https://repositorio.ister.edu.ec//handle/68000/22 2026-08-03T02:56:56Z 2026-08-03T02:56:56Z Hernandez Rengifo, Alexis Ivan https://repositorio.ister.edu.ec//handle/68000/745 2026-07-30T16:26:54Z 2025-03-24T00:00:00Z

Título : Implementación de un robot móvil diferencial para el seguimiento de trayectorias mediante un controlador predictivo basado en modelos Autor : Hernandez Rengifo, Alexis Ivan Resumen : El presente proyecto de titulación se enmarca dentro de los avances tecnológicos impulsados por la Industria 4.0, donde la automatización, la robótica inteligente y el análisis de datos en tiempo real son elementos clave para optimizar los procesos industriales, logísticos y urbanos. Dentro de este contexto, el desarrollo de robots móviles autónomos representa una línea estratégica de innovación, especialmente en aplicaciones como el transporte automatizado, inspección de áreas industriales, logística interna, monitoreo de entornos complejos y la formación en robótica educativa. El objetivo principal de este trabajo fue el diseño, desarrollo e implementación de un controlador predictivo basado en modelos (Model Predictive Control - MPC) aplicado a un robot móvil diferencial ensamblado con el kit Lego Mindstorms EV3. A diferencia de los controladores clásicos, el MPC permite anticipar el comportamiento futuro del sistema, optimizando las acciones de control para seguir trayectorias definidas incluso en presencia de obstáculos o variaciones en el entorno. El desarrollo se llevó a cabo utilizando el entorno de programación MATLAB y su herramienta Simulink, donde se modeló la dinámica del robot, se configuró el algoritmo MPC, y se realizaron simulaciones previas en entornos virtuales 3D con Simscape Multibody. Posteriormente, se implementó el código directamente sobre el hardware EV3, permitiendo validar el rendimiento en escenarios controlados y reales. Se diseñaron rutinas de evasión de obstáculos utilizando sensores ultrasónicos integrados, asegurando la navegación autónoma sin colisiones. Los resultados experimentales confirmaron la eficacia del controlador MPC, logrando un seguimiento preciso de trayectorias con mejores niveles de estabilidad y adaptabilidad frente a métodos tradicionales como el control PID. El robot fue capaz de adaptarse dinámicamente ante la presencia de obstáculos, ajustando su trayectoria de forma eficiente. Este trabajo no solo valida el uso de técnicas avanzadas de control predictivo en sistemas robóticos móviles, sino que también abre posibilidades de aplicación en entornos de manufactura flexible, transporte autónomo y ciudades inteligentes, alineándose con los desafíos y oportunidades que presenta la Industria 4.0. Descripción : This thesis project is framed within the technological advances driven by Industry 4.0, where automation, intelligent robotics, and real-time data analysis are key elements to optimize industrial, logistical, and urban processes. In this context, the development of autonomous mobile robots represents a strategic innovation path, especially for applications such as automated transport, industrial area inspection, internal logistics, complex environment monitoring, and educational robotics. The main objective of this work was the design, development, and implementation of a Model Predictive Control (MPC) system applied to a differential mobile robot assembled using the Lego Mindstorms EV3 kit. Unlike classical control methods, MPC allows anticipating the system’s future behavior by optimizing control actions to follow predefined trajectories even in the presence of obstacles or environmental variations. The development was carried out using MATLAB and Simulink, where the robot dynamics were modeled, the MPC algorithm was configured, and preliminary simulations were conducted using 3D virtual environments with Simscape Multibody. Subsequently, the control code was deployed directly onto the EV3 hardware, allowing performance validation in both controlled and real environments. Obstacle avoidance routines were implemented using integrated ultrasonic sensors to ensure autonomous navigation without collisions. The experimental results confirmed the effectiveness of the MPC controller, achieving accurate trajectory tracking with greater stability and adaptability compared to traditional methods such as PID control. The robot dynamically adjusted its trajectory when facing obstacles, optimizing its navigation path efficiently. This work not only validates the application of advanced predictive control techniques in mobile robotic systems but also opens possibilities for their application in flexible manufacturing environments, autonomous transport, and smart cities, fully aligned with the challenges and opportunities posed by Industry 4.0.

2025-03-24T00:00:00Z Córdova Yépez, Alexis Fernando https://repositorio.ister.edu.ec//handle/68000/744 2026-07-30T16:26:58Z 2025-03-14T00:00:00Z

Título : Evaluación del funcionamiento de un robot humanoide ALPHA 1 pro como robot bailarín Autor : Córdova Yépez, Alexis Fernando Resumen : El presente proyecto de titulación se basa en la evaluación de un robot bailarín humanoide Alpha 1 pro diseñado para combinar entretenimiento y educación con un alto grado de precisión y versatilidad. Equipado con 16 servomotores en sus articulaciones, el robot puede realizar una amplia gama de movimientos y rutinas de baile complejas, lo que lo hace ideal para eventos, espectáculos y presentaciones, su programación se maneja a través de una aplicación móvil intuitiva, que permite a los usuarios crear y personalizar secuencias de baile con facilidad. Además, el robot Alpha 1 pro está diseñado para funcionar como una herramienta educativa en robótica y programación, proporcionando una plataforma practica para el aprendizaje en áreas STEM. Su diseño humanoide y construcción robusta garantizan estabilidad y durabilidad, mientras que su tamaño compacto facilita su uso en diferentes entornos. El robot no solo ofrece entretenimiento de alta calidad, sino que fomenta la educación tecnológica y el interés en la ciencia y la ingeniería posicionándolo como una solución innovadora para una amplia gama de aplicaciones Descripción : The Alpha 1 Pro is a humanoid robot developed by ubtech robotics, designed for education, entertainment, and human-robot interaction, particularly excelling in executing dance choreographies due to its precision and synchronization. With a bionic structure measuring 40 cm in height and weighing 1.65 kg, it features 16 high-torque servomotors that enable dynamic movements with a 240° range, ensuring balance and stability in complex postures. Its programming is flexible, supporting Scratch, Python, and C++, making it suitable for both beginners and advanced users developing complex motion sequences. Through Bluetooth 4.0 connectivity, it can be controlled via iOS and Android devices, allowing automated and music-synchronized routines. Experimental tests have shown that the Alpha 1 Pro demonstrates high precision in repetitive movements, with an angular error margin of ±2.5°, as well as good fluidity in posture transitions, though slight pauses affect its continuity compared to more advanced robots like Nao from SoftBank Robotics. Its ability to synchronize with music is effective for steady tempos but may experience misalignment with rapid rhythm changes. Unlike other humanoids, its main limitation is the lack of facial and bodily expressiveness, restricting its ability to convey emotions in dance. However, its ease of programming, stability, and precision make it a valuable tool for robotics education and the exploration of human-machine interaction in the artistic field, demonstrating that robots can play an innovative role in performing choreographed movements and automating artistic expressions.

2025-03-14T00:00:00Z Proaño Benavides, Darwin Javier https://repositorio.ister.edu.ec//handle/68000/743 2026-07-30T16:26:48Z 2025-03-24T00:00:00Z

Título : Desarrollo de un sistema de medición de niveles de un tanque de Diésel de 4000galones por ultrasonido para la empresa “Textiles Padilla" Autor : Proaño Benavides, Darwin Javier Resumen : Este proyecto implementa un sistema automatizado para el monitoreo y control del nivel de diésel en un tanque industrial de 4,000 galones, optimizando su gestión en los calderos Horts utilizados en el proceso de tinturado de telas. El sistema emplea un sensor ultrasónico EMA para medir el nivel de combustible y un PLCWECON LX3V-0806MR-A2 para procesar la información. Los datos se muestran en una pantalla HMI WECON, proporcionando una visualización en tiempo real tanto en porcentaje como en galones. Además, se ha integrado una baliza de señalización que alerta sobre niveles críticos de combustible. El monitoreo continuo permitirá la recopilación de datos y la generación de alertas visuales, mejorando la eficiencia operativa y reduciendo riesgos de interrupción en la producción. La programación del sistema se realiza mediante Wecon PLC Editor, asegurando un funcionamiento preciso y confiable. Este proyecto garantiza una mejor administración del diésel, optimiza los recursos y contribuye a la automatización industrial en la planta de tinturado. Descripción : This project implements an automated system for monitoring and controlling the diesel level in a 4,000-gallon industrial tank, optimizing its management for Horts boilers used in the fabric dyeing process. The system uses an EMA ultrasonic sensor to measure the fuel level and a WECONLX3V- 0806MR-A2 PLC to process the data. The information is displayed on a WECONHDMI screen, providing real-time visualization in both percentage and gallons. Additionally, a signal beacon has been integrated to indicate critical fuel levels. Continuous monitoring allows data collection and visual alerts, improving operational efficiency and reducing the risk of production interruptions. The system is programmedusingWecon PLC Editor, ensuring precise and reliable operation. This project improves diesel management, optimizes resources, and contributes to industrial automation in the dyeing plant

2025-03-24T00:00:00Z Vaca Cáceres, Henry Jair https://repositorio.ister.edu.ec//handle/68000/742 2026-07-30T16:26:53Z 2025-03-18T00:00:00Z

Título : Diseño e implementación de un robot balancín autónomo y controlado que se pueda mover en terrenos irregulares Autor : Vaca Cáceres, Henry Jair Resumen : Este proyecto de tesis aborda el diseño y construcción de un robot balancín, un sistema de control autónomo que mantiene el equilibrio sobre dos ruedas. El objetivo principal es desarrollar un prototipo funcional que aplique principios de control automático, mecatrónica e inteligencia artificial, con aplicaciones en educación, investigación y robótica móvil. La metodología incluye el diseño mecánico del chasis, la selección de sensores (acelerómetros y giroscopios) para la estabilidad, la implementación de un microcontrolador para el procesamiento de datos y el desarrollo de un algoritmo de control basado en la teoría del péndulo invertido. Se utilizaron motores de corriente continua con control de velocidad para mantener la estabilidad y maniobrabilidad del robot. Los resultados demostraron que el robot es capaz de equilibrarse de manera efectiva ante perturbaciones externas, validando el diseño del sistema de control. Sin embargo, se identificaron áreas de mejora, como la optimización del algoritmo de filtrado de señales y la integración de aprendizaje automático para mejorar la adaptabilidad del sistema. En conclusión, este proyecto demuestra la viabilidad de un robot balancín como herramienta educativa y de investigación, sentando las bases para futuras mejoras en robótica de equilibrio y movilidad autónoma que servirá para competencias en el instituto Descripción : This thesis project addresses the design and construction of a self-balancing robot, an autonomous control system that maintains its equilibrium on two wheels. The main objective is to develop a functional prototype that applies principles of automatic control, mechatronics, and artificial intelligence, with applications in education, research, and mobile robotics. The methodology includes the mechanical design of the chassis, the selection of sensors (accelerometers and gyroscopes) for stability, the implementation of a microcontroller for data processing, and the development of a control algorithm based on the inverted pendulum theory. DC motors with speed control were used to maintain the robot’s stability and maneuverability. The results demonstrated that the robot is capable of balancing effectively against external disturbances, validating the control system design. However, areas for improvement were identified, such as optimizing the signal filtering algorithm and integrating machine learning to enhance the system’s adaptability. In conclusion, this project demonstrates the feasibility of a self-balancing robot as an educational and research tool, laying the foundation for future improvements in balance robotics and autonomous mobility, which will be useful for competitions at the institute

2025-03-18T00:00:00Z