Tesis y Trabajos de Investigación PUCP
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Ítem Texto completo enlazado Diseño de un sistema de prótesis de antebrazo y muñeca de 3 grados de libertad con actuadores de soft robotics(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2023-12-12) Chero Arana, Brian Alberto; García Sulca, José GustavoEl presente trabajo presenta una prótesis de antebrazo que integra elementos de soft robotics para lograr una prótesis de muñeca capaz de mover una mano con tres grados de libertad, al igual que su contraparte real. Inicialmente se realizó un estudio previo para identificar los movimientos de una muñeca a emular y recopilar modelos existentes de prótesis de antebrazo como parte del estado del arte. A partir de esto se propuso un diseño de prótesis de antebrazo capaz de emular dichos tres movimientos de la muñeca mediante la integración de músculos artificiales neumáticos y otros componentes electrónicos. A continuación, se procedió a realizar el diseño definitivo del sistema. Para ello se realizó una lista de los componentes requeridos en cuanto a sensores, actuadores y controladores. Por cada componente se recopilaron posibles modelos comerciales disponibles, y se seleccionó el más adecuado teniendo en cuenta las características deseadas según las condiciones de trabajo. Además, se realizó el modelado de la estructura de la prótesis y de los subsistemas involucrados mediante el software de diseño mecánico Autodesk Inventor. La prótesis de antebrazo desarrollada es un dispositivo portátil capaz de trabajar de manera continua por aproximadamente 6 horas, el cual cuenta con todos los elementos requeridos para realizar las tareas deseadas. Por último, se estima el costo total de la prótesis, incluyendo el costo de sus componentes electrónicos y mecánicos, elementos de pernería y cableado, y su manufactura, obteniendo un total de S/. 2222.30, el cual aumenta a S/. 10522.30 al incluir costos de diseño y ensamble. Además, se realizan simulaciones acerca del comportamiento del sistema mediante el uso de software como Autodesk Inventor o la herramienta de simulación ANSYS. Del mismo modo, se exploran las pruebas experimentales requeridas para validar el funcionamiento de un músculo artificial para futuras pruebas experimentales de este elemento.Ítem Texto completo enlazado Diseño mecatrónico de un dinamómetro de motor para pruebas de prototipo para la competencia Shell Eco Marahon(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2023-05-17) Vivas Alejandro, Gianfranco Odin; García Sulca, José GustavoLa competencia Shell Eco Marathon es un evento que reúne equipos de todo el mundo, los cuales desarrollan vehículos automóviles que puedan alcanzar la máxima eficiencia energética posible. El grupo SEMA PUCP, conformado por estudiantes de diversas especialidades de la Pontificia Universidad Católica del Perú, desarrolló un vehículo prototipo monoplaza para poder participar en la competencia Shell Eco Marathon, en sus trabajos de diseño e implementación encontraron la necesidad de poder hacer ensayos con el motor de combustión interna del vehículo en busca de mejoras energéticas y determinación de parámetros de rendimiento. Esto requería la adquisición de un banco de pruebas, más conocido como dinamómetro de motor. Se investigó sobre el estado de la tecnología de los dinamómetros de motor, y cuáles son los modelos comerciales más comunes. Se encontró que los dinamómetros de motor en su mayoría están hechos para motores de gran potencia de uso industrial, mientras que los pequeños, al no tener aplicaciones para vehículos comerciales, son poco comunes y se desarrollan de manera personalizada. Esto llevo a proponer la solución de diseñar un dinamómetro de motor propio. El objetivo de este trabajo es presentar el diseño de un dinamómetro de motor que cumpla con requerimientos establecidos a partir de las necesidades encontradas, entre estos, obtener los parámetros más importantes de un motor de combustión interna, como lo son las curvas de torque y potencia. Para cumplir con este objetivo, se planteó el diseño de un dinamómetro de motor que usa un generador eléctrico para convertir la energía mecánica que se produce en el eje de salida del motor. El generador eléctrico convierte la energía mecánica en energía eléctrica y esta última es disipada en un circuito de resistencias. Para poder someter al motor a distintos regímenes de carga un circuito electrónico de potencia regula la cantidad de energía eléctrica que será disipada, mientras que los instrumentos sensan los parámetros de interés para poder obtener las curvas de torque y potencia.Ítem Texto completo enlazado Diseño de un guante con movimiento independiente por cada dedo basado en tecnología de soft robotics para el apoyo en el proceso de rehabilitación de manos(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2023-02-21) López Junchaya, Anders Jeanpierre; García Sulca, José GustavoEl presente documento presenta el diseño del prototipo de un dispositivo de rehabilitación para manos a través de movimientos independientes de cada dedo, el objetivo principal de este dispositivo es la realización de ejercicios que propicien la recuperación de los músculos de la mano luego de sufrir una lesión. Para conseguir esto, primero, se definió el problema y se propusieron objetivos específicos que servirían para verificar el avance, así como se limitó el alcance del proyecto. A continuación, se realizó una búsqueda de datos que servirán como base al momento de diseñar el producto, así como buscar productos ya existentes que puedan servir como base o comparación con el planteado en el presente. Luego de ello, se estableció una lista de requerimientos del proyecto, en base a esta se tiene que realizar el concepto de diseño del proyecto. Posteriormente, se realiza la descomposición de funciones a través del árbol de funciones y medios que facilita la elección de estos últimos para cada función mencionada. En las últimas etapas de la metodología a seguir, se realizan diversas arquitecturas y diagramas, esto con la finalidad de mostrar cómo interactúan los diversos medios elegidos, tanto como sistema mecánico como el flujo de la información. Una vez obtenido el diseño conceptual, se procede a la implementación: primero, se realiza el diseño de los subsistemas (electrónico, control, mecánico y neumático); segundo, se procede a la selección de elementos y cálculo del costo del proyecto; finalmente, se realizan las pruebas para verificar el funcionamiento del prototipo. En conclusión, se obtuvo el diseño conceptual, luego se implementó el prototipo, se empleó también un controlador PI para llevar los dedos a las posiciones deseadas, obteniendo así un prototipo que cumple con el movimiento independiente de cada dedo como es requerido.Ítem Texto completo enlazado 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 GustavoSiendo 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.