Automatización parcial de una mini-máquina inyectora de plástico

El trabajo terminal desarrollar pretende ser un prototipo de aplicación de o aprendido en la carrera de ingeniería mecatrónica, para el rediseño y automatización de una maquina inyectora de plástico pequeño. Para poder realizar este trabajo se partió de una maquina inyectora de pastico de operación manual, para posteriormente desarrollar una serie de análisis, diseño y selección de componentes en sus ramas mecánica, electrónica y control, que puedan permitir la construcción de una maquina inyectora de plástico parcialmente automática. El trabajo busca a su vez, generar tecnología, que mediante la automatización de procesos simplificar el papel del hombre en la producción directa. La generación de tecnología mexicana es un rol importante en los propósitos del Instituto Politécnico Nacional. También se busca el desarrollo de una maquina pequeña, la cual permita una disminución significativa en el costo final de la máquina, ya que no es necesario tener una máquina de gran tamaño en la manufactura de piezas pequeñas, ahorrando también en el costo del desarrollo de moldes grandes. El trabajo terminal fue desarrollado en dos etapas principales: Realizar el diseño teórico. Construcción del prototipo final. El diseño teórico sigue por su cuenta las siguientes fases: 1) Elementos mecánicos: a) Se realizaron análisis por resistencia de materiales a algunas partes que experimentaran esfuerzos internos para deliberar tamaños apropiados. b) Medición de las fuerzas suficientes para realizar la inyección. c) Selección de un sistema de transmisión de movimiento para el émbolo inyector, tomando como antecedente las mediciones a realizar en el punto anterior. 2) Diseño electrónico: a) En esta etapa se realizó un análisis de electrónica de potencia para poder alimentar adecuadamente la maquinaria y demás circuitos sensores y de control. b) Se diseñaron circuitos que permitieron ensamblar la parte de sensores, entradas del sistema, con los circuitos de control, al igual que el diseño de la etapa de control del sistema. c) Se estableció una etapa de interfaz usuario-maquina. 3) Control del sistema: a) un sistema de regulación de temperatura. b) detectores de presencia. c) Sistemas de temporización

Control lineal robusto de sistemas no lineales diferencialmente planos

Resumen: En este trabajo se proponen controladores basados en observadores lineales para el control robusto de una clase amplia de sistemas no lineales conocidos como sistemas diferencialmente planos, sean estos monovariables o multivariables. Se establece primeramente el modelo dinámico entrada - salida plana, simplificándolo a un modelo de carácter no fenomenológico que solamente considera como elementos claves en el diseño del controlador el orden de integración del sistema y el factor de ganancia de entrada, en el caso monovariable, y, los órdenes de los subsistemas de integración de Kronecker y la matriz de ganancias del vector de entradas en el caso multivariable. El resto de las no linealidades, dependientes del estado o de naturaleza exógena, son consideradas, en general, como perturbaciones desconocidas pero acotadas que toman valores en el tiempo. Se demuestra que estas perturbaciones son algebraicamente observables, permitiendo su determinación aproximada mediante observadores lineales de orden arbitrario. Estos observadores, llamados observadores GPI, incluyen modelos internos que representan polinomios en el tiempo, cuya actualización es de índole automática, permitiendo aproximaciones arbitrariamente cercanas a las perturbaciones desconocidas. El diseño del controlador se reduce entonces a lograr la cancelación de las perturbaciones aditivas a la vez de imponer una dinámica lineal en lazo cerrado mediante realimentación de estados estimados, los cuales se obtienen directamente del mismo observador lineal propuesto. Se presenta un ejemplo de simulación que considera un sistema físico no lineal de complejidad reconocida. También se incluyen resultados experimentales sobre dos prototipos de laboratorio. Palabras Clave: Rechazo a perturbaciones, Realimentación lineal de salida, Sistemas linealizables, Observadores, Sistemas no lineale

A Delta Operator Approach for the Discrete-Time Active Disturbance Rejection Control on Induction Motors

The problem of active disturbance rejection control of induction motors is tackled by means of a generalized PI observer based discrete-time control, using the delta operator approach as the methodology of analyzing the sampled time process. In this scheme, model uncertainties and external disturbances are included in a general additive disturbance input which is to be online estimated and subsequently rejected via the controller actions. The observer carries out the disturbance estimation, thus reducing the complexity of the controller design. The controller efficiency is tested via some experimental results, performing a trajectory tracking task under load variations

Data Collection Schemes for Animal Monitoring Using WSNs-Assisted by UAVs: WSNs-Oriented or UAV-Oriented

Wireless sensor networks (WSNs) and unmanned aerial vehicles (UAVs) have been used for monitoring animals but when their habitats have difficult access and are areas of a large expanse, remote monitoring by classic techniques becomes a difficult task. The use of traditional WSNs requires a restrictive number of hops in a multi-hoping routing scheme, traveling long distances to the sink node where data is stored by nodes and UAVs are used to collect data by visiting each node. However, the use of UAVs is not straightforward since the energy balance between the WSN and UAV has to be carefully calibrated. Building on this, we propose two data collection schemes in clustered based WSNs: (1) WSN oriented and (2) UAV oriented. In the former, nodes within each cluster member (CM), send information to their cluster head (CH) and for recollection, the UAV visits all CHs. As the UAV visits many CHs the flight time is increased. In the latter, all CHs send data from their CMs to a sink node, hence, the UAV only visits this node, reducing the flying time but with a higher system energy cost. To find the most suitable scheme for different monitoring conditions in terms of the average energy consumption and the buffer capacity of the system, we develop a mathematical model that considers both the dynamics of the WSN along with the UAV

Snake Robot with Motion Based on Shape Memory Alloy Spring-Shaped Actuators

This study presents the design and evaluation of a prototype snake-like robot that possesses an actuation system based on shape memory alloys (SMAs). The device is constructed based on a modular structure of links connected by two degrees of freedom links utilizing Cardan joints, where each degree of freedom is actuated by an agonist–antagonist mechanism using the SMA spring-shaped actuators to generate motion, which can be easily replaced once they reach a degradation point. The methodology for programming the spring shape into the SMA material is described in this work, as well as the instrumentation required for the monitoring and control of the actuators. A simplified design is presented to describe the way in which the motion is performed and the technical difficulties faced in manufacturing. Based on this information, the way in which the design is adapted to generate a feasible robotic system is described, and a mathematical model for the robot is developed to implement an independent joint controller. The feasibility of the implementation of the SMA actuators regarding the motion of the links is verified for the case of a joint, and the change in the shape of the snake robot is verified through the implementation of a set of tracking references based on a central pattern generator. The generated tracking results confirm the feasibility of the proposed mechanism in terms of performing snake gaits, as well as highlighting some of the drawbacks that should be considered in further studies

Analysis of Different Image Enhancement and Feature Extraction Methods

This paper describes an image enhancement method for reliable image feature matching. Image features such as SIFT and SURF have been widely used in various computer vision tasks such as image registration and object recognition. However, the reliable extraction of such features is difficult in poorly illuminated scenes. One promising approach is to apply an image enhancement method before feature extraction, which preserves the original characteristics of the scene. We thus propose to use the Multi-Scale Retinex algorithm, which is aimed to emulate the human visual system and it provides more information of a poorly illuminated scene. We experimentally assessed various combinations of image enhancement (MSR, Gamma correction, Histogram Equalization and Sharpening) and feature extraction methods (SIFT, SURF, ORB, AKAZE) using images of a large variety of scenes, demonstrating that the combination of the Multi-Scale Retinex and SIFT provides the best results in terms of the number of reliable feature matches