Browsing by Author "Quiroz Velásquez, Diego Eduardo"
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Item Metadata only 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 FabiánEn 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.Item Metadata only Diseño conceptual de un robot móvil para optimizar el proceso de picking en el almacén de una empresa(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-05-13) Guillén Matos, Silvio Saúl; Quiroz Velásquez, Diego EduardoEl siguiente trabajo presenta el diseño conceptual de un robot móvil para optimizar el proceso de Picking en el almacén de una empresa. Este proceso es uno de los más importantes en un almacén, ya que representa el inicio del flujo de suministro de productos a los clientes por parte de la empresa. El problema de este proceso está relacionado con el tiempo que toma implementarlo, ello representa un cuello de botella dentro del flujo de procesos del almacén. Para lograr el objetivo general del trabajo se desarrolló un estudio del estado del arte actual para reconocer el estado de la tecnología relacionada con los robots utilizados en los almacenes, siguiendo la metodología del diseño según la norma VDI 2221. En el diseño conceptual se especificó los requerimientos del sistema, realizó la abstracción del sistema, determinó las funciones de cada dominio, se obtuvieron soluciones mediante el uso de la matriz morfológica por cada dominio, evaluó los conceptos de solución mediante un análisis técnico-económico y finalmente, se obtuvo un concepto de solución mejorado que cumpla con los requerimientos planteados. El concepto de solución óptimo mejorado tiene las características necesarias para realizar las funciones definidas para optimizar el proceso de Picking en el almacén. Dicha solución se puede dividir en tres subsistemas: el subsistema para el desplazamiento del robot, el subsistema para la extracción de productos y el subsistema para el registro y programación de pedidos. La solución cuenta con un sistema hidráulico para el accionamiento de la sujeción de productos, dos sensores LiDAR y una cámara de profundidad para la detección del entorno. Finalmente, el control de los componentes del sistema se realiza con un microcontrolador y un microprocesador.Item Metadata only Diseño de un sistema mecatrónico móvil para apoyo en el traslado de muestras durante la prospección geológica(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024-10-02) Infante Palacios, Fernando; Quiroz Velásquez, Diego EduardoEl presente trabajo de tesis explora las tecnologías de navegación autónoma aplicadas en terrenos irregulares, enfocado en la prospección minera. La prospección consiste en la recolección de muestras a lo largo de grandes extensiones de terreno con el fin de determinar un yacimiento mineral. Existe un desafío ergonómico que enfrentan los operarios, quienes deben recorrer largas distancias transportando muestras que, en conjunto, pueden llegar a pesar cerca de 25 kilogramos. Por ello, se plantea el diseño de un vehículo autónomo para agilizar el proceso de traslado de muestras. El vehículo debe ser capaz de identificar su ubicación y orientación, por lo cual se emplea un sensor inercial y un dispositivo GNSS que lo dirige a su destino. En paralelo, debe ser capaz de analizar la transitabilidad del terreno a fin de identificar el espacio disponible. Con este propósito, se integran sensores LiDAR y cámaras de profundidad para realizar un análisis exteroceptivo de la geometría, complementado con un análisis por apariencia a través imágenes de la cámara. La dirección del vehículo se logra mediante un servomotor que opera mediante un mecanismo de dirección Ackerman, mientras que la tracción es proporcionada por un motor brushless DC y transmitida a través de una cadena. Todo el vehículo es energizado por medio de una batería Ion-Litio recargable y contiene elementos de protección, como el relé electromecánico y fusibles. La información de los sensores debe ser procesada por una unidad de procesamiento con GPU, y los actuadores son controlados por un microcontrolador. El diseño mecánico contempla una suspensión Double Wishbone delantera y un eje sólido en la parte trasera.Item Metadata only Sistema robótico con integración robot humana orientado a la vigilancia y seguridad de centros comerciales(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2017-03-28) Quiroz Velásquez, Diego Eduardo; Cuéllar Córdova, Francisco FabiánLos guardias de seguridad en un centro comercial requieren cumplir dos tareas principales: ser un agente de seguridad y un anfitrión. Las tareas relacionadas con temas de seguridad incluyen cuidar de la propiedad del centro comercial y velar por el bienestar de las personas presentes; mientras que su rol de anfitrión, requiere que interactúen con los clientes y puedan absolver dudas. Debido a estos requisitos, se les exige que realicen patrullas y que permanezcan de pie por largos períodos en lugares de fácil accesibilidad. El desgaste físico involucrado, agregado al riesgo laboral intrínseco a la profesión, genera un elevado índice de rotación en la industria de la seguridad. Por ello, en el presente trabajo se plantea el diseño de un sistema mecatrónico, capaz de poder desplazarse de forma autónoma dentro de un centro comercial y realizar las labores rutinarias de un guardia de seguridad. Además, puede servir como una herramienta para aumentar el rendimiento de los agentes. Con la finalidad de fomentar confianza, el sistema diseñado es un robot con apariencia humanoide el cual incluye un par de brazos de un grado de libertad y una cabeza de tres grados de libertad. El robot se posiciona sobre una plataforma de dos ruedas generando una configuración de péndulo invertido. El sistema total tiene un peso de 70 kg y un tamaño de 70 x 50 cm con una altura de 1.6 m. Tiene la capacidad de capturar video de su entorno y enviarlo inalámbricamente a un centro de seguridad. Además, puede navegar de forma segura y confiable en un ambiente dinámico e interactuar con las personas para resolver dudas como ubicación de locales y servicios. El sistema elaborado es capaz de satisfacer necesidades presentes en la industria de seguridad privada representando un beneficio para agentes, empresas y centros comerciales.Item Metadata only Vehículo autónomo de siembra y labrado para la agricultura andina del Perú(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2023-11-28) Menacho Ordoñez, Daniel Tomas; Quiroz Velásquez, Diego EduardoLa agricultura es una actividad milenaria realizada por diversas culturas para brindar sustento económico y alimenticio. De la misma manera que la humanidad se ha desarrollado debido a las innovaciones tecnológicas, la agricultura ha formado parte de este crecimiento. Actualmente, las industrias impulsan la agricultura de precisión, la cual emplea los avances tecnológicos para automatizar este proceso artesanal. Con ello se mejora la rentabilidad y precisión de la labor agrícola. No obstante, este tipo de agricultura está enfocada en campos de cultivo dedicados a la industria. Por ende, la región de la sierra del Perú no emplea avances tecnológicos de esta magnitud, puesto que presenta una geografía abrupta y campos de cultivo reducidos (parcelas). En este trabajo de investigación se propone desarrollar un vehículo agrícola autónomo para actividades de sembrado y labrado en campos de cultivo de la sierra peruana. El trabajo de investigación emplea la metodología de diseño mecatrónico VDI 2221, para el cual se desarrolló el estudio del estado de las tecnologías. Asimismo, se estableció los requerimientos de la propuesta solución y el diagrama de funciones de este. A partir de lo estudiado se propuso soluciones para cada función del sistema mediante una matriz morfológica, con lo cual se propusieron tres conceptos solución que fueron contrastados mediante una evaluación técnica económica para determinar el concepto solución óptimo. El desarrollo del concepto solución óptimo consta del diseño mecánico, electrónico y de control del sistema integrado. El diseño mecánico se compone de una estructura principal; un mecanismo de labrado con una herramienta para la creación de surcos en tierra suelta, un sistema de desplazamiento, dirección y suspensión del vehículo en terrenos con desniveles y pendientes máximas de 30°; y una estructura de almacenamiento de semillas con un mecanismo de siembra directa por grupos. Los mecanismos fueron validados con un factor de seguridad 1.5 como mínimo y un tiempo de recuperación en la suspensión de 3.2 s. Por una parte, el diseño electrónico se realiza la selección de sensores para la autonomía; actuadores para el impulsar los mecanismos diseñados; sistema de comunicación; periféricos de interacción y seguridad; unidades de control para el procesamiento de algoritmos, y envió y recepción de señales; y fuentes de energía con sus respectivos reguladores. A partir de ello se obtiene un vehículo capaz de tener una autonomía de funcionamiento de 2.5 h con un factor de seguridad de 1.2. Por otra parte, en el diseño de control se desarrolla un algoritmo de autonomía, el cual realiza la labor agrícola en un entorno predeterminado. Los resultados de su funcionamiento se encuentran en validación. Finalmente, la sección de costos estima el valor monetario para la creación del sistema, este valor se mantiene por debajo del costo de los modelos industriales para vehículos autónomos destinados a la agricultura de presión.