Escuela de Ingeniería Mecatrónica (antes era Área Académica de Ingeniería Mecatrónica)https://hdl.handle.net/2238/105472026-05-12T11:57:16Z2026-05-12T11:57:16ZDiseño de un sistema centralizado para mediciones ambientales de un laboratorio metrológicoVargas-Puffenberger, Andrew Eliecerhttps://hdl.handle.net/2238/165652026-04-30T16:03:51Z2025-08-07T00:00:00ZDiseño de un sistema centralizado para mediciones ambientales de un laboratorio metrológico
Vargas-Puffenberger, Andrew Eliecer
En este proyecto se realizó el diseño y evaluación de un sistema centralizado para la medición de variables ambientales en un laboratorio metrológico. Analizando la problemática presente en sistemas manuales de recopilación de datos sensoriales en laboratorios, se diseñaron sistemas de comunicación, almacenamiento, y visualización de datos en tiempo real, para poder reducir el impacto de este requerimiento en los horarios laborales de los operarios. Para el proyecto se siguió una metodología de diseño eficiente y adaptable, centrada en procesos iterativos. Se investigaron ejemplos previos y temas relevantes para poder entender completamente la problemática y el diseño propuesto. Por ´último se verificó el funcionamiento correcto y eficiente del diseño propuesto, mediante la implementación en el laboratorio físico del sistema.; In this project, the design and evaluation of a centralized system for ambient mesurements in a metrological laboratory was realized. After analizing the problems present in manual systems of sensor data recopilation in laboratories, systems of comunications, storage, and visualization were designed to reduce the impact these requirements would have on the working hours of operators. For the project, an eficient and adaptable design metod´ology, centered on iteration, was used. Previous examples, and relevant themes, were investigated to understand completely the main problem, and the design that was proposed . Lastly, the correct and efficient functioning of the design was verified via the implementation of the system in the physical library.
Proyecto de Graduación (Licenciatura en Ingeniería Mecatrónica) Instituto Tecnológico de Costa Rica, Escuela de Ingeniería Mecatrónica, 2025.
2025-08-07T00:00:00ZDiseño de un sistema de control de vehículos autónomos mediante aprendizaje por refuerzo con garantías de seguridadLópez-Fernández, Dryan Alonsohttps://hdl.handle.net/2238/165472026-04-27T21:57:42Z2025-08-05T00:00:00ZDiseño de un sistema de control de vehículos autónomos mediante aprendizaje por refuerzo con garantías de seguridad
López-Fernández, Dryan Alonso
Los métodos de control convencionales presentan limitaciones para responder de forma eficaz en entornos cambiantes e inciertos, lo que impulsa el desarrollo de enfoques más seguros y adaptativos. No obstante, validar estas soluciones directamente en escenarios reales implica altos costos y largos tiempos de validación, por lo que se deben explorar métodos alternativos. El presente proyecto consiste en el desarrollo de un sistema de control para vehículos autónomos mediante aprendizaje por refuerzo profundo. Se implementó un modelo dinámico vehicular validado en la plataforma Webots, que permitió entrenar un agente capaz de mantenerse dentro del carril, evitar colisiones y regular su velocidad. Posteriormente, se desarrolló un sistema de percepción basado en visión por computadora, encargado de detectar carriles y estimar variables como la desviación lateral, ángulo de conducción, la curvatura de la vía, así como la distancia y velocidad a otros vehículos, las cuales fueron validadas estadísticamente. El sistema completo fue evaluado en un entorno tridimensional simulado, mostrando un buen desempeño general durante su validación, con una desviación máxima de 0.73 m y un error máximo del ángulo de conducción de 0.28 rad.; Conventional control methods show limitations in effectively responding to dynamic and uncertain environments, which drives the development of safer and more adaptive approaches. However, validating these solutions directly in real-world scenarios involves high costs and long validation times, making it necessary to explore alternative methods. This project focuses on the development of a control system for autonomous vehicles using deep reinforcement learning. A dynamic vehicle model was implemented and validated in the Webots platform, enabling the training of an agent capable of staying within its lane, avoiding collisions, and regulating speed. Subsequently, a perception system based on computer vision was developed to detect lanes and estimate variables such as lateral deviation, heading angle, road curvature, and the distance and speed of surrounding vehicles. These measurements were statistically validated. The complete system was evaluated in a simulated three-dimensional environment, showing good overall performance during validation, with a maximum lateral deviation of 0.73 m and a maximum heading angle error of 0.28 rad.
Proyecto de Graduación (Licenciatura en Ingeniería Mecatrónica) Instituto Tecnológico de Costa Rica, Escuela de Ingeniería Mecatrónica, 2025.
2025-08-05T00:00:00ZDesarrollo de un sistema motivacional para el descubrimiento de needs y drives en robots autónomosCerdas-Vargas, Dianahttps://hdl.handle.net/2238/165462026-04-27T21:58:13Z2025-08-04T00:00:00ZDesarrollo de un sistema motivacional para el descubrimiento de needs y drives en robots autónomos
Cerdas-Vargas, Diana
Este trabajo presenta un sistema motivacional para robots autónomos que permite la generación y el aprendizaje de misiones (y sus correspondientes impulsos) alineadas con propósitos humanos. El sistema se integra dentro de la arquitectura cognitiva e-MDB y utiliza Modelos de Lenguaje de Gran Tamaño (LLMs) para interpretar instrucciones en lenguaje natural. Se emplean tres instancias distintas de LLM, cada una especializada en una función específica: alineación semántica, generación de misiones y modelado de impulsos motivacionales. Los experimentos realizados en el entorno de simulación Gazebo demostraron una alineación consistente entre el comportamiento del robot y los propósitos humanos, así como una alta confiabilidad en la validez de las misiones y los impulsos generados.; This work introduces a motivational system for autonomous robots that allows the generation and learning of missions (and their associated drives) aligned with human purposes. The system is integrated into the e-MDB cognitive architecture, employing Large Language Models (LLMs) to interpret natural language instructions. The system employs three distinct LLM instances, each specialized for a specific function: semantic alignment, mission generation, and modeling of motivational drives. Experiments conducted within the Gazebo simulation environment demonstrated consistent alignment between robot behavior and human purposes, as well as high reliability in mission and drive validity.
Proyecto de Graduación (Licenciatura en Ingeniería Mecatrónica) Instituto Tecnológico de Costa Rica, Escuela de Ingeniería Mecatrónica, 2025.
2025-08-04T00:00:00ZDesarrollo de un sistema de control para el estabilizado de las aletas pectorales de un robot submarino bioinspiradoRodríguez-Camacho, David Joséhttps://hdl.handle.net/2238/165452026-04-27T21:58:36Z2025-07-28T00:00:00ZDesarrollo de un sistema de control para el estabilizado de las aletas pectorales de un robot submarino bioinspirado
Rodríguez-Camacho, David José
Este trabajo presenta un sistema de control para las aletas pectorales de un robot submarino bioinspirado que utiliza actuadores de aleación con memoria de forma (SMA). Desarrollado en el CAR UPM-CSIC, el sistema aborda las limitaciones de maniobrabilidad causadas por la latencia térmica de los SMA y la falta de modelos dinámicos precisos. Se implementó un controlador PID mediante el método de sintonización de Ziegler-Nichols, junto con modificaciones en el circuito electrónico para permitir un control proporcional de corriente. Los resultados experimentales demostraron desplazamientos angulares de hasta 31.6 grados (superando las especificaciones de diseño), un tiempo de subida al 95% de 40 ms, una latencia de comunicación I2C de 178 µs y una fuerte correlación lineal entre el ´ángulo y la resistencia (R2 = 0.94). El sistema mantuvo la estabilidad durante la operación con múltiples actuadores e incorporó protocolos de seguridad. Aunque no se logró reducir el tiempo de aleteo, los resultados validan el uso de actuadores SMA para el control preciso en robótica submarina cuando se combinan con estrategias de control avanzado. Como trabajo futuro se propone aumentar el diámetro de los alambres SMA para obtener mayor fuerza e implementar un control directo de corriente para reducir la dependencia térmica. Este desarrollo representa un avance significativo en el campo de los robots submarinos bioinspirados, ofreciendo mejores capacidades de maniobra y control en entornos acuáticos.; This paper presents a control system for the pectoral fins of a bioinspired underwater robot using shape memory alloy (SMA) actuators. Developed at the CAR UPM-CSIC, the system addresses maneuverability limitations caused by SMA thermal latency and the lack of accurate dynamic models. A PID controller was implemented using the Ziegler-Nichols tuning method, along with modifications to the electronic circuit to enable proportional current control. Experimental results demonstrated angular displacements of up to 31.6 degrees (exceeding design specifications), a 95% rise time of 40 ms, an I2C communication latency of 178 µs, and a strong linear correlation between angle and resistance (R2 = 0.94). The system maintained stability during multi-actuator operation and incorporated safety protocols. Although flapping time reduction was not achieved, the results validate the use of SMA actuators for precise control in underwater robotics when combined with advanced control strategies. Future work includes increasing SMA wire diameter to enhance force output and implementing direct current control to reduce thermal dependency. This development represents a significant advancement in the field of bioinspired underwater robots, o!ering improved maneuverability and control in aquatic environments.
Proyecto de Graduación (Licenciatura en Ingeniería Mecatrónica) Instituto Tecnológico de Costa Rica, Escuela de Ingeniería Mecatrónica, 2025.
2025-07-28T00:00:00Z