Facultad de Ciencias e Ingeniería
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Ítem Texto completo enlazado Modelación y simulación dinámica de un mecanismo de 4 GDL para desarrollar una prótesis para personas con desarticulación humeral(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2016-11-03) Bernal Padró, Mariano André; Elías Giordano, Dante ÁngelEn el presente trabajo de tesis se realizó la modelación y la simulación dinámica de un mecanismo de 4 grados de libertad, orientado al diseño de prótesis activas para personas con desarticulación humeral. Este modelo facilita el análisis de la biomecánica del movimiento en el miembro superior con el fin de obtener parámetros dinámicos para iniciar un posterior diseño de la prótesis. Se realizó un diseño conceptual del mecanismo basándolo en las características fisiológicas del miembro superior, de tal manera que cumpla con los movimientos naturales y mantenga un parecido antropomórfico. Esto incluye una revisión de la fisiología para la obtención de los parámetros antropométricos necesarios para el dimensionamiento de los eslabones. En base al diseño preliminar, se desarrolló un modelo cinemático para el estudio de las características geométricas del movimiento, con el cuál se pueden describir las coordenadas de cualquier componente del mecanismo respecto a un sistema fijo al cuerpo. Esto se logró empleando las matrices de transformación homogénea según la parametrización Denavit-Hartenberg. Asimismo, el modelo cinético se describió mediante las ecuaciones obtenidas de servirse del algoritmo de Uicker para el estudio, aplicando conceptos de mecánica Lagrangiana, del cual se obtiene los momentos efectivos en cada articulación. Finalmente, el modelo fue implementado en Matlab para proceder con la simulación numérica de la dinámica del mecanismo, donde se realiza el cálculo de los torques efectivas aplicadas, cuyos valores máximos son los parámetros de selección para un posterior diseño. Los resultados aquí presentados, se contrastan con los obtenidos en literatura para validar los datos ofrecidos, los cuáles se encuentran dentro de rangos esperadosÍtem Texto completo enlazado Diseño de un robot humanoide anfitrión(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2016-09-23) Azula Pastor, Kenji Alberto; Cuéllar Córdova, Francisco FabiánEn 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.Ítem Texto completo enlazado Brazo robótico de 5GDL con sistema de control modificable por el usuario para fines de investigación en ingeniería robótica(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2016-01-18) Soto Bravo, Carlos Andrés; Peña Pachamango, Denis BryanEn el presente trabajo se plantea el diseño de un brazo robótico de 5 grados de libertad con un sistema de control de movimiento modificable por el usuario y un control de seguridad que garantice el bienestar del usuario y de la máquina. Se realizan los cálculos del diseño mecánico y electrónico necesarios que garanticen el buen funcionamiento de la máquina. Para ello, se obtiene el modelo cinemático del brazo robótico por medio de la obtención de los parámetros de Denavit-Hartenberg y el método geométrico. Por otro lado, se obtiene el modelo dinámico del robot resolviendo las ecuaciones de Euler-Lagrange. El dimensionamiento de piezas, ensamblaje y planos mecánicos del robot se realiza mediante el software Autodesk Inventor; así como también se consigue exportar el archivo CAD al software Matlab con la finalidad de corroborar una posible aplicación del diseño propuesto. Además, se realiza los circuitos esquemáticos del sistema usando el programa Eagle, para la selección de componentes electrónicos se hace uso de diferentes manuales y datasheets otorgados por los fabricantes. Para la cotización de los componentes utilizados, se obtuvo proformas y cotizaciones por correo electrónico, cabe resaltar que en el caso de componentes importados se está Considerando el costo de envió. Respecto a los resultados obtenidos, estos fueron positivos debido a que se consigue tener un diseño de brazo robótico que sea seguro para el usuario debido a que contiene sensores de corriente para evitar una sobrecarga en los motores y una parada de emergencia para detener el movimiento del robot cuando se requiera. Además, se le permite al usuario colocar las diferentes ecuaciones de movimiento para el control de robot y de esta manera poder tener un control libre a voluntad del usuario. Algunos cálculos fueron realizados por el software Autodesk Inventor, el reporte mostrado por este programa mostró un diseño valido y resultados positivos que ratificaron como correctos los parámetros ingresados para su análisis. En conclusión, el brazo robótico diseñado tiene un fin educacional y de investigación. El sistema de control de movimiento puede ser modificado por el usuario; es decir, le permite alterar diferentes parámetros en las ecuaciones de movimiento para su control. Cabe resaltar que se le proporciona al usuario información de la cinemática y dinámica del brazo robótico; de esta manera, con pruebas experimentales es posible corroborarlas. Esta información ayudará al usuario a realizar el control del brazo robótico diseñado.Ítem Texto completo enlazado Diseño e implementación de un robot de bajo costo para estimular la fotosíntesis en plantas de pequeño tamaño(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2013-05-20) Barragán Neira, Angel Esteban; Kato Ishizawa, GustavoLas plantas conforman gran parte del planeta cumpliendo un rol muy importante en el ecosistema de la Tierra; sin ellas, nuestro entorno no sería como lo conocemos. Este asunto de estudio busca trasladar una planta hacia una zona donde exista mayor cantidad de luz y en la medida de lo posible, trasladarla a una zona donde incida luz solar directa. Se utilizó la robótica como medio para poder lograr esta labor, para así desarrollar un producto con un objetivo definido y un uso determinado. Este estudio sería la base para lograr un producto comercial. Se desarrolló un robot autónomo el cual consta de un sistema de desplazamiento a base de servomotores, un sistema de sensores infrarrojos para la detección de obstáculos, un sistema de sensores de intensidad de luz, y un sistema de control basado en el microcontrolador ATmega8 de la familia ATMEL.Ítem Texto completo enlazado Diseño e implementación de un sistema de generación de trayectorias para un robot móvil utilizando control odométrico(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2012-12-04) Cook Meneses, Jordi Alexis; Kato Ishizawa, GustavoLa generación de trayectorias es uno de los aspectos básicos del desarrollo de robots móviles. Permite al móvil poder desplazarse de un lugar a otro de manera óptima y segura, a partir de un modelo de obstáculos que lo rodean y a un camino ya calculado. Los estudios en generación de trayectorias son importantes debido a que son la base del desplazamiento de un robot móvil. El movimiento debe de ser seguro, esquivando los obstáculos, y eficiente, que se traslade de un lugar a otro en el menor tiempo posible, o con el menor consumo de potencia. Para esto, en primer lugar, se debe de calcular una trayectoria. Ésta puede ser calculada por distintos métodos dependiendo del algoritmo utilizado. Una vez calculada la trayectoria, debe ser realizada por el robot real, lo que lleva a un problema de incertidumbre en su ejecución. Esto se debe a la inexactitud de la ejecución de las órdenes de velocidad y a la inexactitud en la localización del robot mediante los cálculos odométricos. Esta incertidumbre es acumulativa, es decir, mientras más larga sea la trayectoria, se generan errores mayores. La implementación de un sistema de generación de trayectorias servirá para que luego existan estudios sobre mejoras en la automatización de robots móviles, y que lleve a su vez a un impulso al desarrollo de la robótica en general. La presente investigación aplicada propone un sistema de generación de trayectorias que permitirá a un usuario aplicar parámetros iniciales a un algoritmo generador de trayectorias para luego ser enviado al robot móvil que recorrerá el camino planteado y llegar al lugar de destino. El objetivo es el diseño y construcción de un robot móvil para pruebas de generación de trayectorias óptimas, usando distintos algoritmos para este propósito, con la finalidad de poder realizar estudios posteriores sobre el tema.Ítem Texto completo enlazado Diseño de un sistema guía de recorridos en el Museo de Arte y Tradiciones Populares(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2012-09-07) Salazar Yaringaño, Giancarlo; Carrera Soria, Willy EduardoEl siguiente documento de tesis tiene como principal objetivo el diseño de un sistema guía de recorridos en el Museo de Arte y Tradiciones Populares del Instituto Riva Agüero, entidad perteneciente a la Pontificia Universidad Católica del Perú. [1] En el primer capítulo del presente documento se describirán algunas características pertinentes de los museos incluyendo los estándares adecuados para iluminación y sonido, por último, se explicará los problemas encontrados en los sistemas convencionales utilizados para recorridos guiados en los ambientes de los museos, En el segundo capítulo, se presentará los actuales sistemas utilizados en los museos más visitados del mundo, desde la inclusión de adecuados sistemas de iluminación hasta la integración de nuevas tecnologías como son la utilización de robots y el desarrollo de los museos interactivos. En el tercer capítulo, se analizarán los principales criterios para la elección adecuada de los circuitos electrónicos utilizados en el diseño del sistema guía de recorridos en el primer ambiente del Museo de Arte y Tradiciones Populares. En el cuarto capítulo, se presentarán simulaciones del funcionamiento de los diseños escogidos por etapas, finalmente se presentará la implementación y realización de pruebas de un prototipo del sistema completo.Ítem Texto completo enlazado Diseño e implementación de un robot móvil con una esfera de tracción omnidireccional(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2012-03-13) Pozo Fortunić, Juan EdmundoLa utilización de robots móviles en el campo de la robótica industrial y la robótica de servicio es cada vez mayor. La mayoría de los diseños de estos robots móviles posen la denominada tracción diferencial. Esta no permite el movimiento omnidireccional y requiere de complejos algoritmos de control para la generación de trayectorias. Por otro lado, los robots que poseen tracción omnidireccional han sido poco estudiados. El objetivo de la tesis es diseñar e implementar un robot móvil con una esfera de tracción omnidireccional, que permita al robot realizar cambios repentinos de trayectoria sin tener que realizar giros. El robot tendrá una única esfera de tracción que será actuada por dos motores eléctricos. El control de los motores permitirá controlar el movimiento omnidireccional en el plano de desplazamiento del robot. El tamaño de la base del robot será de 10cm x 10cm y los motores eléctricos son controlados por un microcontrolador ATMEGA88PA y un controlador de motor L298 a través de señales moduladas por ancho de pulso (PWM). Se realizarán y documentarán diferentes experimentos de generación de movimiento (lateral, diagonal y circular) y en base a estos resultados el diseño del robot será evaluado.Ítem Texto completo enlazado Diseño e implementación de un algoritmo de generación de trayectorias para la evasión de un obstáculo para un robot móvil(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2012-02-21) Gutiérrez Suárez, Bryan CiroLa robótica móvil ha buscado desde sus inicios la autonomía móvil en su desplazamiento hacia sus objetivos. Conforme fue evolucionando esta área de la robótica se desarrollaron diversas metodologías para hacer más eficiente el movimiento autónomo de los robots. Gran cantidad de estas metodologías se desarrollaron para movilizar al robot en un entorno con obstáculos no estables. Se obtuvieron buenos resultados a costa de la alta complejidad de sus algoritmos, así como la gran cantidad de sensores implementados en el robot y entorno. La presente tesis busca reducir la complejidad de algoritmos para calcular las trayectorias más cortas hacia el objetivo de recorrido de un robot móvil en un entorno con obstáculos estables (entorno estructurado). Para la solución del problema se elige trabajar con un robot móvil de tracción diferencial. Se elaboró un programa en lenguaje C++/CLI con una interfaz gráfica de usuario (IGU) para poder, en esta, detallar información sobre el entorno y la posición final del robot y, también, para habilitar la comunicación usuario-robot. Posteriormente en el algoritmo principal del programa se hacen cálculos matemáticos para determinar la trayectoria que es más corta a recorrer con las condiciones especificadas previamente en la IGU. Con la trayectoria obtenida se generan las señales de control que son enviadas al robot móvil para que recorra dicha trayectoria. Se hacen pruebas de la generación de trayectorias y seguimiento de las mismas con obstáculo y sin obstáculo. En los resultados de las pruebas experimentales se presentaron errores de precisión y se mejoraron con un arreglo correctivo de velocidades de los motores del robot. Con este ajuste los resultados obtenidos fueron los esperados en relación con la correcta generación de la trayectoria así como el seguimiento de la misma. Se concluye que las velocidades a las que se desempeñan los motores deben ser corregidas para disminuir el error de precisión en las pruebas experimentales del sistema. Finalmente, la precisión del sistema depende de la longitud y forma de las trayectorias a seguir.Ítem Texto completo enlazado Sistema cliente servidor para visión de un robot móvil(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2011-11-23) Arteaga Osorio, Edward GiovanniLa presente tesis titulada “Sistema Cliente-Servidor para Visión de un Robot Móvil usando una Wireless Lan” tiene por finalidad, analizar, desarrollar y demostrar el modo de aplicación de un Sistema Cliente-Servidor que transmite imágenes digitales, captadas por un robot móvil hacia una PC remota o servidor. Para lograr este objetivo se ha diseñado una red inalámbrica usando la especificación IEEE802.11b (llamado Wi-Fi), que es el estándar más difundido para redes de área local inalámbricas. Esta red consiste de un Punto de Acceso y de una tarjeta inalámbrica en el robot móvil, ambos elementos enlazándose por los canales de radio adecuados en la banda de frecuencia seleccionada; también se ha desarrollado un software cliente servidor que en el lado del robot móvil cumple las tareas de captación, empaquetamiento y transmisión de imágenes y en el lado del servidor las tareas de recepción, almacenamiento y visualización de las imágenes en pantalla para monitorear la exploración del robot. Estas aplicaciones de red se realizaron usando el estándar WinSock en el entorno de programación visual. La investigación teórica previa a la implementación incluyo tópicos de robótica móvil, soluciones anteriores de cliente-servidor en robot móviles, redes de computadoras, librerías software de funciones de red, un amplio estudio de las redes inalámbricas con énfasis en las redes de área local inalámbricas (WLAN) explicando las distintas tecnologías, comparando sus características, modos de funcionamiento, técnicas de transmisión y ventajas. Finalmente se define el estándar IEEE802.11b describiendo sus topologías de red, capa física y subcapa de control de acceso al medio. El sistema final desarrollado en su conjunto, hardware y software, le permite al robot móvil estar conectado a una PC remota para poderle monitorear, vislumbrar y supervisar sus funciones, consiguiendo controlar a tiempo real lo que ocurre en su centro de operaciones (hogar, comercio y oficinas). Este sistema permitirá garantizar la seguridad y eficiencia de los servicios atendidos, así como la protección de la inversión permitiendo actuar en la brevedad ante cualquier desperfecto o peligro en la interacción hombre-maquina; proporcionando el bienestar de la colectividad atendida que es el objeto de toda obra humana final.Ítem Texto completo enlazado Robot móvil con visión estereoscópica para la localización de objetos(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2011-09-02) Rodríguez Rodríguez, Jorge AntonioEl procesamiento de imágenes aplicado al campo de control y automatización de sistemas industriales ha tenido una gran influencia en la tecnología de los robots móviles; así se han venido desarrollando diversas técnicas de visión para poder obtener nuevos parámetros cada vez más precisos sobre el entorno de trabajo del robot móvil. Las técnicas de reconocimiento de objetos y visión estereoscópica han demostrado ser una herramienta muy útil, ya que gracias a esto, los vehículos no tripulados pueden llegar a tener una mejor interacción con su entorno, lo cual resulta en un mejor desenvolvimiento en las diferentes tareas que realizan El presente trabajo de tesis describe la implementación de un sistema de visión estéreo aplicado al campo de los robots móviles para la localización de objetos, el cual tiene como principal características encontrar la distancia en coordenadas XYZ de un objeto en particular; para que luego esta información sea llevada al robot. Tanto para la tarea de segmentación como del cálculo de coordenadas se utilizará a la librería OpenCV la cual nos permite el uso de los diferentes algoritmos de procesamiento de imágenes. La etapa de visión estéreo propiamente dicha se llevará a cabo mediante la implementación de las siguientes etapas: cálculo de los parámetros de las cámaras, calibración, rectificación de imágenes y finalmente la triangulación, método por el cual se obtienen las coordenadas deseadas. El sistema de visión estéreo desarrollado será implementado en un computador embebido y se va comunicar con el robot móvil mediante protocolo TCP/IP para el envió de las diferentes coordenadas.