Área de Mecatrónica. Dr. Ramón Silva Ortigoza. Dr. Miguel Gabriel Villarreal Cervantes. Dr. Edgar Alfredo Portilla Flores

Transcripción

1 Área de Mecatrónica Dr. Miguel Gabriel Villarreal Cervantes Dr. Edgar Alfredo Portilla Flores Dr. Ramón Silva Ortigoza Dr. Gabriel Sepúlveda Cervantes Dra. Magdalena Marciano Melchor M. C. Juan Carlos González Robles

2 Línea de investigación Dr. Miguel G. Villarreal Cervantes Coordinador de la LGAC de Mecatrónica Robótica. Técnicas heurísticas bioinspiradas y de programación matemática en la solución de problemas de diseño en mecatrónica. Diseño integrado estructura-control de sistemas mecatrónicos. Técnicas de robustez en el diseño integrado de sistemas mecatrónicos. Optimización de sistemas mecatrónicos. Control de sistemas electromecánicos. Dr. Edgar Alfredo Portilla Flores Diseño óptimo de sistemas mecatrónicos y la aplicación de algoritmos heurísticos en la solución de los mismos. Diseño de grippers para manos robots. Diseño de transmisiones de variación continua. Algoritmos heurísticos de optimización. Técnicas clásicas de optimización matemática.

3 Línea de investigación Dr. Ramón Silva Ortigoza Control en sistemas electrónicos de potencia. Control de máquinas eléctricas. Robótica móvil. Robots manipuladores. Control de sistemas mecatrónicos. Tecnología educativa. Dr. Gabriel Sepúlveda Cervantes Interfaces hápticas. Realidad virtual. Programación de ambientes virtuales. Automatización y control.

4 Línea de investigación Dra. Magdalena Marciano Melchor Cáusticas. Visión artificial. Diseño de técnicas de control aplicadas a sistemas mecatrónicos. M. C. Juan Carlos González Robles Sistemas CAM. Control de motores de CD sin carbones (uso industrial). Pantallas de LED s para despliegue panorámico.

5 Área de Mecatrónica Objetivo Formar recursos humanos de alto nivel para los entornos de investigación y/o aplicación industrial en el análisis, diseño y control de sistemas mecatrónicos. Objetivos específicos: Generar conocimiento de ciencia básica y aplicada en los diferentes campos de la mecatrónica, así como la optimización de dichos sistemas para el bien de la sociedad. Emplear las bases teóricas en el diseño, modelado, simulación y control de sistemas mecatrónicos utilizando tecnología y programas de vanguardia para su desarrollo. Desarrollar sistemas mecatrónicos utilizando realidad virtual e interacción hombre máquina para la capacitación de personal en los diferentes sectores tales como: industrial, salud, educación, transporte, por mencionar algunos.

6 Área de Mecatrónica Dr. Miguel G. Villarreal Cervantes Coordinador de la LGAC de Mecatrónica

7 Área de Mecatrónica Currículum Vitae Miguel Gabriel Villarreal-Cervantes recibió en el 2003 el grado de Ingeniero en Electrónica por el Instituto Tecnológico de Veracruz con titulación Automática por Excelencia Académica, en el 2005 y en el 2010 el grado de Maestro y Doctor en Ciencias por el CINVESTAV-IPN. Además estudió una carrera Técnica en Sistemas Computacionales de en el Centro de Computación Profesional de Golfo S. C. En el 2010 laboró como profesor Titular en la UPIITA-IPN donde formó alumnos de Licenciatura para el ámbito industrial y/o académico. Actualmente es Investigador Titular del Departamento de Posgrado del Área de Mecatrónica del CIDETEC-IPN, donde es Coordinador de la Línea de Mecatrónica. En el 2012 recibió su primera distinción del Sistema Nacional de Investigadores (S.N.I.), otorgándole el Nivel I sin pasar por el Nivel Candidato. Desde entonces, es miembro del S.N.I. Ha dirigido 4 proyectos de investigación del IPN y actualmente está dirigiendo un proyecto de Investigación de Ciencia Básica del Conacyt. Ha publicado más de 15 artículos en revistas internacionales, de los cuales dos de éstas se encuentran en las dos mas importantes revistas de Mecatrónica. Además ha participado como ponente en diversos congresos internacionales y nacionales. Asimismo, ha dirigido más de 10 tesis de maestría e ingeniería. Por otro lado, es miembro de la Red de Expertos en Robótica y Mecatrónica del IPN y ha sido miembro de las comisiones evaluadoras del Programa de Estímulos al Desempeño de los Investigadores del IPN, Proyectos de Investigación Científica Básica del CONACyT, Estancias Posdoctorales Vinculadas al Fortalecimiento de la Calidad del Posgrado Nacional del CONACyT y Revisor de artículos en diversas revistas nacionales e internacionales. Sus áreas de interés son el diseño de sistema mecatrónicos, optimización de sistemas mecatrónicos, robótica, estrategias bio-inspiradas en el diseño de sistemas electromecánicos, diseño robusto de sistemas mecatrónicos, diseño integrado estructura-control de sistemas mecatrónicos.

8 Propuestas de Tesis: Dr. Villarreal Instrumentación y puesta en marcha de un sensor de fuerza para aplicaciones en robótica. Las aplicaciones robóticas como el ensamblado, pulido y desgaste de material involucran un contacto entre el robot y su ambiente. Con el propósito de establecer dicho contacto se usa el control de fuerza/par, es decir, sensores de fuerza/par forman parte del lazo de control. La investigación se centra en la puesta en marcha y uso de un sensor de de fuerza/par montado sobre la muñeca de un manipulador robótico desarrollado en el CIDETEC. Para mayor información favor de comunicarse por correo electrónico mvillarrealc@ipn.mx, villamike@hotmail.com o presentarse personalmente a mi oficina.

9 Propuestas de Tesis: Dr. Villarreal Control basado en eventos de un robot manipulador Recientemente, algunos trabajos abordan el diseño de leyes de control mediante un enfoque de control disparado por eventos. En ellos, el control se basa en un intercambio asíncrono de información entre los sensores, actuadores y el mismo controlador con el objetivo de relajar la condición de intercambio síncrona que se encuentra implícita en el diseño de control en tiempo continuo y tiempo discreto. Su característica principal consiste en que, dependiendo de la evolución dinámica del sistema, la señal de control se calcula y aplica únicamente cuando ocurre un evento. La investigación se centra en aplicar la estrategia de control basado en eventos en un robot manipulador. Para mayor información favor de comunicarse por correo electrónico mvillarrealc@ipn.mx, villamike@hotmail.com o presentarse personalmente a mi oficina.

10 Propuestas de Tesis: Dr. Villarreal Sistema de monitoreo del movimiento de la marcha humana El estudio de la marcha humana es un factor importante para el diseño de robots bípedos, así como en la medicina, adiestramiento, etc. Este trabajo se centra en el desarrollo de un Sistema de Adquisición de Datos con base en sensores inerciales con el propósito de evaluar el movimiento de la extremidad de un ciudadano mexicano promedio. Para mayor información favor de comunicarse por correo electrónico o presentarse personalmente a mi oficina.

11 Propuestas de Tesis: Dr. Villarreal Diseño óptimo de sistemas mecatrónicos utilizando algoritmos metaheurísticos El incremento en la demanda de sistemas mecatrónicos con un alto desempeño ha sido uno de los factores importantes para el estudio de metodologías de diseño mecatrónico. La filosofía general del concepto de diseño mecatrónico es el de crear un ambiente de diseño integrado que promueva el diseño simultaneo de las cuatro principales áreas que involucra la mecatrónica (ingeniería mecánica, ingeniería electrónica, ingeniería de control e ingeniería informática. Debido a que se requieren satisfacer dos o varios objetivos de diseño en la filosofía de diseño mecatrónico se han establecido metodologías en donde se plantea dicha sinergia como un problema de optimización no lineal. Este trabajo se centra en el diseño de un sistema mecatrónico (robot manipulador, bípedo, móvil, mecanismos, etc) que cumpla con uno o varios criterios a satisfacer (precisión en la tarea, espacio de trabajo, consumo de energía, entre otros), como un problema de optimización en donde se utilizan algoritmos meta-heurísticos para su solución. Para mayor información favor de comunicarse por correo electrónico mvillarrealc@ipn.mx, villamike@hotmail.com o presentarse personalmente a mi oficina.

12 Laboratorio y estudiantes

13 Área de Mecatrónica Dr. Edgar A. Portilla Flores

14 Área de Mecatrónica Currículum Vitae Edgar Alfredo Portilla Flores nació en Tlaxcala, México. Es Ingeniero en Electrónica por la Universidad Autónoma Metropolitana-Iztapalapa (México), Maestro en Ciencias en Ingeniería Mecánica por el Instituto Tecnológico de Puebla (México) y Doctor en Ciencias en Ingeniería Eléctrica (Mecatrónica) por el Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del IPN (México). Realizó estancia Posdoctoral en la Universidad Estatal de Campinas (Brasil). Se ha desempeñado como catedrático de tiempo completo en el Programa Educativo de Ingeniería en Sistemas Electrónicos de la Universidad Autónoma de Tlaxcala, del cual es fundador y actualmente es Docente e Investigador Titular del Departamento de Posgrado del Centro de Innovación y Desarrollo Tecnológico en Cómputo del Instituto Politécnico Nacional (CIDETEC-IPN). Miembro del Sistema Nacional de Investigadores Nivel I, México. Sus áreas de interés son el diseño óptimo de sistemas mecatrónicos y la aplicación de algoritmos heurísticos en la solución de los mismos, así como el diseño de grippers para manos robots.

15 Propuesta de Tesis: Dr. Portilla Contexto y Motivación Definición matemática de optimización La forma matemática para expresar un problema de optimización es: minimizar/maximizar f n ( x ) sujeto a las restricciones: g j ( x ) 0, h j ( x ) = 0, j = 1, 2,, p j = 1, 2,, q donde: x es el vector de m variables de diseño, f n ( x ) es la función objetivo, g j ( x ) es el conjunto de p restricciones de desigualdad y h j ( x ) es el conjunto de q restricciones de igualdad.

16 Propuesta de Tesis: Dr. Portilla Contexto y Motivación Aplicaciones de optimización numérica f(x) = 100( x 2 - x 1 2 ) 2 + ( 1 - x 1 ) 2

17 Propuesta de Tesis: Dr. Portilla Contexto y Motivación Problemas duros de optimización Se definen como aquellos problemas que no pueden resolverse óptimamente, o hasta algún límite garantizado, por medio de algún método exacto (determinístico) dentro de un periodo de tiempo razonable y/o con un conjunto de recursos reales.

18 Propuesta de Tesis: Dr. Portilla Contexto y Motivación Metaheurísticas - Definición Son algoritmos diseñados para resolver de manera aproximada un conjunto amplio de problemas duros de optimización, sin requerir adaptarse profundamente a cada uno de ellos. Las metaheurísticas se aplican generalmente a problemas para los cuales no existen algoritmos específicos que produzcan soluciones satisfactorias.

19 Propuesta de Tesis: Dr. Portilla Contexto y Motivación Metaheurísticas basadas en población Las metaheurísticas basadas en población manejan un conjunto de soluciones en lugar de una sola solución. Los métodos más estudiados de este tipo de heurísticas corresponden a la computación evolutiva (evolutionary computation, EC) y a la inteligencia de cúmulos (swarm inteligence, SI).

20 Propuesta de Tesis: Dr. Portilla Planteamiento del Problema Los problemas duros de optimización son aquellos que no pueden resolverse óptimamente, o hasta algún límite garantizado, por medio de algún método exacto dentro de un periodo de tiempo razonable y/o con un conjunto de recursos reales.

21 Propuesta de Tesis: Dr. Portilla Objetivo General Desarrollo de una metodología para el diseño e implementación de algoritmos heurísticos, para la solución de problemas de diseño óptimo en ingeniería. r 3 r 4 r 2 r 1

22 Área de Mecatrónica Dr. Ramón Silva Ortigoza

23 Área de Mecatrónica Currículum Vitae Ramón Silva-Ortigoza es Doctor y Maestro en Ingeniería Eléctrica (Opción Mecatrónica) por el CINVESTAV-IPN e Ingeniero en Electrónica por la BUAP. Actualmente, es miembro del Sistema Nacional de Investigadores e Investigador Titular del Departamento de Posgrado del Área de Mecatrónica del CIDETEC-IPN. Es coautor del libro Control Design Techniques in Power Electronics Devices (2006), coeditor del libro Mecatrónica (2010) y coautor del libro Control Automático: Teoría de diseño, Construcción de Prototipos, Modelado, Identificación y Pruebas Experimentales (2013). Ha dirigido 8 proyectos de investigación financiados por el IPN. Ha publicado más de 25 artículos en revistas internacionales, y participado como ponente en diversos congresos internacionales y nacionales. Asimismo, ha dirigido 13 tesis de maestría y 2 de ingeniería. Por otro lado, se ha desempeñado como jurado en el Premio de Ingeniería de la Ciudad de México, Premios Arturo Rosenblueth del CINVESTAV-IPN, Premio a la Investigación en el IPN y Evaluación de Programas de Posgrado presentados en el marco del Programa Nacional de Posgrado de Calidad del CONACYT. Asimismo, ha sido miembro de las comisiones evaluadoras del Programa de Estímulos al Desempeño de los Investigadores del IPN e Integrante de la Comisión del Área de Ciencias de la Ingeniería de Proyectos de Investigación Cientifica Básica de CONACyT Sus áreas de interés son el diseño de técnicas de control aplicadas a: sistemas electrónicos de potencia, máquinas eléctricas, robots móviles, robots manipuladores y sistemas mecatrónicos. También, tiene especial interés en la tecnología educativa.

24 Propuestas de Tesis: Dr. Silva Sistemas electrónicos de potencia en la tarea de seguimiento de trayectoria 1. Convertidor Convertidor 2. Drivers para máquinas eléctricas para el arranque suave de motores de CD 1. Vía topología Vía topología 2. Robot móvil de ruedas (RMR) 1. Control de un RMR en la tarea de seguimiento trayectoria. 2. Evasión de obstáculos en un RMR de forma inalámbrica. 3. Cáusticas artificiales aplicado a la evasión de obstáculos en un RMR.

25 Propuestas de Tesis: Dr. Silva Robótica móvil (Continuación) 4. Planeación gráfica y seguimiento de trayectorias en un RMR con ayuda de una tablet. 5. Evasión de obstáculos de forma gráfica con ayuda de una tablet para un RMR. 6. Monitoreo y control vía entornos visuales con servidores web y streaming en un RMR. 7. Aplicación de técnicas de visión artificial en la medición de distancias a objetos con ayuda de cámaras vía estereovisión. 8. Puesta en marcha de un RMR, considerando los sistemas que lo componen, en la tarea de seguimiento de trayectoria. 9. Puesta en marcha de un RMR, considerando los sistemas que lo componen, en la tarea de evasión de obstáculos.

26 Propuestas de Tesis: Dr. Silva Robots manipuladores 1. Control de robots rígidos mediante técnicas de control automático. Control de sistemas subactuados 1. Control del Péndulo de Furuta. 2. Control del Péndulo con Rueda Inercial. Página web: Informes con Dr. Ramón Silva Ortigoza Ext. IPN: E.mail:

27 Área de Mecatrónica Dr. Gabriel Sepúlveda Cervantes

28 Propuestas de Tesis: Dr. Sepúlveda