Examinando por Materia "Cinemática"

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    PublicaciónAcceso abierto
    Diseño de endoprótesis de tobillo y banco de pruebas
    (Universidad EIA, 2019) Toro Zapata, Sebastián; Vargas Barrientos, Maria Fernanda; Torres Velásquez, Andrés
    Las endoprótesis de tobillo son unas de las prótesis con mayor índice de rechazo en comparación con las prótesis de otras articulaciones, esto se debe principalmente a la ausencia de estudios enfocados a reproducir la anatomía normal del tobillo y la biomecánica de la articulación. El tobillo es una de las articulaciones del cuerpo humano que más lesiones sufre, la articulación cuyo cartílago experimenta la mayor cantidad de estrés biomecánico debido al gran número de grados de libertad además de los múltiples esfuerzos a los que dicha articulación está sometida; este proyecto permitirá entregar el diseño de una prótesis de tobillo que ayude a dar solución a estos diversos problemas que afectan el desempeño en el tiempo de dicho artefacto, su realización seguirá una metodología por objetivos, apoyados de diferentes softwares de modelado y simulación además de un análisis de marcha que entregarán los parámetros de rendimiento mecánico de la prótesis. Los resultados del diseño se compararán con los esfuerzos obtenidos de un análisis de marcha realizado a un grupo de personas en un artículo de revisión; una vez se compare los resultados del diseño con los datos de las personas sanas, el resultado esperado del diseño propuesto será un desempeño mecánico similar al de las personas sanas. Por último, se realizarán pruebas al diseño de la prótesis propuesto, en un banco de pruebas diseñado específicamente para la articulación, simulando el movimiento de flexo-extensión del tobillo con una carga de compresión.
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    PublicaciónAcceso abierto
    Diseño y construcción de un dispositivo Quadrotor open-source para el desarrollo de prácticas de laboratorio en la Universidad EIA
    (Universidad EIA, 2022) Padilla Mendoza, Sebastián Andrés; Medina Palacio, Esteban; Carrillo Lindado, Henry David
    RESUMEN: En este trabajo se presenta el diseño y construcción de un prototipo Quadrotor y una primera aproximación de su sistema de control basado en software open-source, para el uso de estudiantes en sus prácticas de laboratorio, presentando su modelación matemática para 6DOF y un sistema de control implementado mediante el modelo teórico en dos grados de libertad Pitch y Roll, para el cual se usa como unidad de procesamiento el microcontrolador Teensy 4.0 en conjunto de una unidad inercial BNO055 que permite la obtención de ángulos de Euler y la orientación del dispositivo en quaterniones para futuras implementaciones. Previo a la construcción del quadrotor se desarrolla la metodología de diseño propuesta por George E. Dieter y Linda C. Schmidt, mediante una identificación de necesidades, uso de herramientas como PDS, casas de la calidad, matriz morfológica y matrices de PUGH, que ayudarán a escoger los debidos materiales y componentes para la construcción del dispositivo, adicionalmente se describe la cinemática y dinámica del multirotor, siendo esta última desarrollada mediante la formulación de Newton-Euler. El modelo de entrada y salida del quadrotor para la implementación de una estrategia de control fue hallada de forma teórica haciendo uso del modelo dinámico, posteriormente el cálculo del coeficiente de empuje de los rotores se realizó empíricamente realizando una aproximación lineal del mismo, mediante la toma de datos del empuje en diferentes valores de la señal de control. El controlador implementado para el acercamiento del sistema de control será un control PID por ganancia fija. Este controlador fue sintonizado mediante el modelo de entrada y salida con simplificación de dos grados de libertad en sus ángulos Pitch y Roll, aprovechando la capacidad de desacoplo de ángulos que proporciona la aproximación de ángulos pequeños, trabajando como sistema SISO (Single Input, Single Output) cada ángulo. La implementación del sistema de control y el sistema de interacción con el dispositivo (interfaz gráfica), se desarrolló de tal modo que cualquier persona pueda acceder a este (código abierto). Lo anterior, mediante la IDE Arduino con código C++ y Python 3.10.4, proporcionando plantillas de control para los estudiantes. Por último, se realizan pruebas de funcionamiento y análisis de respuesta del sistema de control implementado, además se proponen guías de laboratorio para desarrollar el planteamiento del sistema de control.
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    PublicaciónAcceso abierto
    Identificación de procesos morfodinámicos en la vía Cimitarra-Landázuri y caracterización geotécnica de un sitio crítico
    (Universidad EIA, 2022) Garcia Capacho, Jhon Jairo; Vargas Cañas, María Elena
    RESUMEN: Los constantes cierres viales que se presentan históricamente y de forma recurrente en el subtramo Cimitarra – Landázuri del Corredor Vial Transversal del Carare, afectan a más de 120.000 habitantes de los municipios de Vélez, Landázuri, Cimitarra, Bolívar, Jesús María y la Belleza, los cuales tienen una actividad económica principalmente agrícola y agropecuaria cuya producción diaria se perdería en aproximadamente un 60% por cada día de cierre vial; adicionalmente los aumentos en las distancias con el uso de vías alternas aumenta en los casos más graves hasta en 400 kilómetros los recorridos, teniendo fuertes repercusiones en los costos de transporte y afectando la economía general de la región. Este proyecto buscando suplir la falta de conocimiento geológico-geotécnico básico sobre esta problemática, y contemplando prácticas ingenieriles idóneas que permitan llegar a cumplir de manera satisfactoria cada uno de los diferentes objetivos planteados para el mismo, lleva a varias fases metodológicas, la primera asociada al conocimiento de los aspectos generales del corredor vial que permitió avanzar a la fase de campo con la que pudieron determinarse las características geológicas, geomorfológicas y morfodinámicas y el planteamiento de las respectivas zonificaciones; en las etapas finales, con base en el inventario de puntos críticos se diseña y aplica de un análisis multicriterio con el que se seleccionó el sitio de mayor criticidad (PC – 13). Sobre el PC – 13 se realizaron posteriormente, levantamientos detallados de estructuras geológicas y muestreos de roca intacta para el desarrollo de un programa de ensayos de laboratorio para determinar la resistencia a la compresión simple de la roca; insumo importante para la caracterización de macizo rocoso y la clasificación desde el punto de vista de calidad, a partir de tres índices como son el GSI, RQD y el RMR. Finalmente se desarrolla un análisis cinemático que valida las observaciones de campo sobre la ocurrencia de fallas en el macizo de tipo planar principalmente y en menor medida falla en cuña y por volcamiento. Todo lo anterior dio lugar a comprender la problemática del PC-13 y poder recomendar obras de mitigación y/o solución que aporten a la estabilidad y transitabilidad de la vía a la altura de este sitio.
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    PublicaciónAcceso abierto
    Sistema de navegación autónomo guiado mediante generación de trayectorias para un robot móvil en entorno controlado
    (Universidad EIA, 2020) Giraldo Paniagua, Kevin Estiven; Jiménez Salazar, Santiago; Moreno Hincapié, Gustavo Andrés
    RESUMEN: Se realizó la segmentación y comparación mediante pruebas de laboratorio, de diferentes algoritmos de planificación de trayectoria en la plataforma seleccionada, permitiendo la autonomía en la navegación de robots móviles. Se identificaron necesidades y requerimientos de profesores de la Universidad EIA y de un agente externo, que hace parte de la célula de innovación SAMCO-EIA y del proyecto de investigación sistema de generación de trayectorias con odometría visual (SIGTROV), en representación del sector privado colombiano, a partir de esto, se desarrolló la metodología de diseño mecatrónico de Michael French, hasta la etapa de selección en donde en lugar de construir un robot móvil se decidió por el uso de la Turtlebot 2 de la empresa Yujin robot. Los algoritmos utilizados en la comparación representan cada una de las clases (tiempo mínimo de planificación, recorrido mínimo, energía en función de la cinemática y bio-inspirados) que dio como resultado la segmentación de estos. En esta comparación se consideraron seis diferentes combinaciones de algoritmos de planificación de trayectoria y tres criterios de desempeño, los cuales fueron: distancia, tiempo y energía. Los valores de distancia, tiempo y energía obtenidos en los experimentos fueron utilizados para calcular un criterio de manera global, este criterio permitió identificar el algoritmo de planificación local que mejor se desempeñó en la prueba, que fue también el mejor en cada uno de los criterios. Asimismo, se realizó la simulación de robots multi-agentes, esta consistió en la programación de diferentes sensores exteroceptivos para cada robot, y, de esta manera poder detectar obstáculos dinámicos, del mismo modo, previendo los percances con relación al ancho de banda que acompaña la utilización de un mayor número de robots, se realizó la simulación de un manejo adecuado del ancho de banda en ROS.