escritorio con procesador Intel R Core i5 CPU 2.53GHz junto con una cámara con comunicación USB 3.0. El diseño mecánico-eléctrico no es motivo de estudio en la presente investigación.