Facultad de Ciencias e Ingeniería
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Ítem Texto completo enlazado Diseño de un robot autónomo de limpieza utilizando aprendizaje de máquina(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024-10-02) Susanibar Sipan, Grover Hernando; Portella Delgado, Jhon ManuelEn la actualidad existen varias marcas de robots limpiadores en el mercado, sin embargo, estos robots no realizan su misión de forma eficiente, debido a que presentan errores sistemáticos al momento de desplazarse en un ambiente requerido, por lo que no logran limpiar adecuadamente la suciedad. Se realizó un estudio de los motivos por los cuales los robots actuales presentan problemas y se determinó que los algoritmos de control que usan para desplazarse sobre una habitación no son del todo eficientes, por lo que es necesario plantear otros algoritmos que complementen y así se puedan disminuir los errores. La presente tesis es desarrollada con el objetivo de diseñar un robot de limpieza que sea capaz de desplazarse de forma autónoma sobre todos los espacios de una habitación y limpie de forma eficiente todas las partículas de suciedad presentes en el interior de dicha habitación. Asimismo, se propone el uso de un algoritmo de Aprendizaje de Máquina a través del entrenamiento de una Red Neuronal Convolucional que le permite al robot aprender a reconocer objetos y partes de la habitación para que en su recorrido de limpieza se pueda guiar y le sirva como retroalimentación en su propósito de localizarse. En el documento se detalla el diseño mecatrónico del robot limpiador describiendo los componentes mecánicos y de desplazamiento del robot; los sensores, actuadores y circuitos de alimentación de energía; así como la arquitectura de control y diagramas de flujo de los algoritmos involucrados. Con el objetivo de validar el funcionamiento del diseño de robot planteado, se realizaron simulaciones computacionales del recorrido y limpieza de un robot dentro de una habitación requerida. Con los resultados obtenidos se concluye que es posible mejorar el desempeño de los robots actuales a través del uso de algoritmos de Inteligencia Artificial que le permiten al robot ir aprendiendo a reconocer objetos a lo largo de su desplazamiento. Finalmente, el robot propuesto tiene un costo estimado del sistema mecánico y electrónico de S/. 5’610 y un costo de diseño de S/. 5’625 para el proyecto, teniendo en cuenta que el costo de diseño va a disminuir conforme el robot sea fabricado en grandes volúmenes de producción.Ítem Texto completo enlazado Diseño de una máquina prensadora automatizada de ladrillos ecológicos con interlocking(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024-05-10) Ramirez Ocaña, Harry Eros; Portella Delgado, Jhon ManuelLos ladrillos ecológicos son utilizados hoy en día como una alternativa a los ladrillos convencionales, la diferencia es que estos son fabricados mediante presión en vez de cocción, por ello reciben el nombre de ecológicos. Los ladrillos son creados con una combinación de tierra, cemento y agua, la cual es luego prensada en una cámara la cual le da forma que la propiedad del interlocking (o forma tipo ‘lego’), para una fijación más sencilla; además, poseen mejor resistencia térmica que los ladrillos convencionales. El presente trabajo tiene como objetivo diseñar una máquina prensadora automatizada de ladrillos ecológicos con interlocking para productores pequeños o medianos en el país, que no puedan costear el importar las costosas máquinas disponibles solo en el extranjero. Para la elaboración del proyecto se hará uso de la metodología basada en la normal VDI 2221 “Proceso generalizado de desarrollo y diseño de sistemas mecatrónicos”.Ítem Texto completo enlazado Diseño de un sistema automatizado alimentador de bolas de 4.5” y 5” para molino SAG(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2022-09-08) Gutiérrez Blanco, Renzo Fernando; Portella Delgado, Jhon ManuelEn la actualidad, la industria minera se encuentra migrando hacia el uso de nuevas tecnologías para la automatización de casi todos sus procesos debido a que permite obtener un ahorro significativo de costos operativos, mano de obra, planificación, tiempo, seguridad para el operador y toma de decisiones inmediata para la mejora de procesos. Por ello la automatización de procesos en áreas donde existen una mayor demanda de costos como lo es la molienda es de mucha importancia para la planta de procesamiento de mineral. En el proceso de molienda, los gastos de activos que demandan mayor cantidad de dinero al año son el consumo de bolas. Por ello, el automatizar este proceso para optimizar el consumo de bolas, sin afectar el rendimiento en un molino, representan un gran ahorro en cualquier planta de procesamiento de mineral, por consiguiente, se espera controlar el flujo de bolas en una molienda SAG que, por lo general, cuenta con diámetros de 4.5” y 5”. Entonces, el presente trabajo involucra el diseño de un sistema automatizado alimentador de bolas de 4.5” y 5” para molino SAG, con características particulares que satisfacen los requerimientos de un alimentador de molinos SAG convencional existentes. Finalmente, el diseño del sistema propuesto garantiza un flujo constante de bolas el cual consiste en una tolva de almacenamiento de bolas que son descargadas, de manera controlada, mediante una compuerta accionada por un pistón neumático hacia un dosificador accionado por un motor eléctrico. Este dosificador permite regular la velocidad de descarga de las bolas dirigiéndolas hacia un sensor para que sean contabilizadas y analizadas al final de su recorrido previo al ingreso del molino. El sensor, el motor eléctrico y la compuerta de descarga son controlados mediante un panel de control.Ítem Texto completo enlazado Diseño de un mecanismo de dos grados de libertad para prótesis robótica transtibial(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-10-11) Salazar Briceño, Carlos Antonio; Abarca Pino, Victoria Elizabeth; Portella Delgado, Jhon ManuelEsta tesis presenta el diseño de un mecanismo de dos grados de libertad para una prótesis robótica transtibial que cuenta con dorsiflexión/flexión plantar e inversión/eversión activas. Así mismo, se expone el diseño de un pie protésico que complementa a dicho mecanismo para obtener una prótesis robótica transtibial que no incluye al socket del paciente con amputación. Este mecanismo de 4,63 kg es capaz de proveer el torque adecuado en el momento necesario a fin de que personas con amputación de miembro inferior y de aproximadamente 60 kg de peso, puedan trasladarse en superficies planas e inclinadas realizando giros de hasta 19° en dorsiflexión, 20° en flexión plantar, 25° en inversión y 10° en eversión. Además, el mecanismo permitiría al usuario caminar en un plano horizontal o en un plano inclinado de hasta 25° de inversión. Por otro lado, se seleccionan los componentes electrónicos que utiliza el sistema de control para realizar los giros mencionados automáticamente gracias al uso de un microcontrolador. Por último, se presenta la lista de planos de ensamblaje y despiece del mecanismo, junto al costo total de producción de la prótesis diseñada cuyo valor es de aproximadamente S/. 12 500 mil soles. Entre los pasos a seguir para lograr el diseño del mecanismo se encuentran, un breve estudio en torno a la anatomía y biomecánica del tobillo, y una investigación en torno a los mecanismos en prótesis robóticas transtibiales y sistemas electrónicos y de control. La información obtenida se utilizó para proponer un diseño conceptual considerando la norma alemana de diseño mecatrónico VDI 2206. Luego, se llevó a cabo un análisis cinemático para obtener las fuerzas que el mecanismo debe generar durante todo el ciclo de marcha, las cuales fueron consideradas en los cálculos y simulaciones por elementos finitos realizados para una correcta selección y diseño de los componentes mecánicos del mecanismo. Finalmente, se realizó un modelo dinámico del mecanismo y una selección de componentes electrónicos para obtener las funciones de transferencia de un sistema de control para la prótesis que podría ser implementado en trabajos futuros.Ítem Texto completo enlazado Diseño de un robot paralelo para la rehabilitación de las extremidades superiores en pacientes que han sufrido derrames cerebrales(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-04-06) Loza Silva, Hennio Reyner; Portella Delgado, Jhon ManuelEl siguiente trabajo se presenta el diseño mecánico, electrónico y de control de una maquina para la rehabilitación de las extremidades superiores en pacientes que han sufrido derrames cerebrales. Para la realización del objetivo general , se tuvo que definir la exigencias que debe cumplir el sistema, realizar un estudio del arte actual para reconocer el estado de la tecnología relacionada con robots de rehabilitación. Para el diseño se consideró un mecanismo paralelo de 5 barras y dos grados de libertad. A partir de ello se desarrolló la estructura mecánica, luego se seleccionó todos los componentes electrónicos y finalmente, se aplicó un algoritmo de control no lineal llamado Sliding Mode para el control de la trayectoria.Ítem Texto completo enlazado Diseño de sistema mecatrónica para la automatización del proceso de metalizado en componentes de un camión minero eléctrico(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2020-12-18) Medrano del Aguila, Daniel; Portella Delgado, Jhon ManuelEl siguiente proyecto de tesis parte de la necesidad de una empresa peruana en particular de mejorar, optimizar y brindar mayor seguridad en el trabajo de metalizado, el cual es uno de los procesos principales en la reparación de componentes durante el mantenimiento de sus equipos. De esta manera, el objetivo principal es el de automatizar dicho proceso y los objetivos específicos son reducir el tiempo general, evitar la presencia directa de operarios y lograr una mayor calidad y uniformidad en el acabado del trabajo. Para cumplir con los mismos, el diseño del sistema se sustenta en los lineamientos establecidos en el libro “Handbook of Thermal Spray Technology” (Manual de Tecnología en Pulverizado Térmico) [1], el cual ha sido publicado por ASM Internacional, una organización profesional de científicos e ingenieros especializados en materiales cuyos manuales son reconocidos como una referencia estándar en el campo de la ciencia de materiales. En conclusión, en base a los puntos básicos señalados en esta bibliografía, la demanda de componentes de la empresa y el estado actual de la tecnología, la presente tesis presenta un diseño capaz de abarcar el alcance de trabajos de la empresa y la necesidad de la misma de cumplir con sus tiempos de entrega, además de cubrir las necesidades de seguridad personal y ambiental.Ítem Texto completo enlazado Diseño de un sistema de monitoreo de contaminación acústica urbana bajo una plataforma IoT(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2020-12-01) Murata Arca, Renzo Mitsuo; Santos López, Félix Melchor; Portella Delgado, Jhon ManuelLa presente tesis expone el diseño de un sistema ciberfísico de monitoreo de contaminación acústica urbana, el mismo que, combinando radiofrecuencia y conexión a internet a través de wifi, podría ser implementado en las zonas de mayor concurrencia de personas en la ciudad de Lima y tendría como principal objetivo el informar y advertir a los ciudadanos y entidades gubernamentales cuando los niveles de ruido presentes pueden afectar la salud. Además, la información recolectada permitiría a los municipios responsables del control de este problema poder tener una visión más acertada de los causantes de los mismos. Este trabajo se dividirá en una parte física que consistirá en el diseño de un dispositivo de sensado de contaminación acústica que pueda operar de forma continua en distintas zonas de la capital siendo capaz de trabajar en la intemperie enviando información relevante de forma inalámbrica a un receptor; y una parte ciber que seguirá una arquitectura IoT con Cloud Computing que se encargará del procesamiento de los datos y su transmisión a través de internet. Este sistema será fácilmente escalable y podría ser aplicado en proyectos del Estado enfocados en la reducción de la contaminación ambiental y la concientización de la población sobre el mismo.Ítem Texto completo enlazado Diseño de un sistema de sensado de bajo costo para una red de monitoreo en tiempo real de contaminantes atmosféricos presentes en zonas urbanas(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2020-11-12) Mendoza Jacinto, Juan Manuel; Portella Delgado, Jhon ManuelLa expansión de las ciudades producto del desarrollo de la industria y la explosión demográfica viene afectando la calidad de vida de sus habitantes. Por un lado, la mayoría de actividades industriales como parte de sus procesos desecha contaminantes que afectan el medio ambiente. Por otro lado, el crecimiento de la ciudad ha fomentado el desarrollo de actividades que responden a satisfacer necesidades ciudadanas siendo una de las principales el transporte, que presenta problemas tales como la informalidad y la obsolescencia del parque automotor, cuya principal consecuencia es el incremento del nivel de contaminación. Siguiendo las recomendaciones de la OMS para material contaminante suspendido en aire urbano, diversas instituciones gubernamentales en el Perú han establecido límites para la concentración de una serie de contaminantes, así como, ha realizado el monitoreo de los mismos en puntos estratégicos de la ciudad de Lima. Sin embargo, las soluciones empleadas en la actualidad son alternativas costosas y requieren de personal especializado para su operación, por lo que son escasas e insuficientes. Acorde a esta problemática, la presente tesis describe el desarrollo de un nodo sensorial de costo inferior a 800 USD, de dimensiones inferiores a 1m3 y peso menor a 25kg, capaz de determinar la concentración de gases contaminantes tales como el CO, NO2 y PM2.5 dentro de los rangos recomendados por el MINSA. El sistema desarrollado minimiza su costo de operación al abastecerse de energía mediante paneles solares funcionando al 25% de su capacidad de captación lumínica, además de contar con la capacidad para funcionamiento de emergencia de 12h y los equipos necesarios para determinar las principales variables meteorológicas. Durante el presente trabajo, se siguió la metodología de diseño mecatrónico planteada por la norma VD2206 adaptada a sistemas ciber-físicos comprobándose su pertinencia en procesos de desarrollo similares. Así mismo, se comprobó con un prototipo de baja fidelidad la capacidad del sistema para enviar datos en tiempo real a través de internet hacia la plataforma IOT de IBM (Watson). Finalmente, se elaboró la propuesta de un modelo para la ubicación de una red de estos nodos sensoriales y su optimización mediante algoritmos de aprendizaje automático.