Mecatrónica, procesamiento de señales, control y redes neuronales artificiales
Departamento de Tecnologías de la Información y las Comunicaciones Centro tecnológico Ceit
«Investigando hoy, creando el futuro»
Mecatrónica
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La mecatrónica se define como la combinación sinérgica de la ingeniería mecánica de precisión, el control electrónico y los sistemas, aplicada al diseño de productos y a la fabricación de procesos. En la actualidad, la ingeniería mecatrónica ha contribuido al desarrollo de nuevas tecnologías. Gracias a su enfoque multidisciplinar, hoy es posible diseñar y optimizar procesos inteligentes en diversos sectores de la industria. Entre las grandes aportaciones de la mecatrónica destaca su participación en la medicina [1].
Esto se debe a la creación de interfaces desarrolladas mediante control inteligente, microcontroladores y servomecanismos, que han dado lugar a procesos tecnológicos que benefician distintos aspectos del ámbito de la salud.
En la creación de interfaces que minimicen los costes y maximicen la fiabilidad, los sistemas embebidos desempeñan un papel muy importante. Estos sistemas se componen de hardware y software que interactúan directamente y se comunican para representar el comportamiento de estados, eventos y señales. Su interacción con el mundo exterior, en función del tiempo o de la presencia de estímulos, permite controlar y operar equipos en entornos con condiciones y escenarios operativos muy específicos [2].
Los sistemas mecatrónicos son hoy habituales en la sanidad, la fabricación, la exploración espacial y otras industrias. En estos proyectos, el alumnado puede aprender y aplicar métodos de sistemas mecatrónicos y, en consecuencia, contribuir a la investigación y el desarrollo actuales en este campo.
Algunos de los proyectos de este campo que he dirigido son los siguientes:
Diseño y construcción de un sistema básico de adquisición de datos
Este proyecto presenta un sistema de adquisición de datos para detectar el pico R en electrocardiogramas. La onda R es una de las partes más importantes del complejo QRS y desempeña un papel esencial en el diagnóstico de las alteraciones del ritmo cardíaco. El trabajo emplea la transformada de Hilbert y la técnica del umbral adaptativo para detectar el pico R.
El rendimiento del sistema se evaluó con registros de ECG estándar de la base de datos de arritmias MIT-BIH. Además, se realizaron pruebas con los sensores para procesar los datos en tiempo real [2].
Tesis de licenciaturaEstudiante: Gabriela Idali Ibarra · 120730 [2]Tesis de licenciaturaEstudiante: Valeria Vargas Morales · 120819 [3]
Controlador PID en un regulador neumático semiautomático
Una máquina dispone de un sistema de presión de vacío que necesita una presión constante y exacta para realizar su tarea: se aplica una presión de 70 a 80 psi para efectuar la prueba de vacío en la cámara y validar una pieza como buena. Como la presión se regula manualmente, cae durante algunas etapas del proceso, lo que da lugar a un comportamiento no deseado del sistema.
El objetivo de este proyecto es controlar el regulador neumático automático de presión mediante un controlador PID realimentado y autoajustable que mantenga una presión estable [4].
Control de un brazo robótico integrado
En este proyecto se ha desarrollado un sistema de control con interfaz gráfica para una prótesis de brazo robótico. Las señales electromiográficas del antebrazo del paciente se registraron mediante sensores mioeléctricos de superficie y, a continuación, se determinó el umbral de tensión que habilita el movimiento de los servomotores encargados de abrir y cerrar la prótesis.
El desarrollo del proyecto requirió conocimientos de electrónica, sistemas embebidos, control y electromiografía. Como resultado, se obtuvo un sistema que da al paciente un mayor control en el manejo de su prótesis y se abrió un campo para nuevas aplicaciones basadas en el procesamiento de señales mioeléctricas [5].
Diseño e implementación de un medidor de distancia para detectar obstáculos
Tesis de licenciatura: «PID controller in an automatic pneumatic regulator», de Francisco Javier Esquivel Ceballos, para obtener el título de Ingeniería en Mecatrónica. Programa de Mecatrónica, Universidad Autónoma de Ciudad Juárez. Mayo 2017. (Dirección: Dr. Ricardo Rodríguez Jorge).
