Ciencias con mención en Ingeniería Mecatrónica

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Diseño conceptual de un simulador biomecánico de canotaje polinésico en el tipo de canoa V1 para personas con discapacidad
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2019-08-13) Velásquez Elguera, Mario Sebastián; Lengua Huertas, César Antonio
El Va’a o canotaje polinésico es un deporte de aventura practicado en el mar y el Para Va’a es la práctica adaptada del Va’a por personas con discapacidad. En el Perú, solo el 2,5% de las personas con discapacidad realizan actividades deportivas. Pese a esto, existe una gran cantidad de inscritos en los procesos selectivos para competencias oficiales. Sin embargo, se ha incluido, por primera vez, el Va’a en los Juegos Paralímpicos de Tokio 2020, lo cual facilita la participación de nuevos atletas. Por lo tanto, se presenta la oportunidad de incentivar la práctica deportiva y brindar una mejor calidad de vida a las personas con discapacidad en el Perú. En ese contexto, el objetivo del presente trabajo de investigación es desarrollar el diseño conceptual de un simulador biomecánico de Va’a en el tipo de canoa V1 dirigido a personas con discapacidad motora inferior clasificados en la categoría VL3. El documento inicia con un estudio teórico del deporte del Va’a y sus componentes, la clasificación deportiva, el análisis de la técnica de remado, entre otros. Posteriormente, se recopila el estado de la tecnología entorno a simuladores de canotaje en los deportes de Va’a, remo y kayak. Finalmente, a través de los principios básicos de ingeniería y el desarrollo de la metodología de diseño (lista de exigencias, estructura de funciones, matriz morfológica, conceptos preliminares) basada en la norma VDI 2221 se logra obtener el diseño conceptual del simulador de canotaje polinésico. El diseño es innovador: existen escasas referencias bibliográficas; es versátil: puede ser implementado en cualquier espacio abierto; y permite un entrenamiento accesible: el atleta no necesita retirar, ensamblar ni trasladar la canoa. Asimismo, se halla que el simulador permitiría recaudar información de la técnica de remado para un posterior estudio cualitativo y cuantitativo, lo cual complementa una preparación deportiva óptima.
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Sistema de seguridad adaptable para brazos robóticos
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2020-02-04) Luna Gutiérrez, Jorge Hernán; Arce Cigüeñas, Diego Martín
El presente trabajo de investigación tiene como objetivo diseñar conceptualmente un sistema de seguridad para brazos robóticos adaptable a diferentes contextos de operación industrial: traslado de materiales, soldadura y ensamble de piezas; la finalidad del trabajo es dar solución a la creciente necesidad de sistemas de seguridad industrial frente al incremento de tecnologías de brazos robóticos en el mercado local. Los objetivos específicos de este trabajo de investigación son: el estudio del estado del arte de las tecnologías y normativas relacionadas con la seguridad industrial, la definición y esquematización de las funciones del sistema, el diseño de tres soluciones preliminares y la definición de la solución conceptual óptima a través de un análisis técnico-económico. Como principal conclusión del trabajo realizado se diseñó preliminarmente un sistema de seguridad adaptable a al menos tres casos de aplicación industrial planteados con un nivel de desempeño PLb según la norma ISO 13849-1:2015. El sistema cuenta con dispositivos de sensado con tecnología láser: dos escáneres láser y una barrera multihaz. La actuación del corte de energía al brazo se realiza a través de un contactor y la emisión de la alarma, a través de una torreta de luces. Finalmente, el control de todos los elementos del sistema se realiza a través de PLC de seguridad.
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Diseño de un UAV VTOL para vuelos de hasta 4000 m.s.n.m
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2020-03-03) Velasquez Aquino, Jhon Pedro; Saito Villanueva, Carlos
El Grupo de Investigación de Sistemas Aéreos No Tripulados de la PUCP (GI-SANT) posee un vehículo aéreo no tripulado híbrido. El cual es un UAV de ala fija modificado con cuatro motores adicionados para el despegue y aterrizaje vertical. El problema es la capacidad limitada del UAV híbrido del grupo para monitorear áreas mayores a 150 hectáreas en un único vuelo de altitudes cercanas y que no superan los 4000 m.s.n.m. Se identificaron tres causas que se relacionan a los cuatro motores adicionados: carga adicional generada, consumo de energía eléctrica de módulos electrónicos inactivos y perjuicio de propiedades aerodinámicas de la aeronave. Como solución, se ha diseñado un UAV VTOL de dos rotores y con tail-sitter. El presente documento contiene el proceso que se siguió para obtener la aeronave. Se planteó una serie de pasos por cada objetivo específico tomando en consideración las metodologías de diseño mecatrónico expresadas en las normas VDI 2206 (VDIFachbereich Produktentwicklung und Mechatronik, 2004) y VDI 2221 (VDI-Fachbereich Produktentwicklung und Mechatronik, 1993) con tal de lograr el objetivo final. En el documento se presentan el diseño aerodinámico, electrónico, mecánico y de control; así como la estimación del costo de implementación. Se finaliza con las conclusiones y recomendaciones.
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Aterrizaje de precisión de un UAV sobre una plataforma móvil
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2020-03-03) Salazar Ayllón, Paolo Bryan; Saito Villanueva, Carlos
El desarrollo de los drones ha ido en aumento con el paso de los años, logrando cada vez máquinas más complejas y capaces de implementarse en tareas de uso militar y civil, por ejemplo en búsqueda y rescate de personas, fotografía, entretenimiento, carreras, transporte de objetos, entre otros. Este estudio resume el desarrollo de un concepto de solución de un módulo mecatrónico capaz de darle a un dron la habilidad de realizar aterrizajes precisos sobre plataformas que se encuentran en movimiento. Primero, se investigan trabajos previos que comparten objetivos con este proyecto en el aspecto de hardware, software, técnicas de procesamiento de imágenes, técnicas de control e implementación. Luego, basado en una lista de requerimientos y una estructura de funciones se proponen conceptos de solución preliminares y se evalúan bajo aspectos técnico-económicos. Finalmente, se mejora la solución obtenida después de la evaluación y se obtiene un diseño conceptual óptimo del módulo capaz de proporcionar a un dron la habilidad anteriormente mencionada.
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Estudio para el desarrollo de un prototipo de prótesis robótica de mano controlada por señales musculares para manejar vehículos automáticos
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2020-03-11) Saldaña Suárez, Renzo José; Angulo Salas, Antonio Lincoln
En el presente documento se realiza la investigación de un prototipo de prótesis de mano derecha. Este debe ser controlado por señales mioeléctricas, es decir, ser accionado dependiendo de los valores sensados en el sistema. Estos datos vienen a ser los impulsos rápidamente cambiantes provenientes de los nervios y músculos. Para poder desarrollar el tema, en primero lugar, se estudian los movimientos de la mano, de los cuales se escogen: la flexión y extensión de los dedos, la flexión y extensión de la muñeca, y la pronación y supinación de la muñeca. La razón por la cual se decide investigar este tema, es debido al constante incremento de lesiones del miembro superior, los cuales muchas veces terminan en la amputación de este. De esta manera, las personas quedan discapacitadas de las actividades cotidianas que se pueden realizar con la mano, entre ellas, conducir un vehículo. Es por eso que se busca que esta prótesis sea orientada especialmente hacia conductores que presenten este tipo de discapacidad para que puedan conducir cualquier automóvil automático. Se analiza información de diversas fuentes con el fin de conceptualizar diseños óptimos. Posteriormente, en base a un análisis técnico-económico, se escoge la opción más viable.
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Estudio para el diseño de un robot móvil autónomo para medición de contaminantes del aire y suelo en el corredor minero del sur
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2020-08-25) Rodríguez De La Cruz, Eddy William; Santos López, Félix Melchor; Portella Delgado, Jhon Manuel
La minería constituye el 10% del PBI del Perú; sin embargo, producto de sus actividades, el aire y el suelo aledaños se ven afectados. Este impacto en el medio ambiente provoca perjuicios en las comunidades contiguas al sobrepasarse los límites permitidos para la salud. Actualmente, el Organismo de Evaluación y Fiscalización Ambiental (OEFA) es el encargado de la supervisión y sanción de infracciones ambientales. No obstante, sus mecanismos no son suficientes, debido a que no permiten un monitoreo a tiempo completo del impacto que produce la actividad minera. Frente a ello, se realizó un estudio para el diseño de un robot móvil autónomo capaz de medir los contaminantes del aire y del suelo, de acuerdo a los estándares planteados por el Ministerio del Ambiente (MINAM), de modo que se pueda acceder a esta información desde una estación remota. La investigación muestra la viabilidad del diseño dado el alto poder fotovoltaico de la zona sur del Perú. La persistencia de datos es garantizada mediante el diseño de una arquitectura en la nube. Asimismo, como resultado del presente trabajo, se muestra el diseño preliminar óptimo (en base a la metodología VDI 2206) que cumple con todos los requerimientos planteados.
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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.
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Estudio y propuesta de solución conceptual de una máquina vending ecológica de ensaladas y jugos de frutas personalizados
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2020-09-04) Guevara Campos, María Laura; Paulsen Moscoso, Kurt Fernando
Debido a la gran cantidad de máquinas vending que ofrecen productos altos en azúcares y grasas saturadas, cada vez más personas tienen a su alcance estos productos de manera rápida y sencilla, lo que puede traer como consecuencia un estilo de vida poco saludable. Por ello, en el presente trabajo de investigación, luego de estudiar el estado del arte, los requerimientos, las funciones del sistema y los distintos tipos de frutas y jugos a ofrecer, se propone una solución conceptual de una máquina vending ecológica de ensaladas y jugos de frutas personalizados. Para el desarrollo del trabajo se utilizó la recomendación VDI 2206, la cual es una metodología para sistemas que involucran aspectos mecánicos, electrónicos y flujos de información. Basado en ello, primero se realizó la búsqueda de tecnologías, patentes y productos relacionados a las máquinas vending en la actualidad. Luego, se determinaron datos acerca de ensaladas y jugos de frutas a través de encuestas y experimentos. Con la información obtenida, se establecieron los requerimientos que debe cumplir la máquina vending. Para el estudio del sistema en sí, se descompone la máquina vending en 3 subsistemas: mecánico y de actuadores, electrónica de potencia, y control de procesos y de la interfaz, y se presentan las funciones parciales de cada uno de ellos, que en conjunto nos dan la función principal de la máquina. Una vez definidas las funciones parciales, se presenta la matriz de soluciones de estas y con ello se elaboran los conceptos de solución para cada subsistema. Finalmente, se llega al concepto de solución integrado de la máquina y se presenta la secuencia de operaciones del operario de mantenimiento y del usuario. La solución conceptual propuesta cumple con los requerimientos del sistema establecidos al inicio de la investigación. Por ello, esta solución puede servir como base para el diseño de una máquina vending de ensaladas y jugos de frutas.
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Diseño del concepto óptimo de la integración entre una máquina de cocción de granos de maíz con un sistema de activación a través de una interfaz cerebro- computador (BCI) que detecta caídas en el rendimiento en estudiantes universitarios para proporcionar descansos efectivos durante sesiones de estudio
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2020-09-04) Ramírez Castillo, Jorge Armando; Chau Delgado, Juan Manuel
Invertir largas horas en realizar una actividad académica sin tomar descansos, resulta siempre en una caída de rendimiento. Esto fue confirmado por un estudio realizado por la revista Harvard Business Review, el cual afirma que estar realizando una misma actividad durante largos periodos puede generar problemas como estrés, ansiedad, problemas de memoria, entre otros (Carmichael, 2015), que impiden que se continúe adecuadamente con las actividades que se están realizando. Asimismo, los descansos que se toman no son efectivos, pues parte de ese tiempo es ocupado, por ejemplo, para preparar alimentos o revisar el celular, no tomando un respiro para retomar las labores de la mejora manera. Ante esta problemática, el objetivo principal del presente trabajo se basa en la realización del diseño conceptual óptimo de un sistema integrado por una máquina automática para cocción de un alimento saludable sin necesidad de ser supervisada por un usuario, como lo son los granos de maíz y su sistema de activación mediante una interfaz cerebro-computador (BCI), para decodificar la actividad cerebral y detectar el momento en que se produce una caída de rendimiento, enviando un comando a la máquina para su activación, para así comenzar con el procedimiento de preparación, dando un aviso al usuario para que tome el descanso una vez que el alimento esté listo. La metodología del diseño empleada para la realización del presente trabajo de investigación está basada en la norma VDI 2206, para el diseño de sistemas mecatrónicos.
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Diseño de un sistema de prótesis de muñeca de tres grados de libertad con actuadores de soft robotics
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2020-09-04) Chero Arana, Brian Alberto; García Sulca, José Gustavo
Siendo nuestras manos la mejor forma que se tiene para interactuar con el mundo que nos rodea, la pérdida de una de ellas o incluso ambas, puede resultar bastante limitante para una persona en sus actividades del día a día. Actualmente existen varios modelos de prótesis de mano comerciales con una gran cantidad de funciones, pero acompañadas de un fuerte precio, algo que algunos usuarios no estarán en condiciones de pagar. Por otro lado, existe un nuevo campo en la robótica conocido como soft robotics, el cual abarca todo lo referente al uso de materiales suaves y deformables en conjunto con componentes electrónicos para lograr morfologías no convencionales y ha ido ganando importancia en los últimos años. Aplicando estos elementos, se propone diseñar un sistema para prótesis de muñeca de 3 grados de libertad y de menor costo que el de las prótesis comerciales actuales. Habiendo previamente identificado los movimientos de una muñeca a emular y mediante una búsqueda del estado del arte referente a prótesis de antebrazo, se recopilaron algunos mecanismos que podrían permitir el giro buscado en la muñeca, así como formas de controlar los movimientos de la prótesis, principalmente con señales mioeléctricas. Teniendo en cuenta esta información, se desarrollaron tres conceptos de solución integrando elementos de soft robotics para generar movimientos en la muñeca y controlados mediante señales generadas por el cuerpo (mioeléctricas y electroencefalográficas). Producto de esta investigación se obtuvo el modelo óptimo de solución para el objetivo planteado y se determinó la importancia de la fuente de energía neumática para el desempeño final del sistema.
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Diseño conceptual de un dispositivo portátil para la rehabilitación física del hombro de adultos de mediana edad
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2020-09-04) León Meza, John Victor; Elías Giordano, Dante Ángel
El documento presentado a continuación muestra el diseño conceptual de un dispositivo de rehabilitación de hombro, teniendo en cuenta sus tres grados de libertad. Para lograr esto, se utilizó como base de la metodología a la norma VDI 2221, la cual establece una serie de pasos que se siguieron para lograr obtener un concepto de solución óptimo, con el cual se planteó un proyecto preliminar. En primer lugar, se investigó sobre la problemática y la necesidad existente para el desarrollo de un dispositivo de este tipo, teniendo en cuenta datos actuales como el déficit de terapia física del Perú y cantidad de accidentes que lesionan al hombro cada año. Además, fue necesario el análisis de dispositivos con características similares, que estén en desarrollo o disponibles en el mercado, para tener una idea general de cómo resolver el problema. Luego, se sintetizaron las ideas recopiladas en la parte anterior para así poder determinar ciertos requerimientos que el sistema propuesto debe cumplir, como peso de este y capacidad de movimiento. Con estos requisitos, se pudo pasar a la etapa de diseño conceptual, donde se presentaron posibles soluciones teóricas, las cuales fueron evaluadas para determinar cuál de esta sería trabajada en este documento. Posteriormente, con el concepto de solución determinado, se pasó a la propuesta de proyectos preliminares, los cuales también fueron evaluados de acuerdo con criterios técnicos y económicos para obtener así un proyecto óptimo. Finalmente, se concluyó que con la ayuda de la norma VDI 2221, la cual otorgó la metodología utilizada para el desarrollo de este proyecto, se puede obtener satisfactoriamente un concepto de solución y un proyecto preliminar óptimo. Con esto se estarían dando las bases para posibles trabajos futuros relacionados al tema de la rehabilitación del hombro.
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Diseño de prototipo de máquina dobladora de polos de algodón con capacidad de 120 unidades por hora
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2020-09-04) Huapaya Blanco, George Vincent; Coasaca Apaza, César Ernesto
El presente trabajo tiene como finalidad el diseño conceptual a nivel mecánico, eléctrico, electrónico de una máquina automática para el doblado de polos con una capacidad máxima de 120 unidades por hora. Las prendas que ingresan a la máquina pasan por el proceso de planchado y se lee el código de barras perteneciente a cada polo. Con ayuda del sistema mecatrónico, el operario ahorra tiempo de doblado permitiéndole trabajar paralelamente con el embolsado de la prenda. Por otro lado, la presencia de la máquina brinda a las empresas menor tiempo de entrenamiento para sus nuevos trabajadores, ya que a estos les toma aproximadamente un mes para alcanzar la rapidez y calidad solicitada por los clientes. Para el desarrollo del trabajo y cumplir los objetivos se utilizan la metodología del diseño según la norma VDI 2221 y el proceso de innovación del MIT. Los materiales utilizados en el diseño se consideran no contaminantes para la prenda. Para el desarrollo del diseño se plantean exigencias mínimas, posteriormente, la elaboración de conceptos de solución, luego se realiza una evaluación cuantitativa y cualitativa. Finalmente, el diseño planteado comprende un bosquejo a mano alzada y un modelamiento 3D preliminar.
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Trabajo de investigación acerca de sistemas de grabación automática para la detección, seguimiento y conteo de peatones en intersecciones semaforizadas
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2020-09-11) Leiva Ottone, Martín Giancarlo; Crisóstomo Romero, Pedro Moisés
La información acerca del flujo peatonal es necesaria como métrica para dirigir diversos programas relacionados al transporte no motorizado (Lindsey, Nordback, & Figliozzi, 2016); sin embargo, actualmente la manera más común de obtener esta información es a través del conteo manual, el cual cuenta con diversas desventajas como ser una medida de corto plazo y de costo relativamente elevado (U.S Department of Transportation, 2016). Ante tales circunstancias, el objetivo general del presente trabajo académico es encontrar un concepto de solución que nos permita automatizar el proceso de conteo peatonal. Esta automatización se logra mediante un sistema de grabación que cuente con una cámara móvil que le permita alternar entre dos cruceros peatonales adyacentes dependiendo del color del semáforo. Como parte de la elaboración conceptual de la propuesta, se realiza una investigación del estado del arte de temas relacionados a la detección, seguimiento y conteo de peatones, así como la automatización de plataformas para cámaras. Esta información es utilizada para poder definir los requerimientos de dicho sistema, sus principales funciones y proponer alternativas de solución. Finalmente, utilizando un análisis económico-técnico se elige el concepto de solución óptimo.
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Sistema mecatrónico automático para intercambio de baterías en una plataforma de aterrizaje para drones de tipo multirotor
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2020-09-11) Valdivia Tuesta, Janier Albert; Velasco Mellado, Luis Angel
La presente tesis aborda el problema del abastecimiento de batería de los drones siendo su periodo de duración insuficiente para cubrir operaciones de mayor durabilidad. En la actualidad, la utilidad de los drones ha ido en aumento en los diversos campos en los que se desenvuelve, así como también su automatización. Con respecto a ello, con la constante evolución de la tecnología y la creciente demanda de automatizar los procesos en los que son requeridos estos dispositivos, se ha logrado que los UAVs (Unmanned Aerial Vehicles) sean autónomos en las operaciones que se requieren. De esta forma, ya no es necesario que sea controlado por algún operario en tiempo real, sino que puede funcionar de forma autónoma. Sin embargo, como se mencionó brevemente, las operaciones realizadas por estos dispositivos pueden tomar un tiempo mayor al de la duración de su batería, por lo que más tiempo implica menos operaciones por día y esto afecta a la productividad. De aumentar esta característica en los drones, se podrían usar, por ejemplo, como sistemas de vigilancia, ya que estos sistemas requieren una continuidad en su operación. Como segundo ejemplo podrían usarse para el envío de objetos a largas distancias de forma autónoma. Se propuso realizar el diseño preliminar de un sistema mecatrónico automático que realizará el abastecimiento de batería de los drones con baterías LiPo 6S (6 celdas). Para lograr este diseño son necesarios los siguientes subsistemas: subsistema de transporte de batería, subsistema de sujeción de dron y el subsistema de adaptación de batería. El subsistema de transporte de batería estará conformado por un robot cartesiano ensamblado con un gripper magnético y un anaquel para guardar las baterías. Este arreglo permitirá la sujeción, extracción y colocación de la batería. El segundo subsistema está conformado por dos actuadores lineales, los cuales se encargarán mantener el dron fijo para poder realizarse el proceso de abastecimiento de la batería. Por último, el subsistema de adaptación de batería, que es el diseño de un sistema mecánico que se ubicará en la parte media del dron para facilitar la extracción y colocación de la batería. Las baterías a emplear en este diseño son baterías LiPo 6S y estas tienen unas dimensiones aproximadas de 59 mm x 64 mm x 158 mm. Además, su peso es aproximadamente de 1.5 kg. Esto permitirá realizar un mejor diseño para las consideraciones mostradas. Eventualmente, se delimitó a este tipo de batería ya que son las que más se usan en promedio para drones de dimensiones mayores a un metro de diámetro. El sistema procesará la información en un controlador y estará constantemente validando, enviando y recibiendo data de internet, es decir, monitoreando en la nube. Se realizará un monitoreo de la información en la nube ya que estos sistemas operan de forma automática y además porque es necesario alertar sobre los posibles fallos para que el sistema sea reparado lo antes posible.
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Sistema mecatrónico de escaneado e impresión para musicografía braille de piano
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2020-09-16) Espinoza del Castillo, Igor Joseph; Portella Delgado, Jhon Manuel
La musicografía Braille es un sistema que utilizan las personas invidentes para aprender música, equivalente a las partituras en tinta para las personas con visión completa. En Perú, obtener una partitura en Braille es un proceso complicado, debido a que se requieren de softwares de pago, una computadora, un escáner y una impresora compatible costosa. Además, no existe un sistema que integre todos los pasos de obtención de partituras Braille. Por ello, se establece como objetivo principal de este trabajo de investigación el diseño conceptual de un sistema mecatrónico de escaneado e impresión para partituras Braille de piano. La metodología empleada en el presente documento establece definir la problemática e investigar el estado de la tecnología respecto a la obtención de partituras Braille. Luego, definir una lista de requerimientos del sistema, abstraer el proceso en funciones, vincularlas y crear conceptos de solución. Con estos, se elige un ganador y se lo mejora. El concepto de solución óptimo final que se obtuvo se divide en los subsistemas de energía, de procesamiento y control, de actuadores y de sensores. Además, la parte mecánica se puede dividir en selección, transporte, impresión y dispensado de la hoja. El diseño conceptual obtenido cuenta con un sistema de rodillos que permite el movimiento de papel en el proceso, y con sensores en cada etapa. También, utiliza un cabezal de punzonado que permite imprimir varios puntos de una celda Braille a la vez. Además, el microprocesador permite controlar el proceso, así como digitalizar y traducir la partitura escaneada. De esta manera, se cumple el objetivo inicial de plantear conceptualmente una solución para brindar mayor accesibilidad en la obtención de partituras a las personas con discapacidad visual.
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Investigación sobre el diseño de un mecanismo para el movimiento de las caderas en el plano frontal de un exoesqueleto de miembro inferior para la marcha humana
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2020-09-21) Mendoza Zapata, Juan Alejandro; Callupe Pérez, Rocío Liliana
El objetivo del presente trabajo es el diseño preliminar de un mecanismo para el movimiento de las caderas en el plano frontal del exoesqueleto PUCP durante el ciclo de la marcha humana sobre el sitio. Debido a la considerable cantidad de personas con discapacidad esquelético-muscular en el Perú según el Consejo Nacional para la Integración de la Persona con Discapacidad y la necesidad de desarrollar tecnologías que mejoren los dispositivos de rehabilitación existentes. Así, la metodología aplicada es la regida por VDI 2206, donde se desarrolla: la identificación de la problemática; planteamiento del objetivo general y específicos y propuesta de solución; una revisión del estado del arte asociado al mecanismo teniendo en cuenta trabajos y estudios anteriores sobre dispositivos de asistencia en rehabilitación; presentación de las exigencias que requiere el diseño para determinar las funciones de la máquina en relación al movimiento de caderas en el plano frontal que contiene señales, uso de energía, componentes mecánicos, eléctricos y de control; una matriz morfológica de cada función con distintos principios de solución; finalmente, se proponen conceptos de solución en base a sus combinaciones para hallar el concepto de solución óptimo tomando en cuenta el dimensionamiento del sistema a través de un análisis técnico-económico; Como resultado, se obtuvo el diseño mecánico preliminar de un mecanismo para el movimiento de las caderas en el plano frontal del exoesqueleto PUCP durante el ciclo de la marcha humana sobre el sitio. Se concluye que el presente documento contribuye al desarrollo de nuevas tecnologías para los dispositivos de rehabilitación, en este caso en el diseño de un prototipo mecanismo de cadera que añada el movimiento en el plano frontal del Exoesqueleto PUCP.
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Propuesta de sistema de rehabilitación neurológica de miembro superior para personas discapacitadas por medio del uso de una interfaz cerebro computadora
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2020-10-15) Neyra Corsino, Alvaro Oscar; Chau Delgado, Juan Manuel
El presente trabajo de investigación aborda los problemas que presentan los actuales sistemas de rehabilitación de miembro superior, los cuales son, por ejemplo, la fatiga muscular y la excesiva necesidad de un terapista. Para ello se propuso un sistema de rehabilitación de miembro superior por medio del uso de la interfaz cerebro máquina, el cual ha sido ampliamente investigado en la última década por sus efectivos resultados. Para la realización de esta propuesta se propuso como objetivo general su elaboración, además se propusieron como objetivos específicos la selección de algoritmos de procesamiento de señales encefalográficas, la selección de los componentes de un prototipo de brazo robótico, el diseño de la interfaz gráfica de usuario, y, por último, la integración de los subsistemas desarrollados. Además, se propuso como alcance que la propuesta no contempla la selección del lector de señales encefalográficas. Para la elección del paradigma que se deseó usar en esta propuesta, se presentó el marco teórico de la interfaz cerebro computadora dentro del cual se identificó las distintas ventajas y desventajas de cada una de estas por lo que se determinó que el paradigma del ritmo sensoriomotor (SMR) es el que se usaría en esta propuesta debido a que por medio de este se puede capturar e identificar cuando un usuario imagina el movimiento de algún objeto, lo cual es de mucha ayuda para su realización. Por otro lado, para la generación de ideas acerca de cómo podría realizarse este sistema, se presenta una revisión del estado del arte acerca de los dispositivos de rehabilitación de miembro superior por medio de la interfaz cerebro máquina y, además, se identificaron las metodologías a seguir en el diseño de este sistema. Debido a que se tuvo una idea general de cómo realizar la propuesta con el estado del arte y la identificación de las metodologías a usar, se realizó una lista de exigencias y una estructura de funciones del sistema de rehabilitación. Estos se utilizaron para poder identificar 3 conceptos solución de las cuales, mediante un análisis técnico-económico, se pudo obtener un concepto solución ganador. Luego, se pudo realizar un diagrama de operaciones, una arquitectura de hardware y el diagrama de flujo del concepto solución ganador. Finalmente, se presentaron conclusiones y recomendaciones destacadas de esta propuesta.
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Diseño conceptual de un sistema de automatización para el control de flujo de cobre en una faja transportadora, cuyo límite de diseño son 9400 TPH
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2020-10-20) Luna Prieto, Isaac Alonso; Flores Morales, Allan Walter
La minería forma parte de la historia del Perú, pues ha estado presente desde épocas preincaicas. Además, su aporte a la economía peruana es sustancial y equivalente al 10% del producto bruto interno del país, siendo uno de los pilares del desarrollo económico. Por otro lado, a nivel mundial, el Perú es considerado un gigante en la industria minera, ya que está presente en el podio de países con mayor reserva de minerales como oro, zinc y cobre. Con el fin de tener un mayor aprovechamiento de estas reservas es necesario un marco tecnológico que incentive el desarrollo de este sector. El presente trabajo surge como una pequeña contribución al desarrollo en este campo y busca solucionar, desde un punto de vista conceptual, un problema real obtenido de una empresa minera, persiguiendo el objetivo de aumentar los índices de producción y reducir las mermas. El problema a resolver es el flujo no controlado en una faja transportadora. Se investigan y comparan diversas tecnologías para finalmente llegar a un concepto de solución.
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Diseño conceptual de una máquina para producción de platos biodegradables a partir de afrecho
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2020-11-25) Quintana Herrera, José Carlos; García Zevallos, Luis Enrique
El presente trabajo desarrolla una solución frente la problemática del uso indiscriminado de materiales, tales como el tecnopor y el PET, usualmente empleados en la producción de envases de comida. Se plantea como alternativa sostenible el uso de afrecho, obtenido del proceso de la molienda de cereales y además se presenta como objetivo el diseño conceptual de una máquina para la fabricación de platos biodegradables a partir de esta materia. El proyecto se basa en la metodología VDI 2221 la cual consiste en la definición de una problemática, la determinación de funciones y estructuras del sistema a diseñar, la búsqueda de principios tecnológicos que cumplan estas y su posterior integración en un concepto de solución óptimo el cual es seleccionado a partir de evaluación técnico-económica. El sistema diseñado contempla el humedecimiento, dosificación, calentamiento, compresión y retiro del producto. Como resultado, se obtiene un sistema capaz de recibir afrecho de cereales y automáticamente realizar el proceso de prensado en caliente con el cual se obtienen platos de este material, sobre la base de variables de temperatura y presión seleccionadas por el usuario.
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Diseño de un dispositivo estacionario para la rehabilitación de pacientes adultos con tendinitis de la mano con 3GDL
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2020-11-27) Limaquispe Miguel, Ruben; Callupe Pérez, Rocío Liliana
En el presente trabajo de investigación se desarrolló el diseñó preliminar de un dispositivo estacionario para la rehabilitación de pacientes adultos con tendinitis de la mano con 3GDL, este diseño incluye tres movimientos importantes de la mano y muñeca los cuales son flexión-extensión, desviación radial-cubital de la muñeca y la contracción de los dedos. Para ello, el presente trabajo se divide en dos capítulos, los cuales son antecedentes-problemática y diseño conceptual. El primer capítulo, se describen la problemática actual del Perú sobre la rehabilitación; el marco teórico donde se abarca la fisiología de la mano para entender mejor la tendinitis; la propuesta de solución, metodología aplicada y el estado de arte, en esta parte se menciona los productos comerciales similares al presente trabajo; la lista de requerimientos que se debe considerar para un buen diseño del dispositivo. En el segundo capítulo, se muestran la estructura de funciones y la matriz morfológica; la evaluación técnico-económicamente de tres conceptos de soluciones para elegir el concepto de solución óptimo que mejor satisface los requerimientos; finalmente, se desarrolla el proyecto preliminar del dispositivo donde se modela en CAD teniendo en cuenta la morfología del brazo del paciente y según el DIN 3302.