Ingeniería Mecatrónica

Permanent URI for this collectionhttps://hdl.handle.net/20.500.12585/8794

Browse

Now showing 1 - 16 of 16

Análisis Basado en Simulación del Sistema de Propulsión Eléctrico y el Sistema de Almacenamiento de Energía de un Catamarán
(2023) Juan Alejandro Alarcón Quiroz; Darcy Carolina Grau Insuasti; Villa Ramírez , José Luis (director); Rodríguez, Harold (evaluador); Rueda Rincón, Luis Eduardo (evaluador); Acevedo Patiño, Oscar (evaluador); Ríos Díaz, Yennifer (tutor)
Este estudio de investigación se centra en el análisis del rendimiento del sistema de propulsión y el sistema de almacenamiento de energía (ESS, por sus siglas en inglés Energy Storage System) de una embarcación electro-propulsada diseñada para operar en la bahía de Cartagena de Indias, Colombia. El objetivo principal del estudio es evaluar la capacidad de respuesta de la interacción de estos sistemas en una operación determinada. Para lograr este objetivo, se desarrollaron dos modelos caracterizados por los ele- mentos seleccionados de la embarcación. El modelo del sistema de propulsión y el modelo del ESS de Ion Litio fueron definidos de manera independiente y se utilizaron para analizar el rendimiento de cada sistema. El modelo del sistema de propulsión se basó en el análisis de la dinámica de la embarcación y en datos proporcionados por el fabricante de los componentes y el rendimiento del sistema de propulsión. Para el modelo del ESS, se realizaron pruebas en laboratorio para el paquete de baterías de ion litio y se analizó su capacidad de respuesta bajo diferentes condiciones de carga y descarga. La investigación se llevó a cabo utilizando una combinación de técnicas de inves- tigación cualitativas y cuantitativas y los resultados mostraron que el modelo del sistema de propulsión es capaz de entregar la potencia requerida para una trayec- toria definida por los propósitos de la embarcación, sin embargo, se identificaron algunas limitaciones en el modelo del ESS en términos de la duración de la batería y su capacidad de carga. En general, la investigación concluye que para garantizar el óptimo rendimiento de una embarcación electro-propulsada, es necesario realizar una simulación previa del sistema de propulsión y del ESS del prototipo antes de la entrada a pruebas en el mar y durante su operación. La simulación permite identificar posibles limitaciones del sistema y proponer soluciones adecuadas para mejorar el rendimiento y la continuidad de la investigación.
Análisis biomecánico de posturas comunes durante el uso del teléfono celular
(2022) Mendoza Carmona, Jhonavid; Guzmán Sarmiento, Samantha; Contreras Ortiz, Sonia Helena (directora); Marrugo, Andrés (evaluador); Rios, Yennifer (evaluador)
Los dispositivos electrónicos se han convertido en un elemento indispensable para estar en contacto, sin embargo, vivir en una era tecnológica en donde las personas están sumidas en el constante uso de los artefactos móviles produce que esta incesante manipulación del teléfono celular lleve consigo problemas de postura y de visión que con el tiempo puede ocasionar enfermedades. El presente trabajo tuvo como propósito investigar las posturas comunes durante el uso de teléfonos móviles que pueden estar asociadas a síntomas de dolencias o problemas musculoesqueléticos y de la visión. Este trabajo utiliza modelos biomecánicos simplificados de la cabeza, cuello, espalda y antebrazos para estimar las fuerzas y los momentos netos en las articulaciones necesarias para mantener el equilibrio estático durante uso del teléfono móvil. Se realizó una encuesta para identificar las posturas comunes adoptadas por estudiantes universitarios al usar el teléfono móvil, y se seleccionaron dos de estas para realizar el análisis biomecánico. posterior a eso, se escogieron diez voluntarios entre hombres y mujeres para analizar los resultados que muestran los cálculos biomecánicos y así determinar una relación entre las posturas y los ángulos de visión. Los resultados muestran que las posturas que permiten ángulos de visión cómodos pueden causar momentos de carga más altos en las articulaciones, lo que puede producir molestias musculoesqueléticas.
Armlab: brazo robótico controlado vía web para laboratorios remotos.
(2023) Cardona Giraldo, Jader; Ríos Díaz, Jennifer Yuliana (directora); Rodríguez Arias, Harold Alberto (evaluador)
La inversión en la tecnología de la maquinaria industrial ha avanzado, junto con las necesidades que se van presentando. La educación a distancia es cada vez más usada, así como el uso compartido de laboratorios entre instituciones, es por ello que el uso de laboratorios híbridos ha sido una respuesta ante la falta de elementos presentes en una institución, o la carencia de estos, así como la oportunidad para quienes estudian virtualmente, pues, a través de un control, o acceso, remoto se brinda la oportunidad del uso de ciertos equipos, a los cuales no se tendría acceso de no ser por ello. Considerando la problemática mencionada, este documento presenta el desarrollo de una plataforma remota para el control de un brazo robótico de tipo angular vía web. La interfaz de usuario se presenta en una página web, desde donde se pueden ejecutar comandos para el brazo robot, lo que permite ver cómo el brazo robot se mueve y manipula objetos en tiempo real. El brazo robótico en cuestión es un robot de tipo angular el cual tiene 5 grados de libertada, este dispone de 6 motores para las articulaciones y para la garra. El armazón del robot está construido en PLA por una impresora 3D. El robot cumple la función de moverse conforme se envían los comandos, a través de instrucciones en el pseudocódigo propio del robot y por controles deslizantes (barras) que permiten el control individual de cada motor. La interfaz permite la visualización en tiempo real de los movimientos que ejecuta el brazo robótico y el control se puede realizar desde cualquier lugar del mundo.
Automatización de sistema de suministro, dosificación y aspersión de silicona
(2021) Martínez García, Cristian Andrés; Ríos Diaz, Yennifer; Elles Fang, Malorys; Acevedo Patiño, Óscar
En una empresa es fundamental mantener un flujo de producción establecido para lograr una estabilidad y un crecimiento continuo, por esto tienen la necesidad de conservar sus maquinarias, recursos y condiciones de trabajo en el mejor estado posible, lo cual significa que, ante cualquier acontecimiento, falla o problema deben solucionar e ir mejorando los procesos. El objetivo de este proyecto es el desarrollo de un sistema que brinde solución a diversos problemas presentados tras una falla operativa, problemas que generan perdidas a la compañía. Con este fin, se analizan diversos factores y requerimientos para el correcto funcionamiento y operación del proceso y se plantea el diseño, construcción e implementación del sistema de suministro, dosificación y aspersión de silicona. El proyecto parte del modelo funcional actual, se realiza el diseño del tablero de control y se seleccionan los elementos necesarios para su puesta en marcha. Se realiza la automatización mediante un sistema de control programado y el accionamiento de un sistema neumático. La implementación del nuevo sistema automatizado logra la rehabilitación y mejora de la inyección de silicona al proceso, un proceso crítico para la línea de producción mitiga las pérdidas de recursos, brinda un correcto funcionamiento del sistema desde el panel de control, mayor precisión en el control del proceso y ahorra un gran porcentaje en los costos a la empresa.
Desarrollo de un Gateway I-IoT para Modbus TCP/IP
(2023) Fúnez Genes, Jesús Daniel; Grillo Pedroza, Andrés Felipe; Villa Ramírez , José Luis (director); Marrugo Hernández , Andrés (evaluador)
Este trabajo presenta el desarrollo de un Gateway IoT, el cual permite la interacción entre un dispositivo con salida en protocolo Modbus TCP y un servidor con conexión a Internet. El Gateway es probado usando un equipo Sentronpac 3200 interconectado a una aplicación en Ubidots. Los resultados muestran la viabilidad de la implementación y las pruebas finales realizadas fueron exitosas, aunque solo se probó el caso unidireccional.
Design, Construction and Implementation in Simulation of a Parallel Spherical 3RRR Robot for Therapeutic Assistance in the Rehabilitation of Ankle Injuries in Infants with Cerebral Palsy
(2021) Marrugo Tobon, Duvan Andrés; Vitola Palomino, Angie Liliana; Villa Ramirez, Jose Luis (tutor)
This research work presents the biomechanical analysis of the ankle joint, as well as the study of the movements in the rehabilitation task of two basic movements commonly used in this process such as dorsi/plantarflexion and eversion/inversion of this joint, in order to propose an adequate design of a prototype that satisfactorily performs the task of rehabilitation assistant in infants with cerebral palsy. The mechanical design of the robot was performed in the SolidWorks © design program together with the most suitable actuators for the application. Based on the above, the analysis of a parallel coaxial 3-RRR robot for ankle rehabilitation is presented. This way, a mathematical analysis of the robot was made , which consists of inverse and forward kinematic using geometric and numerical methods, respectively using Matlab © environment. In adition eight possible working and assembly modes are presented. To obtain the mathematical model, the velocity state and screw-coordinate Jacobian matrix was developed based on Screw theory for a trajectory obtained through the polynomial result of a system of acquisition in the sagittal and frontal planes using a goniometer. Furthermore, manipulability, dexterity and rotational sensitivity indices are calculated with representation of tilt and torsion angles. Likewise, the workspace and reciprocal index as a measure of the robot’s sensibility, were calculated for the trajectory, by track with the end-effector. In the same way, a dynamical model of one of the legs and the mobile platform was made. This model was obtained by the method of Lagrange and as a result showed the necessary torques from the above mentioned trajectories. The results provides that, for the path planning created, the inverse and forward kinematics are good in agreement. The robot remains in the workspace with high accuracy, with errors not exceeding 10−4 rad. Therefore, the sensibility analysis computed with the reciprocal index shown that this type of parallel robots are efficient inside their workspace, even at points close to the singularity. For future researches the designed robot will develop a control algorithm by combining the fuzzy aproach with PID sliding mode control method. The proposed method combines the adaptive fuzzy algorithm and robust control technique to guarantee a robust tracking performance for robotic system. In addition, motor selection will be carried out according to the torques previously found. Finally the necessary tests will be performed on infants in the age range 8 to 12 years old.
Detección y medición de pápulas en imágenes 3D de la prueba cutánea mediante redes neuronales convolucionales
(2021) Peña Bermúdez, Juan Camilo; Pacheco Serna, Jose Alberto; Contreras Ortiz, Sonia Helena (revisor); Romero, Lenny A. (revisor); Marrugo Hernandez, Andres (supervisor)
La prueba cutánea (SPT) se utiliza para diagnosticar múltiples alergias. Este método se basa en medir el tamaño de las pápulas que aparecen en la piel al exponerse a un alérgeno. No obstante, la medición manual es un proceso tedioso y es susceptible a errores inter e intraobservador. Por esta razón, se han planteado diferentes enfoques, con el fin de mejorar la reproducibilidad de la prueba. El objetivo de este trabajo es mejorar parte de la lectura automatizada de la prueba cutánea, mejorando la confiabilidad del proceso de detección de pápulas mediante el uso de redes neuronales convolucionales (CNN). El conjunto de datos está conformado por imágenes 3D de la superficie del brazo. Con estas, se entrena una CNN para detectar y segmentar las pápulas, y finalmente, se realiza un ajuste paramétrico para medir su diámetro mayor. Estos resultados son comparados con las mediciones realizadas por un médico en una interfaz, para así obtener indicadores de concordancia entre las medidas. Los resultados muestran que, a pesar de la poca cantidad de datos adquiridos, el método planteado permite realizar una detección confiable. Estos resultados podrían ser mejorados teniendo una mayor cantidad de datos para mejorar la generalización y exactitud de la segmentación de la CNN.
Diseño de un dron para auxilio en operaciones logísticas: aplicación de arquitectura modular y análisis de ciclo de vida
(2021) Castellón Marriaga, Daniela E.; Beltrán Mendoza, Yulis P.; Magre Colorado, Luz Alejandra; García Pérez, Andrés Felipe
Con el paso de los años se ha dado el desarrollo de nuevos dispositivos para satisfacer las diferentes necesidades del ser humano, o hacer más fácil las tareas del día a día. Estos artefactos, en su mayoría, constan de componentes de carácter eléctrico o electrónico, y debido a distintos factores como el proceder inadecuado al momento de desecharlos, se ha visto en aumento la cantidad de basura electrónica, cuyas causas principales recaen en el proceso de diseño inadecuado de los productos llevando a que estos tengan una vida útil corta y estos no puedan ser reciclados o reutilizados al final de esta incluso cuando solo una de sus partes es la que ha sido averiada. En respuesta a lo anterior, el presente trabajo tiene como finalidad el presentar el diseño de un dron basado en principios de arquitectura modular, con el fin de obtener un producto final con un menor impacto medioambiental basando su estructura en módulos, permitiendo una mayor versatilidad en los modos de uso y el mantenimiento de disposición fi
Diseño, construcción e implementación de un prototipo de reconstrucción 3D por proyección de franjas
(2021) Cabarcas Ortiz, Henry; Ospitia Celis, Nicolas; Marrugo Hernández, Andrés Guillermo; Vargas Ramírez, Raúl
Durante los procesos de investigación en el laboratorio OpiLab se realizan los montajes de sistemas de visión artificial para realizar pruebas, pero este proceso también incluye la calibración de dicho sistema y además existe la dependencia de un software con licencia de uso para la creación de algoritmos con los que se manipula la información del sistema. Todo este proceso de realizar un montaje y calibrarlo cada que sea necesario, es un procedimiento que puede tomar mucho tiempo que luego no permite una facilidad para transportar el sistema ni su implementación en ambientes externos sin el acceso al software en que se ejecutan los algoritmos. En este trabajo se cumple el objetivo de minimizar los tiempos relacionados al manejo del montaje de un sistema de visión artificial y evitar el uso de software con licencia de uso mediante el diseño de un montaje estándar para evitar el proceso de realizar y calibrar un montaje. Además, desarrollamos un software con código libre en el lenguaje C++ para la manipulación de sistemas de visión artificial basados en la proyección de franjas, el cual también tiene la posibilidad de integración otras de múltiples funcionalidades orientadas a las futuras necesidades del laboratorio.
Identificación y clasificación de fallas eléctricas en un sistema eléctrico de potencia de 13,8 // 220 KV utilizando redes neuronales
(2022) Murcia Yepes, Edwin Steven; Martínez Meza,Pablo Cesar; Garrido Arévalo, Víctor; Ríos Diaz, Yennifer Yuliana; Contreras Ortiz, Sonia Helena; Magre Colorado, Luz Alejandra
En el proceso de transporte y distribución de energía es recurrente la presencia de fallas eléctricas a lo largo del sistema, ocasionando pérdidas de los recursos de la empresa, así como riesgo de accidentalidad en los lugares donde se genere la falla, es por esto que el área de calidad de la energía está en constante investigación, como por ejemplo la clasificación del tipo de fallas ya sean de alta o de baja impedancia, esta última puede llegar a confundirse como un aumento de potencia del sistema siendo así las más investigadas. Para el desarrollo de este trabajo se plantea el uso de redes neuronales artificiales, se obtuvieron resultados aceptables por ser un algoritmo de formato no secuencial sino de autoaprendizaje evitando pasar por alto las fallas eléctricas. Es necesario tener en cuenta el posiblereaprendizaje para evitar así errores de tipo “caja negra”. La simulación del sistema eléctrico de potencia se desarrolla en simulink, a su vez el entrenamiento de red neuronal se llevó acabo con el toolbox
Low-power long-range wireless communication (LoRaWAN) testing for IoT applications in densely populated urban scenarios, studycase: Cartagena de Indias
(2021) Paternina Mendoza, Carlos Antonio; Arnedo Mendoza, Rafael Santos; Campillo Jiménez, Javier (director); Domínguez Jiménez, Juan (director); Magre Colorado, Luz (director)
The Internet of Things (IoT) is considered to be one of the most radical technological advances of the century. The increasing amount of applications and devices, requires the deployment of a large network infrastructure to provide with reliable communication. However, existing communication technologies could be energy demanding and not suitable for applications where a constant energy supply is not available (e.g. battery-powered sensors). Low-Power Wide Area Network (LPWAN) communication technologies appear to fill in this gap, with LoRaWAN as one of the most popular ones, given its low cost of implementation, reliability and coverage. Operating on the frequency band below 1GHz, it is possible to cover larger areas than more mature technologies, such as the IEEE802.11x (Wifi) standard. The aim of this work is to present a low-cost open- source based technical solution and measurement procedure for determining the network coverage of a LoRaWAN network, in dense urban environments. (From: 10.1109/ANDESCON50619.2020.9272128)
Modificación de algoritmo pan-tompkins para mejorar detección de complejos qrs en señales ecg de pacientes arritmia auriculares
(2021) Ruiz Ortega, Elkin; Magre Colorado, Luz Alejandra; Giraldo Guzmán, Jader Alexander
La fibrilación auricular (FA) es la arritmia más común en el mundo, mostrando una tendencia creciente que conduce a un aumento de comorbilidades como cardiopatías isquémicas y accidentes cerebrovasculares, los cuales son la principal causa de muertes del mundo. Dado que la mayoría de las arritmias se generan debido a problemas eléctricos en el corazón, la electrocardiografía proporciona el mejor método no invasivo, como herramienta de diagnóstico, jugando un papel importante como punto de referencia. Este trabajo presenta una metodología novedosa para detección de complejos QRS, el algoritmo introduce una modificación del conocido enfoque Pan-Tompkins, el cual usa una detección multicanal teniendo en cuenta la relaciones señal/ruido de cada canal. Después de aplicar una operación que consiste en elevar los canales con mayor señal/ruido, creando con estos un canal único con mejor relación señal/ruido y características amplificadas, lo que permite la detección precisa de los complejos QRS en señales con arritmias auriculares. Este enfoque fue probado en registros electrocardiográficos del Hospital Universitario de Valencia en España. mostrando un valor predictivo positivo de 99,6 % y una sensibilidad de 99,9 %.
Monitoreo de motores de inducción trifásico a través de las corrientes eléctricas de alimentación
(2021) Alcazar Oviedo, Yira Patricia; Villa Ramírez, José Luis (director)
En este trabajo se investiga un modelo de monitoreo de motores de inducción trifásicos partiendo del análisis espectral de las señales de las corrientes eléctricas de alimentación. Para ello, se implementa un algoritmo para la adquisición de datos de corrientes en tiempo real a través de sensores inductivos. El algoritmo se encarga del procesamiento y envío de datos a una base de datos local y luego a una base de datos en la nube. Estos espectros de frecuencia con sus respectivas características se almacenan en la base de datos de tal manera que, a futuro, se pueda analizar el comportamiento que tengan las señales pudiendo identificar el tiempo que transcurrirá hasta que una falla sea evidenciada, es decir, que se logre diagnosticar y predecir fallas de manera automática. En el documento se presentan los principales resultados de diseño e implementación del sistema.
Planta desalinizadora de agua como alternativa de emergencia en instituciones educativas de la Guajira, Colombia
(2023) Garnica Centanaro, Angela Valentina; Díaz Márquez, Santiago; Prioló Combatt, Juan Pablo; Ríos Diaz, Yennifer Yuliana (director); Acevedo Patiño, Oscar (evaluador)
The supply of drinking water is a global challenge, especially in coastal regions such as La Guajira, where water scarcity is a constant problem that affects children and young people, limiting schools in the region from providing basic hygiene and food services, resulting in the majority of cases in the absence of students in educational institutions, then to address the water scarcity problem, new technologies have been implemented to harness nearby water resources. However, many of these technologies are expensive and difficult to implement, necessitating more efficient and cost-effective alternative solutions. This paper presents the development of a seawater desalination plant as an emergency alternative for obtaining drinking water from seawater. The solar desalination system consists of three subsystems that contribute to the efficiency of the process: a heat exchanger system, which accelerates the cooling process of the distilled water vapor to obtain a higher liquid flow; a fluid distribution system, and a level control system, which maintain the appropriate water level in the reactor to optimize the production of distilled water. This system aims to produce a maximum of 1300 liters of water per day for common uses, making it an efficient and economical alternative for educational institutions with a fewer of students and difficulties the water supply. The selection of this solar distillation technology because the project’s location, in this case La Guajira, has a great energy potential in the use of solar radiation as a constant, renewable, and free energy source of 4.5 kilowatts per square meter on average per day. The solar distillation process is safe and easy to use, making it suitable for providing drinking water in remote regions or emergencies situations.
Rastreo automático de un instrumento quirúrgico basado en marcadores ArUco
(2022) Contreras Vargas, Camilo; Bocanegra De la Hoz, Jesús Mario; Contreras Ortiz, Sonia Helena; Bautista Lasprilla, Gloria Isabel; Marrugo Hernández, Andrés Guillermo
El objetivo de este trabajo es diseñar y realizar el seguimiento de un instrumento quirúrgico para estimación de poses con alta precisión, usando como metodología la estimación de la pose tridimensional a partir marcadores planos, específicamente marcadores ArUco para mayor correspondencia de puntos, por otro lado fue necesaria una calibración de la posición de la punta del instrumento respecto a los marcadores, basada en optimización por mínimos cuadrados, lo anterior se implementó usando la librería OpenCV y el lenguaje de programación Python. Para diferentes experimentos de seguimiento y reconstrucción de un objeto se obtuvieron errores submilimétricos. Por lo tanto, el sistema puede usarse teniendo un ambiente controlado para procedimientos médicos.
Simulación de un sistema de perfilometría por triangulación de línea láser en una banda transportadora
(2021) Pájaro Contreras, Keren; Escudero Limas, Jamin; Marrugo, Andres (director); Romero Perez, Lenny (director); Magre, Luz (revisor); Vargas, Raúl (revisor)
La perfilometría consiste en obtener, perfiles bidimensionales de una pieza tridimensional con el fin de extraer información referente a su superficie y geometría. La perfilometría es realizada mediante distintas técnicas, las cuales pueden ser invasivas o no. Referente a estas técnicas, cabe resaltar que dentro de ciertos parámetros cada una es efectiva, pero a su vez acarrean desventajas en escenarios puntuales. La técnica utilizada para esta investigación consiste en obtener perfiles mediante el uso de un haz de luz láser que se proyecta sobre la superficie del objeto, el cual se deforma generando así un croquis geométrico de dicho perfil. Respecto a otros métodos, este es un método no invasivo y que requiere de tan solo una imagen para cumplir su tarea, a pesar de ser un método sensible a transformaciones de la imagen (euclídeas por ejemplo), se hace robusto al eliminar estas variables por medio del uso de accesorios tales como una banda transportadora, como se plantea en este trabajo. En este trabajo nos planteamos desarrollar y simular un sistema de perfilometría por triangulación de línea láser en una banda transportadora que permita explorar la efectividad, robustez y aplicabilidad de la perfilometría por medio del par cámara - láser de línea en procesos de control de calidad en el ambiente de una línea de producción.

Browse

Browsing Ingeniería Mecatrónica by Discipline "Facultad de Ingeniería"