Tesis y Trabajos de Investigación PUCP
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Ítem Texto completo enlazado Diseño de un drone para mapeo de zonas vulnerables a desastres naturales mediante uso de sensor de Lidar(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2022-03-22) Avalos Villa, Julio Paul Ryan; Abarca Abarca, Mónica LuciaLos últimos desastres naturales han mostrado qué tan vulnerable es el Perú, prueba de ello son los números a nivel nacional del impacto que tuvo el fenómeno del Niño Costero en el 2017: 138 personas fallecidas, 1 782 316 personas entre afectadas y damnificadas, 413 983 viviendas entre destruidas y afectadas, 234 51 kilómetros de carretera entre destruida y afectada, y 131 611 hectáreas de cultivo entre destruidas y afectadas, y todo ello pudo evitarse, o en su defecto reducir su impacto teniendo una adecuada gestión de riesgos y política de prevención. La presente tesis consiste en el diseño de un drone con un sensor LiDAR acoplado, el cual permitiría escanear zonas de interés y de difícil acceso para un topógrafo y obtener una nube de puntos, mediante la cual se puedan realizar simulaciones de desastres naturales, y así cuantificar posibles daños e identificar rutas y zonas seguras. La presente tesis tiene como objetivo general el diseño de un drone que pueda llevar como carga útil un sensor LiDAR y los componentes necesarios para su funcionamiento. Ello involucra realizar previamente una investigación acerca de cómo funciona tanto el drone como el LiDAR, además de sistemas que se puedan encontrar en el mercado, para luego empezar con la selección de componentes y el diseño propiamente dicho, tanto mecánico, electrónico y de control, y ello implica realizar cálculos y simulaciones, que fueron objetivos específicos de la tesis. El sistema diseñado permite la adquisición de datos de un terreno en forma de una nube de puntos mediante el uso del sensor LiDAR, además de que este sistema puede ser usado de forma manual o de forma autónoma, tiene una duración de 20.9 minutos, soporta vientos de hasta 7m/s y podrá ser monitoreado desde una estación en tierra, como una laptop, caracterizándose por ser de bajo costo en comparación a los modelos comerciales que existen en la actualidad.Ítem Texto completo enlazado Integración de imágenes de nubes de puntos obtenidas por drones(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-09-16) Tippe Quintanilla, Percy Kim; Sipiran Mendoza, Iván AnselmoThe Lidar technology is an environment scanning method that produces point cloud images. In this work we study the use of a Kalman filter to combine point cloud images into a single unified 3D map.Ítem Texto completo enlazado Aterrizaje de precisión de un UAV sobre una plataforma móvil(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2020-03-03) Salazar Ayllón, Paolo Bryan; Saito Villanueva, CarlosEl 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.Ítem Texto completo enlazado 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, CarlosEl 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.Ítem Texto completo enlazado Levantamiento topográfico de alta precisión utilizando tecnología de vehículos aéreos no tripulados para fines de instalación de un sistema de riego tecnificado(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2019-10-28) Urbizagástegui Tena, Rodrigo Alonso; Flores Espinoza, Donato AndrésEl objetivo de la presente tesis es realizar el levantamiento topográfico para la instalación de un sistema de riego tecnificado usando aeronaves no tripuladas. El procedimiento, que generará modelamientos del terreno, será registrado en este documento. Los modelamientos del terreno se obtendrán a partir de datos obtenidos por un vehículo aéreo no tripulado, los cuales deberán ser procesados y georreferenciados. A continuación, se describe cada capítulo. En el Capítulo 1, se presentará la problemática actual en la obtención de datos del terreno con topografía tradicional, también los problemas debido al movimiento de los vehículos aéreos no tripulados al momento de capturar las imágenes aéreas. Se señala el objetivo general de la tesis, así como los objetivos específicos y la justificación de la realización del presente tema. En el Capítulo 2, se dará a conocer conceptos básicos de topografía, conceptos de fotogrametría e información sobre los vehículos aéreos no tripulados. Luego, se presentarán los equipos utilizados en el proyecto: vehículos aéreos no tripulados y equipos de topografía GPS. En el Capítulo 3, se explicará la estrategia adoptada para dar solución al levantamiento topográfico, que es la motivación de la presente tesis, se describirá la metodología de trabajo desde la planificación de los vuelos hasta el momento en que se extraen los datos del vehículo aéreo no tripulado. Además de las mediciones necesarias como puntos de apoyo para la georreferenciación. En el Capítulo 4, se presentará el procesamiento de la información obtenida por los vehículos aéreos no tripulados. Se explicará las características del procesamiento de la información para obtener los modelamientos del terreno entregados. Además del control que se realizó para verificar la fiabilidad del sistema y el uso de la información para el diseño de la instalación del sistema de riego tecnificado.Ítem Texto completo enlazado Diseño de módulo para la navegación autónoma de un vehículo aéreo no tripulado en espacios interiores(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2019-05-29) Bueno Pacheco, Diego Ricardo; Flores Espinoza, Andrés; Saito Villanueva, CarlosEn la actualidad, la necesidad por automatizar procesos en diferentes áreas ha conducido al uso de vehículos aéreos no tripulados para la realización de tareas de forma autónoma y ágil. En este trabajo se desarrolla un método para la navegación autónoma de un vehículo aéreo no tripulado en espacios interiores privados de servicio de geolocalización. Para dicho método se diseña un módulo electrónico capaz de procesar imágenes para detectar códigos QR con lo cual tener información para realizar un plan de vuelo autónomo. La implementación se logra gracias a una computadora embebida (Raspberry Pi 3) que es capaz de realizar las tareas de comunicación y procesamiento en tiempo real para la navegación. También se hace uso del controlador de vuelo Pixhawk, un LIDAR para el control de la altitud de vuelo. En cuanto a software se hace uso de las librerías OpenCV y Dronekit para el lenguaje de programación Python. En los resultados se muestran el desempeño del módulo y las configuraciones necesarias para el óptimo funcionamiento del método de navegación.Ítem Texto completo enlazado Análisis aerodinámico de una hélice bipala 17x5 (17" de diámetro y 5" de paso de avance) de un vehículo aéreo no tripulado del tipo cuadricóptero para incrementar la eficiencia de vuelo vertical(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2018-10-01) Ramírez Sánchez, Julio Manuel; Saito Villanueva, CarlosEn el presente trabajo de tesis se realiza el análisis aerodinámico de una hélice 17x5 de un Vehículo Aéreo No Tripulado (VANT) del tipo cuadricóptero para precisar el efecto de la modificación del ángulo de paso en las fuerzas aerodinámicas con el objetivo de incrementar la eficiencia de vuelo vertical. En primer lugar, el estudio aerodinámico se realiza a partir de cálculos analíticos bajo la formulación de la teoría del Impulsor del Elemento Pala o también llamada Blade Element Momenthum Theory (BEMT) por sus siglas en inglés. El cálculo analítico se realiza en el software JBLADE el cual emplea el código BEMT para la resolución de problemas aerodinámicos de hélices. Los resultados se verifican que tengan un correcto sentido físico con tendencias y valores numéricos acordes con el estudio y experimentación de hélices; estos resultados forman punto de partida para el posterior análisis. Luego, el análisis aerodinámico se realiza a partir de la simulación computacional mediante el uso del software ANSYS Fluent. El paquete de ANSYS Fluent proporciona un análisis basado en el uso de volúmenes finitos. En específico, se enfoca la resolución del problema mediante el método del Marco de Referencia Móvil (MRF - Moving Reference Frame); el método resuelve los campos de flujos que involucran superficies rotatorias bajo un enfoque estacionario. El método MRF proporciona una solución físicamente correcta, simple y con menor uso de recurso computacional. En seguida, los resultados de la simulación se verifican frente a los cálculos analíticos a manera de validar los resultados. La tendencia de la respuesta muestra una correcta similitud con respecto a los cálculos analíticos. Sin embargo, existe un error promedio de 17,0% entre los valores numéricos de ambos métodos; esto debido a las simplificaciones realizadas en la configuración del modelo y en el proceso general de simulación. Finalmente, en la presente tesis se concluye que se logra obtener un aumento de la fuerza de empuje a partir de un cambio en el ángulo de paso; cabe resaltar que este aumento representa un impulso del 17,8% del peso total del cuadricóptero, con solo incrementar el ángulo de paso de cero a dos grados, lo cual resulta en un beneficio aerodinámico.Ítem Texto completo enlazado Modelo basado en Lean y BIM para el diseño, planificación y seguimiento de un proyecto de edificación y el aporte de los UAV(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2018-08-06) Juárez Aquino, Enrique Augusto; Brioso Lescano, Xavier MaxEn nuestro país la gestión de proyectos de edificación no es optimizada y esto se refleja en la gran cantidad de desperdicios en las fases de diseño, planificación y construcción. Por ello, las empresas del sector deben utilizar nuevas herramientas y técnicas que mejoren la eficiencia y eficacia de sus productos. En este contexto, la interacción de la filosofía LEAN Construction y los sistemas de gestión BIM se ha estudiado y difundido en nuestro medio en los últimos años; sin embargo, en la práctica, sus herramientas y técnicas se usan parcial e individualmente, manteniendo buena parte de los sistemas tradicionales de gestión. Por otro lado, el uso de UAVs se hace cada vez más común en diversos sectores, entre ellos, el de construcción. Pese a ello, existe poca investigación sobre el tema y la existente brinda resultados generales sin especificar procesos específicos. Ante ello, esta tesis pretende desarrollar un modelo para la gestión del diseño, planificación y seguimiento de un proyecto de edificación usando LEAN, BIM y UAVs. Para ello, el primer paso fue revisar los conceptos involucrados y, a partir de ellos, crear un marco conceptual que facilite su integración. En esta búsqueda se encontró que el marco de trabajo del diseño y construcción virtual se adapta a las necesidades del modelo deseado. Posteriormente se propusieron protocolos para el diseño, planificación y seguimiento de obras usando UAVs basados en la revisión bibliográfica, entrevistas y visitas periódicas a obras. Finalmente, se implementó el modelo en proyectos reales y se validó usando indicadores de gestión como el porcentaje de plan cumplido. Adicionalmente se analizan las oportunidades de la generación de modelos as-built a partir de la ejecución de protocolo de seguimiento en un proyecto ya ejecutado.Ítem Texto completo enlazado Detección de personas y vehículos en imágenes tomadas desde un UAV(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2016-08-03) Rivera Vicente, Jhon Jhojan; Crisótomo Romero, PedroEn la actualidad, la detección de objetos de interés en imágenes se ha centrado básicamente en aplicaciones que se desarrollan sobre cámaras estáticas, limitando así el área que es captada por dichas cámaras. Pero con el desarrollo y construcción de los vehículos aéreos no tripulados, ahora tenemos cámaras que se montan en ellos. Los objetos a detectar con una cámara en movimiento generan un nuevo reto y es por eso que esta tesis se enfoca en el análisis de este tipo de imágenes. En la presente tesis, se desarrolló un sistema que permite la detección de objetos de interés (persona y vehículos) que se encuentran en movimiento, a partir de imágenes tomadas desde un vehículo aéreo no tripulado (UAV). El resultado de la aplicación de este sistema, permitirá conocer el número de objetos en movimiento, así como la trayectoria que siguen a lo largo de una secuencia de imágenes. En el primer capítulo se presenta el estado del arte existente en la actualidad en referencia a las aplicaciones que existen en reconocimiento de objetos en imágenes, ya sean imágenes individuales o secuencias de imágenes. Además se establecen los objetivos del desarrollo del sistema que se propone en esta tesis. En el segundo capítulo, se presenta las técnicas existentes en el procesamiento de imágenes para el reconocimiento de objetos, así como también las respectivas etapas con las que cuentan, para detectar y reconocer objetos de interés. En el tercer capítulo se realiza la comparación entre las técnicas de reconocimiento con el objetivo de seleccionar la más adecuada a nuestros requerimientos. Así mismo se presenta el diseño del sistema propuesto para la detección de personas y vehículos en movimiento en las imágenes tomadas desde el UAV. Finalmente en el último capítulo, se muestra la implementación del sistema propuesto y sus resultados obtenidos al aplicar el sistema sobre 5 secuencias de fotogramas (videos), cada una de ellas con características distintas, con lo que se establecerá la eficiencia de nuestro sistema en cuanto a escenarios diversos.