Explorando por Autor "Cuéllar Córdova, Francisco Fabián"

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Caso de estudio de la triple hélice en las redes de innovación de la Pontificia Universidad Católica del Perú
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2018-05-02) Cuéllar Córdova, Francisco Fabián; González Álvarez, Miguel Domingo
En este trabajo se presenta una investigación exploratoria para analizar el caso de las redes de innovación en la Pontificia Universidad Católica del Perú (PUCP), la cual es promotora del Modelo Triple Hélice conformado por el gobierno, la industria y la academia. Después de diez años de experiencia trabajando con instrumentos de financiamiento del gobierno e inversión privada, el sistema interno de investigación e innovación en PUCP ha sido capaz de generar una red basada en el Modelo Triple Hélice. La metodología utilizada en la presente investigación combina: i) la revisión de fuentes secundarias relacionadas con la documentación de la universidad, la industria y el gobierno; ii) la revisión de fuentes primarias, de entrevistas a los grupos de interés, y la gestión de la oficina de investigación e innovación en PUCP, iii) análisis de las redes sociales de innovación en PUCP con el Método de Grafos, para encontrar relaciones y resultados de los grupos de interés. Analizamos los resultados obtenidos del período 2008-2016 con uno de los instrumentos de financiamiento del gobierno peruano, en el que la industria se asocia con la universidad. A partir de los resultados obtenidos, fue posible identificar los principales recursos de financiamiento, el tipo de relaciones de las redes de innovación en PUCP, cómo los grupos de interés utilizan los instrumentos financieros internos y externos, y la actitud hacia desarrollos y mejoras futuras. Finalmente, se presenta una propuesta para mejorar y fortalecer la gestión del Modelo Triple Hélice en la PUCP. El objetivo de la propuesta es fortalecer la red actual y proporcionar información a otras instituciones para su reproducción, a fin de lograr un desarrollo social y económico basado en la ciencia, la tecnología y la innovación (CTI) en la región.
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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 control avanzado para un vehículo submarino autónomo tipo planeador con actuadores internos
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2020-01-14) Quiroz Velásquez, Diego Eduardo; Cuéllar Córdova, Francisco Fabián
En los últimos años, la ingeniería marina ha desarrollado una serie de vehículos submarinos con el fin de observar y caracterizar los ecosistemas marinos ante la creciente demanda por sus recursos como fuente de energía y alimento. Estos vehículos, denominados vehículos submarinos autónomos (AUVs), son capaces de recorrer el ambiente submarino y recolectar información medida por un arreglo de sensores que llevan a bordo. En particular, los planeadores submarinos pueden realizar exploraciones por periodos de tiempos extensos, por lo cual son un gran beneficio para la ingeniería marina. Debido a la naturaleza de dichos vehículos, y la dificultad de transmitir datos de forma inalámbrica en un ambiente submarino, se han desarrollado algoritmos de navegación autónoma empleando varias técnicas de control, mejorando el desempeño de dichos vehículos ante entornos desconocidos y el seguimiento de trayectorias deseadas. Sin embargo, en muchos casos, la investigación se ha enfocado en el desarrollo de algoritmos clásicos empleando modelos simplificados que no consideran, o minimizan los efectos hidrodinámicos sobre la dinámica del vehículo en movimiento. Es por ello, que se desea desarrollar un algoritmo de control que permita que un planeador submarino permanezca en una trayectoria predefinida considerando los efectos de las fuerzas hidrodinámicas sobre el movimiento. El presente trabajo considera la aplicación de algoritmos avanzados que garanticen la estabilidad del vehículo durante todo su recorrido, en particular en los cambios de planeado descendiente a ascendiente donde los puntos críticos deseados varían según el ángulo de planeado y dirección, así como los limitantes físicos de posición y velocidad para los actuadores internos del vehículo. Durante el desarrollo de la investigación se obtuvo un modelo del planeador submarino que relacione el estado de los actuadores internos del vehículo con su posición, orientación y velocidad durante el planeado. A partir de ello se desarrolla un total de tres controladores, primero un controlador MIMO (múltiple entrada, múltiple salida) empleando la ley de control proporcional-integrativo debido a la naturaleza intrínseca multivariable del planeador submarino. Segundo, se desarrolló un sistema óptimo basado en un regulador cuadrático lineal, el cual permite optimizar el consumo energético con el fin de extender el tiempo de recorrido. Finalmente se obtuvo un controlador no lineal basado en la técnica backstepping adaptativo, el cual considera la naturaleza desconocida de los parámetros hidrodinámicos para estimar su efecto sobre el vehículo y obtener la señal de control que lo estabiliza. El desempeño de los tres algoritmos es comparado mediante simulaciones, determinando que el algoritmo no lineal basado en backstepping adaptativo presenta un mejor comportamiento. Finalmente, se procede a implementar un planeador submarino basado en tecnologías de prototipado rápido, para evaluar el funcionamiento del algoritmo desarrollado en un sistema real. Los resultados de las pruebas realizadas demuestran que efectivamente, el sistema de control es capaz de estabilizar el vehículo sin tener conocimiento previo sobre los parámetros hidrodinámicos y la magnitud de su efecto sobre la dinámica del vehículo.
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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.
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Diseño de Muqui: un robot narrador de cuentos
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2016-01-18) Vega Centeno Ponce de León, Rodrigo; Cuéllar Córdova, Francisco Fabián
El periodo de constante modernización que se vive en la actualidad, en particular la urbanización de zonas rurales de Latinoamérica, amenaza una de las formas más usadas para transmitir y preservar la cultura, costumbres y anécdotas de una comunidad: la tradición oral. Se hace importante rescatar la identidad cultural de dichas comunidades para lo cual se quiere aprovechar otro aspecto del contexto actual como es la robótica social. En la década reciente se tiene una emergente categoría de robots de servicio que está ganando una presencia significativa en las actividades de la vida diaria. En este contexto, la presente tesis desarrolla el diseño de MUQUI, un robot compañero de comunidad que forme parte de ella y comparta su cultura y tradiciones. Este trabajo se enfoca en la problemática técnica en el desarrollo de MUQUI, centrándose en los requerimientos y funciones que deben ser cubiertos en el diseño, haciendo énfasis en la estética e interacción. En el presente documento se describe a detalle el sistema mecánico y electrónico del robot planteado obteniendo un diseño que posee formas antropomórficas con movimiento de la cabeza, una pantalla para mostrar ojos que permitan comunicar emociones, un proyector en la cabeza para la emisión de imágenes y un sombrero distintivo para identificarlo con la comunidad a la que pertenece. Cuenta con brazos, los cuales mueve mientras habla para reforzar las ideas que busca transmitir y finalmente posee un sistema de locomoción en base a ruedas para desplazamiento. Las formas antropomórficas del robot son logradas a través de carcasas de plástico ABS elaboradas por impresión 3D, todas estas sujetas a una estructura interna formada por planchas de acero que soporta todos los componentes del robot. Con el fin de validar el diseño de la estructura se realiza una simulación por elementos finitos y se implementa y prueba el funcionamiento de la tarjeta que regula la distribución de energía a todo el robot. Con los resultados satisfactorios obtenidos, se puede concluir que se consigue un diseño satisfactorio de un robot proveedor de servicios capaz de desempeñarse como un narrador de cuentos de manera automática.
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Diseño de plataforma de acople y miniROV para vehículos marinos de superficie
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2018-01-23) Ramírez Chávez, Jorge Luis Isaac; Cuéllar Córdova, Francisco Fabián
La contaminación del agua es un problema que afecta a millones de personas y se agrava cada vez más debido a que no se aplican métodos de monitoreo de la calidad del agua que sean eficientes debido al costo y tiempo que implican. El deterioro de la calidad del agua ha sido ocasionado principalmente por el vertimiento de aguas residuales domésticas y efluentes residuales producto de la realización de actividades económicas además de la inadecuada eliminación de residuos sólidos. Por ello, en el presente trabajo se plantea el diseño de un sistema que consta en un miniROV (Remote Operated Vehicle) y una plataforma que flota sobre la superficie del agua. Ambos elementos se complementan para realizar el trabajo de inspección y monitoreo de la calidad del agua de forma remota. La plataforma se acopla a vehículos marinos para su desplazamiento sobre el agua, sobre la misma se ubica un cabrestante que la conecta al miniROV mediante un cable umbilical además del banco de baterías que energiza al sistema y el receptor Wifi que hace posible la comunicación inalámbrica. El miniROV es operado de manera remota por un operario que se encarga de su movimiento bajo el agua, el proceso de inspección se realiza mediante la transmisión de video en tiempo real mientras que el monitoreo consiste en la medición de ciertos parámetros químicos del agua. Cabe resaltar que el miniROV posee un sistema de comunicación acústico para conocer su posición debajo del agua con mayor precisión. El sistema elaborado es capaz de inspeccionar y monitorear la calidad del agua satisfaciendo la necesidad de un método de monitoreo eficiente en cuanto a tiempo y costo.
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Diseño de sistema mecatrónico para el control de calidad de envases de embutidos utilizando visión por computadora
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2019-03-25) Vargas Quispe, Ismael Masharo; Cuéllar Córdova, Francisco Fabián
El presente documento propone el diseño de un sistema mecatrónico para el control de calidad de jamonadas al final de su línea de producción aplicando visión por computadora. El sistema diseñado se ubicará al final de la línea de producción de una empresa de embutidos peruana y abarca el ordenamiento de envases, el control de calidad a través de un sistema de visión por computadora y un sistema de clasificación encargado de rechazar los productos etiquetados como defectuosos según el algoritmo de visión. El ordenamiento de envases permitirá su disposición secuencial a lo largo de una faja transportadora y el giro de estos de manera que sea visible la cara libre de etiquetas. Un servomotor en la entrada separa los grupos de seis envases en dos filas de tres. Topes transversales disponen de los envases reordenándolos uno tras otro. Una cuña permite voltear el producto que es guiado al área de visión por topes longitudinales. La captura de la imagen ocurre a la llegada del envase al sistema de visión. Un sensor a la entrada activa el disparo de la cámara. Se realiza el preprocesamiento a la imagen y sobre esta se extraen las características de interés como el color, puntos presentes, mordeduras, o productos ausentes. Finalmente, un sensor de presencia ubicado en la etapa de rechazo envía la señal de control que en base al resultado del algoritmo de visión según la etiqueta que recibe el producto se dispone a retirarlo de la faja en caso sea considerado como defectuoso.
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Diseño de un móvil escalador de paredes laterales y superiores para inspección en trabajos de construcción civil
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2015-05-25) Alvarado Ruiz, José Alejandro; Cuéllar Córdova, Francisco Fabián
En la actualidad, son conocidos los robots capaces de escalar paredes verticales, horizontales y terreno uniforme. La variedad de diseño y distintas formas de sujeciones incentivan a los investigadores a seguir desarrollando la tecnología de robots capaces de movilizarse en todo tipo de terreno presente. Adicionalmente, se desarrollan estos móviles con algún fin, como la investigación de terrenos poco accesibles y la carga de equipos de reconocimiento o vigilancia. Por otro lado, la seguridad en el área de trabajo es primordial para los trabajadores, y enviar a personas a verificar el estado de alguna construcción de difícil acceso puede poner en riesgo su salud física, ya que algún accidente laboral podría ocurrir si no se toman todas las medidas preventivas necesarias. El presente trabajo consiste en el diseño de un móvil capaz de escalar paredes verticales y superiores, con la ventaja de que éste puede cambiar de un plano vertical a uno horizontal, y viceversa, para así realizar trabajos de investigación. Se presenta una solución de un vehículo con cuatro extremidades, cada una dotada de una rueda para el desplazamiento en el plano, y de un sistema mecánico - eléctrico para la adherencia del móvil a la superficie de trabajo. Estesistema será controlado remotamente. Esta tesis está compuesta de 5 capítulos. En primer lugar, se presentara la problemática y los antecedentes. En segundo lugar, se mencionaran los requisitos generales, mecánicos, electrónicos y de control, seguidos por la propuesta de solución. Luego, se explicara el funcionamiento del sistema mecatrónico propuesto, se detallaran los sensores y actuadores empleados, se describirán los planos mecánicos y los sistemas electrónicos integrados, asi como el diagrama de flujo del programa de control. En cuarto lugar, se presentara el presupuesto para la solución planteada en este documento. Finalmente, se expondrán las conclusiones del trabajo.
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Diseño de un robot humanoide anfitrión
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2016-09-23) Azula Pastor, Kenji Alberto; Cuéllar Córdova, Francisco Fabián
En los últimos años se han ido diseñando robots anfitriones y robots guías capaces de brindar todo tipo de información, dependiendo del ambiente de trabajo de este. Sin embargo, ninguno de los robots desarrollados en otros países (Anexo 4, 5 y 6) posee las funcionalidades del robot anfitrión planteado en el presente trabajo de tesis. Adicionalmente, al desarrollar este prototipo en la Pontificia Universidad Católica del Perú se busca contribuir a mejorar los siguientes aspectos: un mayor incentivo para desarrollar proyectos de investigación tecnológica y colaborar a reducir el atraso tecnológico del país. En el presente trabajo se muestra el desarrollo de un robot anfitrión cuya principal función es la de brindar información y, además, servirá de guía para los visitantes que acudan al 3er Piso del CETAM (Centro de Tecnologías Avanzadas de Manufactura). Con este robot anfitrión, las personas podrán interactuar y hacer preguntas relacionadas a las actividades que se realizan en este ambiente. Asimismo, el robot anfitrión tendrá la capacidad de reconocer el rostro de las personas, ya sea un alumno o un profesor de la especialidad, y reconocer e interpretar las frases dichas por los visitantes. Cada uno de los subsistemas que se encargan de realizar el movimiento del prototipo, la interacción humano - robot y el sistema de reconocimiento de rostros son claramente detallados a lo largo del trabajo.
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Diseño de un robot omnidireccional como plataforma de enseñanza de carreras en Mecatrónica
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2015-05-26) Guillén Basantez, Franco Manuel; Cuéllar Córdova, Francisco Fabián
En estos últimos años, las carreras de innovación y desarrollo de nuevas tecnologías han presentado un gran crecimiento debido al aporte generado al PBI por parte del sector manufacturero en el Perú [1], por tal motivo, los profesionales que van ejerciendo su carrera en el mercado deben estar preparados tanto conceptualmente como en temas prácticos de ingeniería. Las universidades del Perú cuentan actualmente con módulos educaciones, en los cuales, el alumno tiene conocimiento práctico de los temas aprendidos, pero estos no son completos. Es por eso que existe un déficit en el sistema educativo peruano [2], en el cual no cuentan con un sistema completo, tanto mecánico, electrónico y de programación, mediante el cual se puedan desenvolver profesionalmente y así solucionar los problemas comunes que pueden incurrir en las empresas peruanas. Por tal motivo un sistema mecatrónico completo es presentado como plataforma educativa, para el desarrollo de habilidades mecánicas, electrónicas y de programación en los alumnos de pregrado de ingeniería mecatrónica. Dicha plataforma se basa en una de las competencias más importantes y de exigencia a nivel internacional, como RoboCup, específicamente en la categoría RoboSoccer middle size. Dicha plataforma cuenta una amplia variedad de sistemas mecánicos, como las ruedas omnidireccionales, actuadores solenoides, sistemas de suspensión y análisis de estructuras, ya que, el sistema completo debe ser lo suficientemente robusto y de un material resistente para poder soportar los diferentes impactos a los cuales será sometido en el campo de trabajo. Por el lado electrónico, el sistema cuenta con un control de motores, tanto para velocidad y posición; control de corriente del actuador, visión por computadora, etc. En la competencia mundial de RoboSoccer, se tiene un equipo de robots los cuales tiene que trabajar de forma cooperativa, por lo cual, la implementación de un sistema de control y programación es necesaria para el correcto funcionamiento del robot. Por lo mencionado anteriormente, la plataforma que se presenta tiene un amplio campo de aplicaciones, ya que, la solución al reto presentado en la competencia puede variar, ya sea para aplicar una mejora o resolver el problema desde otro punto de vista. Por lo tanto, estamos ante una plataforma educativa en la cual los alumnos de pregrado de la especialidad de ingeniería mecatrónica pueden desarrollar sus habilidades técnicas en un sistema de alto nivel competitivo a en un ámbito internacional, lo cual, generaría una mejora en la aplicación de los conceptos aprendidos en clase.
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Diseño de un sistema mecatrónico autónomo y teleoperado para la limpieza y vigilancia de playas
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2018-07-05) Sigüenza Astoquillca, Michel; Cuéllar Córdova, Francisco Fabián
En los últimos años, la contaminación se ha convertido en un problema de nuestra sociedad moderna, actividades como generación de desperdicios por medio de desechos o residuos, descargas de aguas residuales, plantas de tratamiento ineficientes, residuos de botes y embarcaciones ha incrementado la contaminación especialmente en la zona litoral de diversos países, siendo las playas las más afectadas, donde el hombre tiene mayor impacto cuyos vertidos alcanzan el 80% de la totalidad de desechos marinos. Por otro lado existen otras causas como la marea o los desastres naturales que contribuyen en parte a la contaminación. Estos problemas que se han mencionado tiene un gran impacto en nuestro ecosistema; ello constituye un serio impacto en la vida marina, destruyendo sus ecosistemas, el medio ambiente; poniendo en riesgo la salud de los seres humanos. Ante la necesidad de controlar mejor la disposición de basura y otros desechos, en ríos, arroyos y océanos se busca minimizar los vertidos terrestres de los desechos marinos, en la cual su mayoría corresponde al plástico, y crear una cultura de concientización de la contaminación en las personas. La tecnología actual busca desarrollar nuevos métodos en el desarrollo de robots limpiadores. No obstante, se ha visto un mayor enfoque en mecanismos diseñados exclusivamente para interiores, dejando a un lado por el momento a la problemática presente fuera de nuestros hogares. La presente tesis está enfocada en el diseño de un sistema mecatrónico, el cual basa su funcionamiento en el desarrollo de un vehículo con un mecanismo de recolección de residuos, una suspensión mecánica independiente y una autonomía completa que le permite evadir obstáculos presentes en una playa como personas, sombrillas, sillas o la orilla misma. El vehículo contará con una cámara, la cual será el dispositivo que le permite la capacidad de buscar, recolectar y depositar en un respectivo contenedor desechos de residuos tales como latas de aluminio, botellas de plástico. Habilitado para navegar a través de todo tipo de terreno irregular de una playa ya sea sobre un terreno seco o húmedo gracias a su suspensión mecánica independiente que posee cada rueda. Por otro lado, el vehículo contará con diversas características que lo volverá un robot atractivo para los seres humanos, en busca de una interacción natural. Para lograr ese efecto, el robot contará con un rostro que emule estados de ánimo y en su conjunto con el vehículo será una herramienta que enseñe a las personas como proteger el medio ambiente.
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Diseño de un USV para el monitoreo de calidad de agua y toma de muestras en lagos
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2018-01-23) Balbuena Galván, José Guillermo; Cuéllar Córdova, Francisco Fabián
El presente trabajo consiste en el desarrollo del diseño de un USV (Unmanned Surface Vehicle), en español vehículo de superficie no tripulado, el cual debe ser capaz de monitorear la calidad de agua y recolectar muestras representativas de agua de los lagos. La problemática que incentivo este trabajo es la necesidad de un control de calidad de agua sencillo y rápido, que pueda ser realizado por una persona en un área amplia y en menor tiempo, con el objetivo de mejorar la gestión de los recursos hídricos (lagos). El USV es operado de manera remota (red de área local) por un operario que lo posicionara en el punto deseado de recolección; el proceso de recolección de muestras se realiza de manera automática mediante el uso de un cabestrante eléctrico y un sensor de profundidad para conocer la posición a la que se encuentra el sistema de recolección. El trabajo realizado comprende el diseño de la embarcación y el sistema recolector haciendo uso de los fundamentos mecánicos necesarios, asimismo la selección de los componentes electrónicos para la localización, direccionamiento, comunicación y alimentación del sistema. Como resultado del trabajo realizado se concluyó que el diseño es virtualmente realizable y que el costo total del diseño propuesto es menor que el costo total de la adaptación de un USV comercial.
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Diseño de una interfaz cerebro computador
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2017-02-15) Carranza Urquizo, Erick Fabrizio; Cuéllar Córdova, Francisco Fabián; Alcántara Zapata, José Daniel
A nivel mundial, se estima que más de mil millones de personas viven con alguna discapacidad física o mental, lo que representa alrededor del 15% de la población global y esta cifra sigue en aumento. Existe un grupo de enfermedades que afectan la capacidad física motriz, las cuales llegan a postrar a pacientes en cama y a necesitar asistencia de por vida ya que la lesión imposibilita el movimiento desde el cuello hacia abajo. Ante esta problemática, se están desarrollando Interfaces Cerebro Computador, las cuales son usadas como una manera alternativa de comunicación y control para pacientes con discapacidad motriz. Sin embargo, estudios demuestran que aún no se han logrado diseñar dispositivos que logren satisfacer las necesidades reales de este tipo de pacientes. En este contexto, el presente trabajo presenta el diseño de una interfaz cerebro computador, el cual se compone por un casco de adquisición de señales cerebrales, un sistema de procesamiento de señales y el control de un dispositivo robótico con forma de mano humanoide. El diseño del headset posee las siguientes características: i) Portable y basados en estándares antropométricos de medidas de cabeza; ii) Mecanismo de sujeción y reposicionamiento de electrodos basado en el sistema internacional 10-20 de posicionamiento de electrodos. La etapa de procesamiento de señales se realizó mediante una simulación usando el software OpenVibe, el cual es un software especializado para interfaces cerebro computador y permite realizar una programación mediante bloques. Asimismo, se demostró el control de una mano robot humanoide mediante un experimento, en el cual se logró comunicar el software de procesamiento de señales con un controlador Arduino, el cual comanda los servomotores que permiten mover la mano. Finalmente, la implementación del presente proyecto tiene un costo de S/.14948.92, teniendo en cuenta el costo de diseño, costo de componentes tanto mecánicos como electrónicos, costo de fabricación e imprevistos.
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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.
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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.
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Diseño e implementación de un sistema amplificador para tres hidrófonos con filtrado y digitalización de señal
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2016-10-06) Osada Mochizuki, José Antonio; Cuéllar Córdova, Francisco Fabián
En el presente trabajo de tesis se presenta el diseño, implementación y los resultados de las pruebas de un sistema de amplificación, filtrado en frecuencia y adquisición de datos para un arreglo de tres hidrófonos de tipo piezoeléctrico que serán utilizados por un vehículo submarino operado remotamente. El sistema debe monitorear hasta tres hidrófonos piezoeléctricos teniendo control de ganancia para los tres canales, siendo la máxima de por lo menos 40dB. El ancho de banda de los amplificadores abarca desde 1 Hz hasta 100KHz. Cada canal cuenta con cuatro filtros de 4to orden; dos pasa-altos de 0.1 y 10 Hz y dos pasa-bajos de 100 Hz y 30 KHz. Los cuáles serán seleccionables en base a los requerimientos de las pruebas a realizar. Un sistema de digitalización de señales permite capturar las ondas dentro de su ancho de banda. Todo esto se encuentra energizado por un sistema de regulación de voltaje de bajo ruido para asegurar la pureza de la señal capturada. Dado que este sistema fue desarrollado para formar parte de un vehículo submarino operado remotamente (ROV), su diseño e implementación también responden a la necesidad de acoplarse en el recipiente de forma cilíndrica en el cual va a ser alojado. Este arreglo además de capturar la información acústica para luego ser almacenada y procesada, permitirá determinar la localización relativa de la fuente de sonido mediante la triangulación de las señales obtenidas por el arreglo de hidrófonos, del cual se presentan resultados experimentales que demuestran la viabilidad del concepto.
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Diseño mecatrónico de un robot para guía de biblioteca
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2015-07-08) Sánchez Sifuentes, Ana Cristina Midori; Cuéllar Córdova, Francisco Fabián
Con el crecimiento exponencial de la tecnología en los últimos años se ha optado por aplicar soluciones robóticas a diferentes problemas que el mundo real presenta. Algunas de estas soluciones se ven reflejadas en robots dedicados a brindar ayuda o entretenimiento a las personas. Dichos robots deben cumplir con su tarea y además tener las características externas necesarias para tener la aceptación del público objetivo. Es decir como tienen una interacción directa con el usuario no deben solo cumplir con la parte de máquina funcional, sino también las características necesarias para obtener una buena interacción humano robot. En la actualidad, esta clase de robots se encuentran en laboratorios, centros comerciales, museos e incluso en fábricas, dispuestos a brindar información o dar servicio de guía. Sin embargo aún no se encuentran en una biblioteca y ahora con la construcción de bibliotecas más tecnológicas, que cuentan con nuevos servicios como áreas de videoconferencias, áreas de impresión 3D y de manufactura digital, estantes de libros abiertos o cubículos con recursos multimedia, se debe informar al público para que éste conozca las nuevas posibilidades a la hora de acudir a la biblioteca. Para brindar información en algunos lugares se ha optado por utilizar paneles led o pantallas táctiles, lo cual no es eficiente, puesto que con las primeras no se tiene una interacción, sólo brinda información de manera cíclica y por otro lado las segundas se deterioran con el uso constante, en especial cuando no las usan de manera adecuada. Esto se podría mejorar con la utilización de un robot, puesto que la información la puede brindar de manera no sólo táctil sino también acústica. Además esta clase de robots motiva la curiosidad de las personas, logrando captar mejor su atención y atrayendo más usuarios a un área donde podrán adquirir conocimientos. Por tales motivos, en la presente tesis se desarrollará un diseño mecatrónico de un robot para guía de biblioteca que pueda brindar la información necesaria para dar a conocer los servicios con los que cuenta una biblioteca de una manera amena y agradable al usuario. Asimismo es una forma más eficiente que las otras soluciones no tienen, pues interactúa con las personas y no se desgasta fácilmente con el tiempo.
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Exoesqueleto robótico de miembro superior para la asistencia de carga y prevención de lesiones músculo-esqueléticas en trabajadores de construccción civil
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2014-08-26) Mendoza Quispe, Arturo; Cuéllar Córdova, Francisco Fabián
El desarrollo de varias tecnologías ha permitido que hoy en día los exoesqueletos robóticos sean una realidad, siendo actualmente usados en distintas áreas de trabajo; sin embargo, éstos aún presentan ciertas limitaciones, como por ejemplo, restringir el desplazamiento del usuario si éstos están fijos a soportes. Por otro lado, el tipo de trabajo que realiza el trabajador de construcción civil, como la carga y transporte de elementos de construcción, lo pone en una situación de predisposición a sufrir lesiones como fracturas, esguinces y diversos trastornos músculo-esqueléticos. El presente proyecto consiste en el diseño de un exoesqueleto de miembro superior que alivie el esfuerzo en el transporte de carga y disminuya los riesgos a la salud de los trabajadores de construcción civil. Se presenta una solución de un exoesqueleto pasivo que utiliza el mecanismo kickstart ratchet –mecanismo que permite el movimiento rotacional en tan sólo un sentido y que utiliza los dientes de engrane en las caras planas de los discos en contacto para distribuir el torque entre todos los dientes de la pieza-, para poder soportar la carga aplicada por largos períodos de tiempo sin la necesidad de un suministro eléctrico permanente. Este diseño es ergonómico y permite un uso continuo y prolongado, es seguro para el usuario, compacto y fácil de transportar, es autónomo y no limita del desplazamiento del usuario. Así mismo, previene lesiones musculo-esqueléticas a través de la corrección de la postura del usuario, distribuyendo la carga uniformemente en la posición óptima. Además, resulta en una alternativa más económica que el costo que implica una lesión músculo-esquelética debido a las horas-hombre perdidas, gasto en medicamentos, tiempo invertido en fisioterapia, hasta inclusive posibles demandas a la empresa responsable. Finalmente, se espera que gracias al uso del exoesqueleto robótico, el trabajador de construcción civil pueda aumentar su eficiencia laboral al ser capaz de cargar y transportar un mayor número de elementos en un mismo período de tiempo que si no contara con el exoesqueleto, puesto que presentaría menos cansancio.
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Modelling and essential control of an oceanographic monitoring remotely operated underwater vehicle
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2017-10-14) Rojas Mendoza, Jorge Enrique; Cuéllar Córdova, Francisco Fabián
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.
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Sistema mecatrónico para monitoreo automático de la calidad de las aguas residuales no domésticas en Lima Metropolitana
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2017-02-14) Oscanoa Fernandez, Héctor Hugo; Cuéllar Córdova, Francisco Fabián
El siguiente trabajo de tesis presenta el diseño de una estación de monitoreo de aguas residuales no domésticas en Lima Metropolitana, la cual está compuesta por un arreglo de sensores. La estación es capaz de monitorizar continuamente en pequeños intervalos de tiempo programables (entre 1 a 60 minutos) la concentración de sustancias que se encuentran disueltas en el agua por medio de la medición de los siguientes parámetros: materia orgánica, pH, oxígeno disuelto y conductividad. Todos los valores obtenidos por el arreglo de sensores se pueden visualizar desde un Smartphone, Tablet o computadora. La estación de monitoreo permite alertar si el nivel de algún parámetro característico medido por el arreglo de sensores supera el nivel establecido en la planta de tratamiento de aguas residuales (PTAR). Está debe aplicar procesos para la descontaminación del agua, los cuales están relacionados con el nivel de contaminación de los diversos parámetros que se encuentra en la misma, de esta manera se tiene un control continúo sobre las aguas residuales no domésticas. Además el sistema es de fácil uso, puesto que es portátil, permite su instalación inmediata en diversos puntos, y gracias a su sistema autónomo, puede trabajar durante 1 día seguido sin la necesidad de utilizar electricidad doméstica. Adicionalmente, el sistema cuenta con una protección ante hurtos, generando un sonido fuerte que aturde al atacante y posteriormente envía un mensaje de alerta hacia el dispositivo que se encuentre conectado al sistema.