Tesis y Trabajos de Investigación PUCP
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Ítem Texto completo enlazado Khallwa: robot aéreo para la identificación del estado de madurez de arándanos en los arbustos utilizando aprendizaje profundo(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024-08-16) Valera Espinoza, Jason Luis; Crisóstomo Romero, Pedro MoisésLa industria de arándano en nuestro país ha alcanzado un incremento en los últimos años. Por lo cual, el uso de nuevas tecnologías para el sector agroindustrial se convierte en un complemento para el desarrollo de una producción adecuada. El presente documento propone el diseño de un sistema que indique el estado de madurez del arándano en los arbustos utilizando aprendizaje profundo. El sistema se diseña para ser utilizado en campos de cultivo de arándanos de las localidades costeras del territorio peruano y abarca la concepción de un robot aéreo que podrá navegar dentro del campo de cultivo y registrar los arándanos en los arbustos mediante captura de imágenes, las cuales posteriormente serán analizadas por un algoritmo de identificación para clasificarlas por su estado de madurez. Para cumplir el objetivo, inicialmente se identificaron los requerimientos del sistema y posteriormente se proponen tres conceptos de solución por medio de la identificación de funciones. Luego de ponderar los tres conceptos de solución y realizar un análisis técnicoeconómico se selecciona un robot aéreo (“Khallwa”) de material de fibra de carbono y polipropileno expandido que posee una envergadura de 0.8 metros, un largo de 0.53 metros y una masa de 0.55 kilogramos. Una autonomía de vuelo de 10 minutos a una velocidad máxima de 6.2 m/s. Finalmente, con el objetivo de la identificación del arándano por su estado de madurez realizado se utilizó un modelo de aprendizaje profundo basado en aprendizaje por transferencia, el cual obtuvo una precisión media (mAP) del 92%, lo que conlleva a agilizar el proceso de inspección y evitar errores producidos en el proceso manual.Ítem Texto completo enlazado Diseño de un vehículo aéreo no tripulado para hidrolavado de fachadas de edificaciones en Lima Metropolitana(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024-08-15) Melgarejo Ponce, Joaquín Ignacio; Furukawa Fukuda, Roberto SumiyoshiEl servicio de limpieza de exteriores en altura en el territorio limeño continúa siendo rudimentario. Esto se da en el sentido que, dentro del sector privado se emplean métodos tradicionales de elevamiento como andamios, causantes de accidentes en altura mientras que se implica el uso de maquinaria costosa como plataformas de elevación. A raíz de esto, en el extranjero se han diseño drones capaces de integrar la pistola a presión con la técnica del hidrolavado. No obstante, esta primera respuesta no ha sido lo suficientemente eficiente como para ejecutar un lavado profesional por un tiempo superior al de media hora debido a la duración de vuelo que garantizan las baterías LiPo. La presente tesis tiene como objetivo el diseño de un dron que pueda ejecutar el mismo servicio de lavado a presión en las fachadas de edificaciones, garantizando una autonomía de vuelo superior a 1 hora que pueda compensar las falencias de tiempo de vuelo de otras propuestas comerciales. Para ello, se emplea la metodología VDI 2221 con la finalidad de integrar los dominios: mecánico, electrónico y de control. Como resultado, se cuenta con una propuesta innovadora a las tecnologías de limpieza contemporáneas que se nutre de una fuente de energía limpia: el hidrógeno. Dicha sustitución de la batería tradicional LiPo a la celda de hidrógeno refleja una reingeniería de la estructura y parámetros de vuelo del dron. No obstante, el diseño obtenido contempla un peso competitivo de 8 kg con carga útil y una autonomía de 1 hora y 17 minutos; así como también la resistencia mecánica suficiente para ejercer un lavado de hasta 69 bares, concluyendo ser una alternativa viable de limpieza en el mercado.Ítem Texto completo enlazado Diseño de un Sistema de Control Predictivo para la Navegación Autónoma de un Dron dentro de Galerías de Minas Subterráneas(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024-02-20) Balcazar Guerrero, Mario; Cuéllar Córdova, Francisco FabianEn el contexto de las operaciones de minería subterránea se ha identificado que el principal problema es la posibilidad de que ocurran accidentes generados por la caída de objetos. Para afrontar este problema, se propone hacer uso de robots móviles que realicen la inspección e identificación de este tipo de riesgos. Es en esta línea que los drones equipados con sensores ópticos se vuelven una alternativa para conocer el estado real de dichos espacios y detectar a tiempo algún indicio de posible caída de objetos, esto gracias a la posibilidad que estos brindan de llegar a lugares de difícil acceso sin que el operador tenga que exponerse. En el marco de la tesis presentada, se planteará una estrategia de control que permita la navegación autónoma de un vehículo aéreo no tripulado del tipo ala rotatoria o dron dentro de un espacio confinado como el de las galerías de mina subterránea, donde no se tenga acceso a la señal GPS (Sistema de Posicionamiento Global) y se use únicamente la información recabada por un sensor LiDAR y una unidad de medida inercial (IMU). Para cumplir con este objetivo, se utilizará un controlador diseñado a partir del modelo matemático que mejor describa la dinámica del dron en dos dimensiones. Se realizará tanto el diseño teórico del controlador propuesto como la simulación del sistema de control de la trayectoria del vehículo aéreo. Finalmente, la tesis obtendrá como resultado, una comparativa entre el controlador propuesto y la estrategia de control clásica usada en los drones comerciales. Para ello, se tomará en cuenta las principales restricciones que se tiene en la operación de los vehículos aéreos no tripulados dentro de los espacios confinados, así como la robustez en su respuesta ante perturbaciones externas o como parte del error en la medida de los sensores utilizados.Ítem Texto completo enlazado Diseño de dron para análisis de salud vegetal(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2023-10-18) Méndez Cam, Joseph Ramses; Santos López, Félix MelchorEl presente trabajo presenta como marco problemático la pérdida de los cultivos por situaciones adversas como como las plagas, malas hierbas, enfermedades, falta de nutrientes y condiciones térmicas. Estos problemas, se podrían evitar en su mayoría si se realizara análisis de salud constantemente a los sembríos. El problema recae en la falta de análisis de la salud de los cultivos por la demandante naturaleza de la tarea. No sería posible realizar una revisión manual constante a todas las plantas. Además, las herramientas actuales que existen no son óptimas y no son capaces de integrar el análisis de diferentes sensores. El objetivo general del presente trabajo es diseñar una solución a partir de un vehículo aéreo que sea capaz de tomar imágenes multiespectrales y térmicas para el análisis de la salud vegetal. La metodología que se utilizará para cumplir con el correcto diseño del proyecto será la metodología VDI. Para las secciones relacionadas a la arquitectura de software, el proyecto usó la metodología Attribute Driven Design (ADD) 3.0. Adicionalmente, se usó la metodología Preferred Reporting Items for Systematic Reviews and Meta-Analyses (PRISMA) para realizar una revisión sistemática de la literatura. Finalmente, los resultados son el diseño de un dron capaz de intercambiar entre cámara multiespectral y térmica sin necesidad de desarmar todo el sistema. Se presenta una solución escalable a través de la nube de AWS para realizar el procesamiento de datos. Por otro lado, a partir de la revisión bibliográfica y del diseño de la arquitectura de software, se elaboraron los artículos académicos “Precision agriculture drone technology: A systematic review of the literature” y “Cloud-based processing on drone imaging for precision agriculture” respectivamente. Como conclusión, en las pruebas realizadas para el procesamiento en el sistema ciber de la nube, se obtuvo un tiempo promedio de respuesta de 430 ms.Ítem Texto completo enlazado Vehículo aéreo no tripulado para la dispensación de dinero en efectivo en billetes (dron ATM)(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2022-05-26) Reyes Castillo, Aaron Luis; Saito Villanueva, CarlosEl desarrollo tecnológico del sector financiero en el Perú está creciendo de manera acelerada. La competencia entre entidades financieras ya no solo se da en el campo de los productos, sino también en el uso que le dan a la tecnología para fortalecer su propuesta de valor y los servicios que ofrecen a los usuarios. Hoy todo gira en torno a la experiencia de usuario y la tendencia principal es la de la auto atención. Es así, que la innovación juega un rol crucial para lograr la diferenciación de la competencia. La tendencia de la digitalización de servicios ha llevado a que cada vez más usuarios se sumen al uso de la banca por internet y las aplicaciones. Los canales electrónicos, como es el caso de los cajeros automáticos, pasaron a verse como una transición hacia la digitalización, cuyo objetivo era incentivar la auto atención de los clientes, pero dentro de la seguridad de un entorno propio del banco. Sin embargo, se descubrió que así se logre una migración de usuarios hacia los canales digitales, estos mismos usuarios seguían utilizando los cajeros automáticos en ciertas ocasiones, debido a que su necesidad de efectivo no desaparecía al 100%. El motivo de esto principalmente es que la sociedad peruana (y latinoamericana en general) aún no está lista para la digitalización completa. La carencia de medios digitales en gran parte de establecimientos de venta recurrentes (mercados, bodegas), el posicionamiento del uso de efectivo para transacciones del día a día (como el transporte público) y la falta de confianza del usuario por utilizar canales digitales como medio de pago en un gran porcentaje de la población aún, hace que la necesidad de abastecimiento de efectivo siga latente. De este modo, la inserción de nuevas tecnologías que brinden facilidades complementarias para lograr mejorar la confianza en el público reacio a utilizar dichos medios y, del mismo modo, que permitan satisfacer sus necesidades esenciales, tales como la disposición de dinero en efectivo, van a lograr no solo fortalecer el puente hacia la digitalización total, sino satisfacer la necesidad real de los usuarios. En el presente trabajo de investigación se desarrolla una propuesta de solución que permitirá distribuir dinero en efectivo por medio de vehículos aéreos no tripulados, los cuales transportarán el contenido en un módulo de dispensación que será capaz de dispensar el monto solicitado por el usuario. Para cumplir el objetivo, el diseño óptimo realizado se compone de un dron comercial especialmente configurado al que se le adhiere un módulo de dispensación capaz de realizar dicha acción una vez posicionado sobre una estación de dispensación. Queda fuera del alcance de este trabajo el diseño de la estación de dispensación. El sistema será capaz de desplazarse por un rango de cobertura de 3 km a la redonda desde su estación principal. Por otro lado, el módulo de dispensación que porta el dron tendrá un peso límite de 6kg.Ítem Texto completo enlazado Diseño de un vehículo aéreo-terrestre no tripulado con autonomía de funcionamiento de larga duración orientado a operaciones de búsqueda y rescate(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2020-07-29) Mori Virhuez, Brian Ernesto; Abarca Abarca, Mónica LucíaLas labores de búsqueda de rescate en diferentes zonas del Perú se dificultan generalmente por las diferentes condiciones meteorológicas y geográficas las cuales complican el acceso a diversos lugares. En la actualidad, se pueden encontrar diferentes soluciones a este problema, como los drones aéreos y terrestres; sin embargo, ambas opciones presentan diversas vulnerabilidades a los factores ambientales. Además, ambos tienen como limitaciones la duración de funcionamiento y el alcance de exploración. La presente tesis se centra en el diseño y dimensionamiento de un vehículo no tripulado en la función de rescate y exploración en lugares que son de difícil acceso, por esta razón, podrá facilitar y aumentar la efectividad de las organizaciones que se encargan de las labores de búsqueda y salvamento. Se busca que este sistema tenga un tiempo de funcionamiento de larga duración, es decir, que sea mayor a 30 minutos que es el tiempo promedio de marcha de los drones del mercado. Así también, se propone que pueda desplazarse por aire y por tierra para extender el espacio de búsqueda, que cuente con el menor peso posible sin afectar la resistencia y estabilidad del vehículo, además, que soporte variados fenómenos atmosféricos como vientos, lluvias o granizadas.