Explorando por Autor "Cárdenas Cáceres, Pablo"

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Desarrollo de un robot móvil y una plataforma de interacción tangible para la inducción a la programación en ciencias de la computación de niños en edad pre-escolar
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2018-02-20) Cárdenas Cáceres, Pablo; Cuéllar Córdova, Francisco Fabián
En el campo de la programación, la interacción hombre-máquina está dominada por interfaces visuales que generalmente usan un teclado, un ratón y una pantalla haciendo que, para poder programar, se deban tener conocimientos previos de informática. La necesidad de aprender a programar en un mundo profesional cada vez más dependiente de la tecnología se ha incrementado y, por ello, en diferentes países su enseñanza se da desde edades tempranas. En contraste, en el Perú, el primer contacto con el campo de la programación se inicia mayormente en la etapa universitaria con dificultades en su aprendizaje. Se han planteado diferentes iniciativas como “Programa Una Laptop por Niño” en el que se distribuyeron kits de robótica Wedo de la marca LEGO Education; sin embargo, estos no son fabricados en la región por lo que los costos de adquisición son altos y que, además, por la complejidad de su uso, está orientado a niños de secundaria. Todo ello se refleja en un bajo índice de introducción a la programación de niños menores en el Perú. En otros países existen diferentes investigaciones que proponen el uso de la programación tangible, esto es, que el código sea palpable en lugar de ser parte de un mundo virtual en una pantalla de computadora, pero en muchos casos omiten alguna de las etapas de la programación computacional: el análisis del problema, el diseño del algoritmo, la codificación, la prueba y la etapa de depuración. La presente tesis hace una revisión teórica de las investigaciones previas en el campo de programación tangible y presenta el desarrollo de una plataforma mecatrónica de bajo costo en comparación a las alternativas ya existentes. Esta plataforma está conformada por un tablero de programación (que se usa la electrónica más elemental posible), y un robot móvil (que utiliza algoritmos de control avanzado para garantizar la exactitud de sus movimientos). Finalmente se valida el funcionamiento del prototipo mecatrónico mediante la comparación de datos obtenidos en el modelo simulado y el real.
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Desarrollo de un sistema de automatización para máquinas de curado ultravioleta orientadas a la industria gráfica peruana
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2015-10-06) Cárdenas Cáceres, Pablo; Cucho Padín, Gonzalo Augusto
Una de las industrias más antiguas del mundo consiste en aplicar una tinta, generalmente oleosa, sobre unas piezas metálicas, llamadas tipos, para transferirla al papel por presión. La imprenta o la industria de las artes gráficas, ha ido desarrollándose exponencialmente en el transcurso del tiempo con el uso de nuevas tecnologías y técnicas por causa de la demanda que día a día aumenta aún más. De todas las radiaciones electromagnéticas existentes en el universo que se pueden representar en un gráfico en función de su longitud de onda, la radiación ultravioleta fue adoptada por la industria de las artes gráficas en los años setenta, cuando se empezaron a formular las primeras tintas litográficas tratables con esta radiación. En la actualidad, las lámparas que emiten radiación ultravioleta tienen una extensa aplicación en la industria gráfica debido al nuevo abanico de posibilidades que ha desplegado para el secado o curado de tintas y barnices, ya que logra este objetivo en fracciones de segundo. La máquina creada para este proceso es denominada como Túnel UV o Túnel de curado UV. En la industria peruana la fabricación de estas máquinas no es ajena. Sin embargo, muchas microempresas no cuentan con el soporte tecnológico para lograr un adecuado funcionamiento de las lámparas UV, pues estás requieren un adecuado encendido además de una refrigeración controlada para mejorar la eficiencia de las mismas. La presente tesis plantea el diseño y la implementación de un sistema de automatización de bajo costo para los túneles de curado ultravioleta fabricados por la empresa CREATUM PERU S.A.C. de manera que, además de dotarlos de soporte tecnológico, logre una optimización en su funcionamiento; es decir, un curado idóneo a una mayor velocidad, además de llevar un registro del tiempo de funcionamiento de las mismas y de dotarlos de control inalámbrico para un mejor desempeño del operario en su zona de trabajo.
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Diseño de un prototipo de dron teleoperado para el servicio de delivery de productos farmacéuticos en entornos infecciosos
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2022-07-15) Bendezu Ledesma, Jorge Antonio; Cárdenas Cáceres, Pablo
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.
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Diseño de un robot móvil prototipo para la implementación de un algoritmo de seguimiento de trayectorias mediante motores sin escobillas con control vectorial
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2022-10-13) Villarreal Giraldo, Patricia Monica; Cárdenas Cáceres, Pablo
En el campo de la teleoperación robótica, los robots móviles son empleados como dispositivos esclavos para realizar tareas a largas distancias en lugares peligrosos e inaccesibles por el humano, ello debido a que, en un sistema de teleoperación existe un dispositivo maestro (operado por un ser humano), que replica movimientos en el dispositivo esclavo a través de un joystick, una computadora o un dispositivo cuyos comandos de control de movimiento son transmitidos por un medio alámbrico o inalámbrico; Sin embargo, cuando la distancia entre el robot móvil y el dispositivo maestro supera el límite de comunicación y, sobre todo, el límite de control, el dispositivo esclavo podría perderse e incluso en un lugar inaccesible por el humano, ya que el impacto negativo de la inestabilidad, que se produce por los retardos en el intercambio de información, actúa sobre el robot móvil. Ante dicha pérdida de control resulta relevante que el robot móvil pueda retornar a su estación base de forma autónoma, es por ello que, implementar un algoritmo de seguimiento de trayectorias surge como una alternativa para que el robot móvil regrese al lugar donde se encuentra el usuario para evitar su pérdida e incrementar su robustez. La presente tesis hace una revisión teórica de los robots móviles que se han presentado en artículos académicos e investigaciones para seguir trayectorias cuando surge la pérdida de control en los sistemas de teleoperación robótica. Además, se plantea utilizar motores sin escobillas como mecanismo para realizar trabajo mecánico y producir movimiento en la locomoción diferencial del robot móvil. En efecto, el control en motores diferentes a los de corriente continua implica emplear nuevas técnicas de control, como el control vectorial. Por último, el funcionamiento del prototipo del robot móvil con la implementación de un algoritmo de seguimiento de trayectorias mediante motores sin escobillas con control vectorial, se valida en simulaciones realizadas en Matlab y Simulink.
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Diseño de una plataforma de programación tangible como herramienta educativa que pueda permitir el desarrollo del pensamiento computacional en niños de la educación básica regular
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-03-30) Manrique Zarate, María Alejandra; Cárdenas Cáceres, Pablo
El pensamiento computacional, que se puede entender como el conjunto de habilidades y capacidades para resolver problemas a través de las ciencias computacionales y la programación, permite desarrollar tres competencias del Currículo Nacional de Educación Básica que plantea el Ministerio de Educación (MINEDU): la Competencia 22: "Diseña y construye soluciones tecnológicas para resolver problemas de su entorno", la Competencia 23: "Resuelve problemas de cantidad" y la Competencia 28: "Se desenvuelve en los entornos virtuales generados por las Tecnologías de la información y comunicación (TIC)". Estas tres competencias impactan directamente en dos de los puntos principales del perfil de egreso de un estudiante de la Educación Básica Regular (EBR) que promueve el MINEDU. El primero de estos puntos es el aprovechamiento responsable de las TIC para interactuar con la información y gestionar su comunicación y aprendizaje, el cual se puede medir con el índice NRI (Networked Readiness Index) que revela la correlación casi perfecta entre el nivel de absorción de las TIC de un país y los impactos económicos y sociales que las Tecnologías de Información y Comunicación tienen en su economía y sociedad. El segundo de los puntos del perfil de egreso hace referencia a la interpretación de la realidad y toma decisiones a partir de conocimientos matemáticos que aporten a su contexto y se puede medir con el Programa para la Evaluación Internacional de Alumnos de la OCDE (PISA) en el rubro de matemáticas. Con respecto a ambos indicadores, el Perú se encuentra por debajo de la media mundial con puntajes que lo ubican en el nivel 1 de la evaluación PISA y en el puesto 90 del índice NRI. La programación puede mejorar estos resultados; sin embargo, la única iniciativa que existió en el Perú para promoverla, "Una laptop por niño", fracasó debido a la complejidad y altos costos de las herramientas que utilizaba. La programación tangible surge como alternativa para la enseñanza de la programación, ya que reduce la brecha de edad, facilita la enseñanza y el aprendizaje y no requiere de una computadora por usuario, por lo que abarata costos. La presente tesis hace una revisión de las plataformas de programac10n tangible existentes y plantea el diseño de una nueva plataforma que tome en cuenta el Currículo Nacional de Educación Básica. Esta plataforma está compuesta por piezas de programación tangibles sin diseño electrónico en su interior, a través de las cuales se codifica una trayectoria, y un robot móvil que virtualiza el código creado a través de las piezas tangibles y realiza la trayectoria codificada. Finalmente, se obtienen resultados positivos en las simulaciones realizadas para la plataforma de programación tangible diseñada, resultando en un dispositivo de bajo costo capaz de seguir trayectorias programadas a través de piezas tangibles.
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Diseño de una plataforma de teleoperación bilateral prototipo para pruebas de algoritmos de control basados en la convergencia de estados
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-04-16) Horna Vilcahuamán, Ingrid María; Cárdenas Cáceres, Pablo
Los sistemas teleoperados siguen siendo un campo de investigación de vigente importancia en el mundo. Cuentan con diversas áreas de aplicación y por ello continuamente se desarrollan nuevos algoritmos de control con los que mejorar las prestaciones de telepresencia y estabilidad del sistema en conjunto. Sin embargo, existe la necesidad de probar la eficacia de esos algoritmos en entornos reales aparte de los simulados. La Pontificia Universidad Católica del Perú es una de las instituciones académicas que realiza investigaciones de ese tipo. En particular, la presente tesis busca contribuir a dicho trabajo mediante el diseño de una plataforma teleoperada de un GDL en la que implementar y probar nuevos algoritmos de control bilateral basados en la convergencia de estados. La estructura mecánica diseñada considera el uso de impresión 3D como tecnología para la fabricación de las piezas diseñadas. De esta manera, la plataforma será mucho más accesible para su posterior uso en trabajos de investigación que desarrollen nuevos algoritmos de control. El GDL se implementa a través de un motor brushless controlado por FOC para generar una posición angular más precisa. Finalmente, la dinámica de cada manipulador es linealizada para simular la convergencia de estados con un modelo del sistema y validar su funcionamiento en un entorno terrestre.
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Estudio de una plataforma de teleoperación bilateral prototipo para pruebas de algoritmos de control basados en la convergencia de estados
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2020-09-01) Horna Vilcahuamán, Ingrid María; Cárdenas Cáceres, Pablo
Los sistemas teleoperados siguen siendo un campo de investigación de vigente importancia en el mundo. Cuentan con diversas áreas de aplicación y por ello continuamente se desarrollan nuevos algoritmos de control con los que mejorar las prestaciones de telepresencia y estabilidad del sistema en conjunto. Sin embargo, existe la necesidad de probar la eficacia de esos algoritmos en entornos reales aparte de los simulados. La Pontificia Universidad Católica del Perú es una de las instituciones académicas que realiza investigaciones de ese tipo. Específicamente, en sus laboratorios se está desarrollando un algoritmo de teleoperación bilateral basado en la convergencia de estados para manipuladores en entorno submarino. Por lo tanto, en el presente trabajo de investigación se detallarán los lineamientos para el diseño de una plataforma teleoperada donde realizar las pruebas en entorno terrestre del referido nuevo algoritmo o de algún otro basado en la convergencia de estados.
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Estudio del diseño de una plataforma de programación tangible como herramienta educativa que pueda permitir el desarrollo del pensamiento computacional en niños de la educación básica regular
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2020-09-10) Manrique Zarate, Maria Alejandra; Cárdenas Cáceres, Pablo
El pensamiento computacional, que se puede entender como el conjunto de habilidades y capacidades para resolver problemas a través de las ciencias computacionales y la programación, permite desarrollar tres competencias del Currículo Nacional de Educación Básica que plantea el Ministerio de Educación (MINEDU): la. Competencia. 22: "Diseña y construye soluciones tecnológicas para resolver problemas de su entorno", la, Competencia 23: "Resuelve problemas de cantidad" y la, Competencia 28: "Se desenvuelve en los entornos virtuales generados por las TIC". Estas tres competencias impactan directamente en dos de los puntos principales del perfil de egreso de un estudiante de la Educación Básica. Regular que promueve el MINEDU. El primero de estos puntos es el aprovechamiento responsable de las TIC para interactuar con la información y gestionar su comunicación y aprendizaje y se puede medir con el índice NRI (Networked Readiness Index)que revela la correlación casi perfecta entre el nivel de absorción de las TIC de un país y los impactos económicos y sociales que las Tecnologías de Información y Comunicación tienen en su economía y sociedad. El segundo de los puntos del perfil de egreso hace referencia a la interpretación de la realidad y toma decisiones a partir de conocimientos matemáticos que aporten a su contexto y se puede medir con el Programa. para la. Evaluación Internacional de Alumnos de la OCDE (PISA) en el rubro (le matemáticas. Con respecto a ambos indicadores, el Perú se encuentra muy por debajo de la inedia mundial, con puntajes muy bajos que lo ubican en el nivel 2 de la evaluación PISA y en el puesto 90 del índice N R I. La programación puede mejorar estos resultados; sin embargo, la única iniciativa que existió en el Perú para promoverla, "Una laptop por niño", fracasó debido a la complejidad y altos costos de las herramientas que utilizaba. La programación tangible surge como alternativa para la enseñanza de la programación, ya que reduce la brecha de edad, facilita la enseñanza y el aprendizaje y no requiere de una computadora por usuario, por lo que abarata costos. El presente trabajo (le investigación hace una revisión de las plataformas de programación tangible existentes y los conceptos teóricos necesarios para el diseño de una nueva plataforma que tome en cuenta el Currículo Nacional de Educación Básica.
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Estudio para el desarrollo de un seguidor solar de dos ejes auto configurable para paneles fotovoltaicos
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2020-09-01) Vilcanqui Apaza, Jassir Abdalon; Cárdenas Cáceres, Pablo
En los últimos años el gobierno peruano ha recurrido al uso de la radiación solar para la generación de energía eléctrica en zonas de difíciles accesos, una de estas zonas se ubica en el Sur del país, específicamente en Las Islas flotantes de los Uros, debido a que su ubicación hace inviable el uso de torres de altas tensión para la electrificación urbana. El sur del país constituye una de las zonas con mayor potencial fotovoltaico de Sudamérica; sin embargo, la estructura de los paneles fotovoltaicos implementados en esta zona son estructuras no móviles, por lo cual no se aprovecha todo el potencial fotovoltaico, es decir, no se aprovecha la generación de energía en todas las horas solares. Por tal motivo, el presente documento realiza la investigación para el desarrollo del diseño conceptual de un seguidor solar de dos ejes de libertad para paneles fotovoltaicos auto configurable, esta última caracteriza, es debido a que el estudio responde a las poblaciones de localidades aisladas o de difícil acceso; en donde es inviable el acceso de personal que brinde algún tipo de configuración inicial. En primer lugar, se realiza el estudio del estado del arte de las tecnologías; en donde, se investiga productos comerciales, patentes y artículos relacionados al tema; así también, se describe los componentes de un sistema fotovoltaico y los tipos de seguidores solares, posteriormente, se conceptualiza diseños de solución tomando como referencia la norma alemana para el diseño de equipos mecatrónicos VDI 2206. Finalmente, en base a un análisis técnico – económico, se escoge y desarrolla la opción más viable; obteniéndose el diseño conceptual de un seguidor solar que, a través de dos ejes de movimiento angular, acimut y altitud, permite el movimiento total de la orientación de los paneles fotovoltaicos para que estos puedan recibir los rayos solares en un ángulo perpendicular. Además, el sistema cuenta con un algoritmo que permite iniciar el sistema sin la necesidad de una configuración inicial. Logrando así, asegurar el aprovechamiento del nivel de radiación incidente en los paneles fotovoltaicos en todas las horas solares y, por ende, asegurar la máxima captación de energía solar.