Ingeniería Electrónica

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    Application of data augmentation methods in transfer learning algorithms to identify amphibian species in bioacoustic signals
    (Pontificia Universidad Javeriana Cali, 2024) Melo Ordóñez, Adriana Lucía; Tobón Llano, Luis Eduardo
    El calentamiento global y sus efectos se han establecido como asuntos importantes en la actualidad. Las consecuencias y evidencias del cambio climático deberían representar la urgencia de medidas más estrictas para prevenir secuelas irreversibles. De esta manera, es crucial reunir evidencia que corrobore el grado de efecto del calentamiento global, y el Monitoreo Acústico Pasivo, PAM en inglés, es un método para cumplir este objetivo. PAM puede supervisar especies que se encuentran en riesgo de extinción y que también son especialmente sensibles a los cambios de temperatura como es el caso de los anuros. Consecuentemente, estas especies son fundamentales en determinar el impacto del calentamiento global y la escala de urgencia para abordarlo. El estudio y supervisión de señales, reunidos de la aplicación de PAM, puede implicar un desafío debido a la extensa cantidad de horas de datos que se necesitan analizar, lo que puede ser una tarea demandante y que consume mucho tiempo. Entonces, el uso de Machine Learning aparece como una herramienta efectiva para automatizar la identificación de señales bioacústicas y facilitar su estudio. Sin embargo, con el fin de alcanzar resultados excepcionales con algoritmos de Machine Learning se requieren una cantidad de datos considerable, la cual no siempre puede estar disponible. Con el objeto de afrontar la falta de datos y mejorar el desempeño de los algoritmos, técnicas como la aumentación de datos y el aprendizaje por transferencia han sido desarrolladas. Este trabajo de grado pretende probar la eficacia de estas dos técnicas para clasificar espectrogramas multi-etiqueta generados de llamados de especies de anuros. Los experimentos involucraron comparar el desempeño de tres arquitecturas de redes neuronales convolucionales (ResNet, VGG y EfficientNet) en dos bases de datos. Los experimentos concluyeron que EfficientNet obtuvo los resultados más significativos, consiguiendo en promedio un F1-score de 0.83 cuando se usó junto con la aumentación de datos y el aprendizaje por transferencia.
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    Diseño de un sistema de control para la automatización del proceso de formulado y mezclado de jabones artesanales
    (Pontificia Universidad Javeriana Cali, 2021) Montoya Jaramillo, Juan Camilo; Rodríguez Bejarano, Sergio Alejandro; Contreras Pérez, Juan David
    Con el propósito de impulsar pequeños negocios de jabones y otros productos similares, este proyecto propone el diseño, simulación y análisis de un sistema de control para una máquina de formulado y producción de jabones que permita automatizar todo el proceso de saponificación y, a la vez, mantener la temperatura, consistencia y pH en rangos ideales para la producción. Este proceso se inicia al reconocer las diferentes variables que se deben controlar, y detallar los diferentes métodos que se pueden implementar para poder controlar dichas variables en el modelo virtual. Seguidamente, se plantea un diseño de la arquitectura de control, seleccionando el controlador y todos los elementos de instrumentación industrial que permitan tanto actuar sobre las variables a controlar, como obtener una realimentación de estas. Posteriormente, se desarrolla el software de control a partir de los lenguajes de la norma IEC 61131-3, a la vez que se integra una interfaz hombre-máquina donde se desarrolla un sistema de formulación y recetas. Este sistema propuesto es evaluado y depurado en un entorno de simulación para poder facilitar posibles futuras aplicaciones del diseño a implementar. Adicionalmente, se plantea hacer un análisis de rentabilidad para comprobar que dicho sistema de control será efectivo al aumentar las ganancias de pequeñas empresas.
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    Graph learning approach based on signal representation methods for multispectral image fusion and change detection
    (Pontificia Universidad Javeriana Cali, 2020) Alvear Muñoz, Juan Carlos; Quintero Olaya, David Alfredo; Benítez Restrepo, Hernán Darío; Jiménez Sierra, David Alejandro
    Los gráficos son una herramienta matemática ampliamente utilizada para representar varios tipos de datos involucrados en un determinado proceso y las relaciones existentes entre ellos capturando la estructura y comportamiento del proceso. Se utilizan en aplicaciones como el modelado de la propagación de enfermedades en una población, transacciones financieras, redes de sensores y teledetección. Una de las aplicaciones novedosas que están en continuo desarrollo en teledetección, específicamente en detección de cambios, es el modelo de última generación basado en gráficos de fusión para detección de cambios (GBF-CD), en el que los autores utilizan gráficos para representar la Imágenes previas y posteriores al evento. Este modelo utiliza un núcleo gaussiano en la etapa de aprendizaje de gráficos, que pasa por alto una estructura de datos subyacente específica. Los modelos de aprendizaje de gráficos se basan en estadísticas, física o representación de señales. En esta investigación, utilizamos modelos basados en la representación de señales, es decir, suavidad de la señal y filtrado espectral, para la etapa de aprendizaje del gráfico GBF-CD con el fin de mejorar el rendimiento del modelo en métricas como: alarmas perdidas, falsas alarmas, precisión, recuperación, Cohen. kappa, error general y tiempo de ejecución. Además de modificar la etapa de aprendizaje de gráficos, en este nuevo modelo aplicamos la segmentación de corte de gráficos en lugar de la extensión de Nyström para reducir la complejidad computacional. Realizamos pruebas en 14 conjuntos de datos de casos reales de imágenes multiespectrales, incluidas algunas adquisiciones multimodales de desastres naturales. Nuestro modelo propuesto supera el rendimiento del modelo GBF-CD en 9 de 14 conjuntos de datos.
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    Evaluation of no-reference quality prediction metrics in videos impaired by authentic distortions
    (Pontificia Universidad Javeriana Cali, 2020) Ledesma Mazuera, José Alejandro; Torres Morón, Stidl Alfonso; Benítez Restrepo, Hernán Darío; Gómez Nieto, Roger Alfonso
    Los sistemas de hardware y procesamiento de vídeo digital pueden introducir distorsiones en la señal de vídeo durante el proceso de captura. La evaluación de la calidad del vídeo (VQA) es clave factor en el éxito de un sistema o servicio multimedia, cuyo objetivo es hacer que la Calidad de la experiencia percibida por el usuario aceptable. Por este motivo, en los últimos años se ha acelerado considerablemente el estudio y desarrollo de los sistemas automáticos. métodos objetivos que cuantifican con precisión el impacto de las distorsiones visuales en la percepción sin tener como referencia el vídeo original. Verificación de no referencia. Los algoritmos de calidad de video requieren bases de datos realistas de video distorsionado y humanos. Juicios de estos. Sin embargo, la calidad de la mayoría de los vídeos actualmente disponibles públicamente Las bases de datos se han creado en condiciones altamente controladas utilizando distorsiones simuladas (artificiales) y posteriores a la captura en vídeo de alta calidad. Esta situación motiva nos permitió llevar a cabo este proyecto, en el que evaluamos métricas sin referencia de última generación como FRIQUEE, QAWV, BRISQUE, NIQE, NSTSS y TLVQM en bases de datos de video auténticamente distorsionadas como KoNViD-1k. LIVE-Qualcomm y LIVE Desafío de calidad de video (VQC). Además, evaluamos un séptimo algoritmo VIIDEO y un cuarto CVD201.
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    Producto para apoyo en la comunicación en personas con parálisis cerebral mayores de cinco años con movilidad funcional en sus miembros superiores, capacidad de sostener el cuello y déficit cognitivo leve, moderada o severa
    (Pontificia Universidad Javeriana Cali, 2020) Bolaños Díaz, Anyela Daniela; Mazuera Manzano, María Valentina; Aguilar Zambrano, Jaime Alberto
    En este trabajo se diseñó e implementó un prototipo de un dispositivo de apoyo para mejorar la comunicación de personas mayores de cinco años con parálisis cerebral con movilidad funcional en sus miembros superiores, capacidad de sostener el cuello y déficit cognitivo leve, moderado o severo en el centro de Neurorrehabilitación SURGIR de la ciudad de Cali. Este prototipo suple las necesidades de comunicación que tienen las personas con su entorno y la dependencia que estas tienen, a sus cuidadores o familiares. Por esta razón, se presenta una aplicación integrada con un Hardware, prototipo que surgió de los resultados de la técnica TRIZ, permitiendo innovar a partir de los requerimientos funcionales que se generan.
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    Diseño de un sistema de medición, monitoreo y control del consumo eléctrico en un hogar en Colombia
    (Pontificia Universidad Javeriana Cali, 2024) Contreras Rojas, Michel Daniela; Pantoja Zapata, Francisco José; Giraldo Castañeda, Carlos Andrés
    En la actualidad, la eficiencia energética juega un papel fundamental, pues es evidente que el aumento en las demandas energéticas genera consecuencias directas sobre el medio ambiente y sobre la economía de las personas. Aunque esto es un panorama a nivel mundial, Colombia sigue la tendencia, debido al crecimiento de la población, el desarrollo industrial y la creciente dependencia de dispositivos electrónicos, electrodomésticos, entre otros. Así, a medida que la población continúa adoptando tecnologías modernas y electrodomésticos más avanzados, la necesidad de una gestión inteligente del consumo eléctrico se vuelve urgente. Aunque se han implementado esfuerzos para promover la eficiencia energética a nivel gubernamental y empresarial, la falta de conciencia y control sobre el consumo eléctrico a nivel individual ha sido un obstáculo para lograr avances más importantes. De esa manera, las soluciones presentes en el mercado se usan como una herramienta de visualización y no de gestión. Por lo anterior, es necesario contar con innovaciones que se alineen con los objetivos del gobierno nacional en términos de eficiencia energética, que sean asequibles y que representen un beneficio monetario en el consumo final de los usuarios. Por lo tanto, en este proyecto se propone diseñar e implementar un prototipo de sistema de medición remota de variables eléctricas en un hogar, con el fin de caracterizar y optimizar el consumo eléctrico, promoviendo el uso racional y eficiente de la energía en el sector residencial de Colombia. De esta forma, se diseñan varios prototipos funcionales para medir las variables eléctricas en el sector residencial, con el fin de presentar los datos recolectados en una interfaz web, en donde el usuario puede observar el consumo de la energía, además de gestionar la conexión de los dispositivos enchufados a la red eléctrica. Con la implementación de la solución propuesta, se realiza un análisis de las mediciones en la interfaz web y se logra identificar varios problemas, tales como los malos hábitos en la gestión energética, complicaciones en los conectores eléctricos y dispositivos antiguos con sobreconsumo. Finalmente, con esta información, se crea un plan de acción para mejorar el consumo eléctrico en el hogar, que al final se traduce en un ahorro monetario para los habitantes de la vivienda.
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    Estudio de tintas conductoras a base de carbono para la fabricación de sensores flexibles a bajo costo
    (Pontificia Universidad Javeriana Cali, 2024) Pizarro Perdomo, Isabella; de la Roche Yepes, Jhonattan
    Los sensores flexibles son dispositivos electrónicos que utilizan tintas conductoras aplicadas sobre sustratos como papel o plástico, permitiéndoles adaptarse a superficies irregulares y doblarse sin perder funcionalidad. Estas tintas generalmente contienen materiales conductores como metales o carbono, junto con un aglutinante y un solvente. No obstante, suelen ser costosas o difíciles de adquirir, al igual que las técnicas de impresión que requieren equipos sofisticados. En esta investigación, se diseñaron tintas conductoras a base de carbono para desarrollar sensores flexibles de bajo costo utilizando materiales accesibles. Estas tintas se formularon con grafito en polvo y negro de humo, usando barniz vitral como aglutinante, y se aplicaron sobre poliéster mediante serigrafía, una técnica económica y sencilla. Para evaluar las tintas conductoras, se realizaron diversas pruebas. Se llevaron a cabo pruebas eléctricas utilizando la técnica de cuatro puntas para medir resistividad, y la resistencia se midió con un multímetro. Se caracterizaron las propiedades de la estructura cristalina y morfológica mediante espectroscopía Raman y microscopía electrónica de barrido (SEM), y se realizó una prueba de adhesión conforme a la norma ASTM F1842. Además, se probó su rendimiento en un sensor electroquímico, obteniendo resultados dentro de los parámetros operativos. Finalmente, se validó su funcionamiento comparando los resultados con una tinta comercial, con el objetivo de alcanzar valores similares y un comportamiento equiparable al de un sensor comercial.
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    Sistema de monitoreo para la planta de tratamiento de agua potable de la PUJC
    (Pontificia Universidad Javeriana Cali, 2023) Ortega Pabón, Víctor Manuel; Tamura Morimitsu, Eugenio
    Las producciones de diferente índole implican una serie de procedimientos, normativas, buenas prácticas, entre otras definiciones que a lo largo del tiempo se han desarrollado para obtener mejores resultados. En específico, en las plantas de tratamiento de agua potable es de vital importancia llevar un registro de algunas variables como turbiedad, pH, cloro o flujo, entre otras variables y atributos de las mismas que intervienen en la calidad del agua por el tipo de planta en el cual se aplica; en este caso, el método de Filtración por Múltiples Etapas (FiME). Por estas razones y los beneficios que brinda un sistema de monitoreo, como la trazabilidad del proceso, la ayuda en la toma de decisiones, la optimización de los procesos por medio de los datos generados y otros posibles beneficios, se propone el sistema de monitoreo y toma de datos para la planta de tratamiento de agua potable de la Pontificia Universidad Javeriana - Cali, ubicada en el Departamento del Valle del Cauca, enfatizando en el planteamiento de una arquitectura por medio del protocolo MQTT (Message Queue Telemetry Transport). El proyecto está enmarcado en el Objetivo 6 de los Objetivos de Desarrollo Sostenible (Garantizar la disponibilidad de agua y su gestión sostenible y el saneamiento para todos). Se realizó usando notaciones estándar, herramientas para su cumplimiento, normas sanitarias y técnicas, tanto para la selección de componentes, como en el diseño y desarrollo en diferentes plataformas Open Source de manera que el resultado es un sistema estándar, escalable y personalizable. Gracias a lo anterior, el sistema puede adaptarse a diferentes protocolos y contextos de acuerdo a las necesidades de otras plantas de tratamiento de agua potable.
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    Integración de una interfaz tangible conformada por elementos en un sistema interactivo que permita comunicar información visual y auditiva del mono tití a través de la narrativa
    (Pontificia Universidad Javeriana Cali, 2022) Quinto Vidal, Valeria; Velásquez Malvehy, Andrés; Navarro Newball, Andrés Adolfo
    El objetivo del presente trabajo es el diseño e implementación de una interfaz tangible orientada a personas con limitaciones visuales o auditivas. Esta interfaz aumentada se desarrolla empleando de una narrativa interactiva del mono titi en la que el usuario tendrá una experiencia con elementos característicos de la especie. Este trabajo integra como elemento tangible un rompecabezas y con el diseño de un algoritmo de armado del rompecabezas, siguiendo la idea de un árbol de juegos. La aplicación implementada en un motor de videojuegos, tiene el potencial que la persona aprenda del mono titi de una manera entretenida e inclusiva.
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    Sistema de parqueo de bicicletas Bistander
    (Pontificia Universidad Javeriana Cali, 2023) Castaño Calderón, Nicolás; Jordan Lopera, Gabriel; Martínez Álvarez, Alexánder
    Los parqueaderos de bicicletas públicos, al igual que los parqueaderos que se encuentran en el campus de la Universidad Javeriana, suelen contar con una seguridad deficiente, al asegurar solo una parte de la bicicleta o necesitar de implementos propios del dueño de dicha bicicleta para asegurarla (cadenas, candados, entre otros). Esto motiva la realización de un parqueadero que integre estas funciones y logre un objetivo, el cual es ser más seguro que alternativas tradicionales. En el presente trabajo de grado se expone el desarrollo del parqueadero Bistander, explicando paso a paso el diseño, componentes y código que se requirieron para llegar a un prototipo, en el cual encontramos un sistema que integra un factor de seguridad física, así como seguridad informática, a partir de la incorporación de diferentes componentes que conforman una estructura que asegura dos partes vitales de una bicicleta, el marco y la rueda, e incluye alertas en forma de notificaciones que surgen de la aplicación y van dirigidas a los usuarios. Al integrar dos tipos diferentes de seguridad, se logra un sistema con posibilidades de mira al mercado, y mucho más eficiente; la unión de la seguridad cibernética junto con la seguridad física, permiten proteger tanto la bicicleta (propiedad tangible) como la información de quien crea la cuenta (propiedad intangible). Con estos desarrollos, se desafía el paradigma actual colombiano, donde la existencia de parqueaderos públicos es muy reducida, inspirado en gran parte por la alta inseguridad. El resultado es un prototipo con una aplicación funcional, en el cual se logran identificar desarrollos de electrónica sobre un parqueadero que tiene características mecánicas diferenciales, como el aseguramiento de diferentes partes de la bicicleta; sin embargo, se requiere de un estudio de materiales posterior y perfeccionamiento del sistema mecánico para resistir intentos de robo.
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    Performance evaluation of multi-label classification models for the automated classification of anuran calls in audio recordings
    (Pontificia Universidad Javeriana Cali, 2023) Hernández Mera, Michael; de Valdenebro Herrera, Juan Sebastián; Benítez Restrepo, Hernán Darío
    Este proyecto de grado tiene como objetivo utilizar modelos de redes neuronales convolucionales (CNN) preentrenados para identificar tres especies diferentes de Anuros por sonido en una representación de tiempo-frecuencia. Las especies seleccionadas son: Boana albopunctata, Physalaemus cuvieri, y Boana lundii. Además, se analizó el rendimiento de diversos modelos y técnicas de aumentación de datos, para lograr una correcta clasificación multi-etiqueta, y las mejores prácticas para el procesamiento de audio, clasificación y automatización para las señales de sonido de los anfibios y también se discuten algunas referencias a las limitaciones asociadas con el monitoreo acústico de los anfibios y otras especies. El diseño metodológico del proyecto se dividió en cuatro etapas: preprocesamiento, aumento de datos, entrenamiento del modelo y evaluación del rendimiento de los modelos entrenados. El núcleo del proyecto se desarrolló en Python, para la etapa de preprocesamiento de datos en este proyecto se diseñó un “pipeline” para procesar los datos crudos proporcionados por el Instituto Humboldt y consistió en recortar los archivos de audio, generar espectrogramas, y fusionarlos con las anotaciones para devolver un conjunto de datos bien estructurados para el entrenamiento, en la etapa de aumento de datos las técnicas utilizadas fueron técnicas de estiramiento de tiempo, enmascaramiento de tiempo y enmascaramiento de frecuencia, por último, la fase de evaluación del rendimiento se realizó extrayendo de los modelos entrenados ( MobileNet, DenseNet121, InceptionV3 y Resnet50) la métrica de desempeño F1 utilizando un 30% del conjunto de datos no aumentado aislado del proceso de entrenamiento y comparando el rendimiento de cada modelo. Se realizaron tres experimentos, variando los hiperparámetros y la arquitectura, y utilizando diferentes conjuntos de datos. Se seleccionaron los mejores modelos en función de su rendimiento. Los mejores modelos (MobileNet con 1 FC Layer, DenseNet con 1 FC Layer, InceptionV3 con 2 FC Layer) alcanzó un desempeño F1 medio del 81% para la clasificación multi-etiqueta de las tres diferentes especies mencionadas anteriormente.
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    Aumento del área de cobertura de la señal telefónica en Zacarías Rio Dagua con base en el modelo de propagación de tierra plana
    (Pontificia Universidad Javeriana Cali, 2023) Baldón Martínez, Daniel; Aragón Mondragón, Mauricio; Giraldo Castañeda, Carlos Andrés
    En este documento se presenta el diseño de un sistema de radiocomunicación para mejorar el área de cobertura de la señal telefónica en Zacarías Río Dagua. Se trabajó con el modelo de propagación en el espacio libre, el modelo de propagación en tierra plana y el modelo energético de un sistema de radiocomunicación, teniendo en cuenta las pérdidas de potencia producidas por la atenuación de acuerdo al tipo de suelo y la atenuación debida a la vegetación del lugar. Con estos modelos, las atenuaciones y una toma de datos realizada para conocer el estado de la señal en Zacarías Río Dagua, se logró efectuar una caracterización de la cobertura de la señal presente en la zona, también, se establecieron las principales características de dicho entorno, lo que permitió definir los elementos que compondrían el sistema. Finalmente, se evaluó el funcionamiento del sistema en campo y en Matlab por medio de la ejecución de un código diseñado con base en los modelos de propagación. De igual manera, se hizo la comparación con dos modelos probabilísticos, como también, la comparación del antes y el después de implementar el sistema.
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    Design and implementation of thermal measurement device to calculate thermal loads of a vis-type house
    (Pontificia Universidad Javeriana Cali, 2023) Quintero Cerón, Martín; Ramírez Duque, José Luis
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    Aprendizaje de máquina aplicado a un proceso de clasificación para un robot colaborativo
    (Pontificia Universidad Javeriana Cali, 2023) Delgado Giraldo, María de los Ángeles; Penagos Angrino, Juan Felipe; Martínez Álvarez, Alexánder
    Se desarrolló un sistema basado en redes neuronales artificiales (RNA), el cual permite el aprendizaje y la ejecución de una tarea de clasificación de objetos cúbicos por color al robot colaborativo UR3 mediante interacción multimodal comandada por gestos y voz. Las pruebas se realizaron con siete sujetos de prueba a los cuales inicialmente se les realizó una encuesta para identificar el nivel de conocimiento en robótica e interacción multimodal. Posteriormente, se les explicó cuáles eran las diferentes formas para enseñarle al robot la tarea de clasificación por color de objetos cúbicos. Finalmente, se ejecutaron las pruebas en dos formatos; cuantitativas y cualitativas. Las pruebas cuantitativas evaluaron 588 interacciones verbales, 21 comandos de voz, 252 interacciones gestuales, 63 interacciones multimodales y 63 clasificaciones por color de objetos cúbicos, obteniendo un total de acierto del 94.86% para comandos multimodales, un 96.83% para comandos de voz, un 80.95% para los comandos multimodales y 100% para las clasificaciones por color de objetos cúbicos. Las pruebas cualitativas se realizaron mediante una encuesta de cinco preguntas evaluada con una escala likert, consultando a los usuarios sobre su experiencia respecto al desempeño de las interacciones verbales, gestuales, multimodales, realimentación y clasificación. Las encuestas mostraron una alta satisfacción sobre la arquitectura propuesta durante la interacción del usuario con el robot.
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    Diseño e implementación de un sistema de automatización y control para cultivos acuapónicos en zonas urbanas
    (Pontificia Universidad Javeriana Cali, 2023) Marín Franco, Karen Yissel; Riveros Orozco, Luis Fernando; Nogales Viedman, Juan Manuel
    En el presente trabajo se plantea un sistema de automatización y control para cultivos acuapónicos en entornos urbanos empleando una técnica de control moderno multivariable. El prototipo desarrollado alcanzó un nivel de madurez tecnológica TRL 7 y consta de un cultivo acuapónico cuya luminosidad y temperatura del agua son controladas a través de un sistema de control predictivo híbrido con Fuzzy aplicado a cuatro acciones fundamentales: oxigenación, circulación y aireación de agua, y luminosidad de las plantas. Para su operación se ha diseñado una página web que permite el acceso remoto a las funciones de control, supervisión y monitoreo, así como un sistema de gestión basado en servicios comunicados mediante MQTT. El sistema de automatización utiliza una red local que acopla la comunicación entre los diferentes componentes del sistema (sensores, actuadores, microprocesador y microcontrolador), siendo capaz de detectar el estado de la conectividad a internet y tomar acciones en caso de falla.
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    Design and implementation of an electronic system to monitor lung re-expansion physiotherapy processes
    (Pontificia Universidad Javeriana Cali, 2023) Hernández Potes, Julián Andrés; Sánchez Rengifo, Diana Carolina; Aguilar Zambrano, Jaime Alberto; Valencia Díaz, Manuel Vicente
    Para el bienio 2020-2021, las enfermedades cardiopulmonares ocuparon el tercer lugar en el grupo de las primeras cinco causas de mortalidad en Colombia [1], cifra que es aún más contundente cuando se trata solamente de la infección por COVID-19. Con esto en consideración, es posible aseverar que el número de personas que atraviesan por estas enfermedades y/o por las secuelas que dejan es considerable, necesitando a menudo de procesos de fisioterapia respiratoria para hacer frente a su recuperación. En este sentido, la fisioterapia entra a jugar un papel importante y decisivo en la vida de cada paciente que sufre las consecuencias posteriores a las enfermedades, haciendo imperante el desarrollo de alternativas que permitan acompañar estos procesos. Actualmente en Colombia, los dispositivos de apoyo para el acompañamiento de las fisioterapias no proporcionan suficiente información respecto de las variables fisiológicas envueltas en el proceso de recuperación del paciente. Con lo anterior en mente, en esta Disertación de Pregrado se abordará el diseño y la implementación de un sistema electrónico capaz de monitorear y acompañar el proceso de recuperación de los pacientes en fisioterapia de re-expansión pulmonar, una de las clases de fisioterapia más importantes para la recuperación funcional del sistema respiratorio. Consecuentemente, se hará uso de las metodologías inventivas TRIZ y Design Thinking, que brindarán un camino de guía hacia el análisis sistémico e integral del proyecto, así como un acercamiento paulatino hacia soluciones innovadoras centradas en las necesidades de los pacientes y fisioterapeutas. La convergencia de las implementaciones llevadas a cabo a lo largo del desarrollo del proyecto será soportada en la aplicación del Diseño Axiomático y la determinación de criterios de valor sugeridos por la técnica de toma de decisiones AHP. La implementación y la obtención de resultados se desarrolló mayoritariamente en tres fases fundamentales: la primera aborda la aproximación de un sistema de monitoreo del flujo respiratorio a través de la interfaz gráfica de NI LabVIEW que, aunque no estaba enfocada en la medición precisa de la variable fisiológica, brindó un ambiente receptivo con el que se obtuvieron las primeras impresiones del proyecto; la segunda, corresponde a la puesta en marcha del prototipo final del proyecto a través de un sistema microcontrolado, con el que es posible adquirir y procesar el flujo respiratorio, y determinar el volumen y frecuencia respiratoria; la tercera, abarca el modelado de la adquisición del flujo respiratorio a través del principio de presión diferencial en sensores de Placa de Orificio, el cual está basado fundamentalmente en la normativa ISO 5167 y posteriores adaptaciones para hacerlo viable en aplicaciones médicas de espirometría. Este proyecto local hace parte del proyecto de investigación "Sistema incentivo respiratorio para re-expansión pulmonar en pacientes con secuelas de COVID-19", y se centra fundamentalmente en el desarrollo del sistema electrónico.
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    Clasificación automática de residuos aprovechables y no aprovechables en la Pontificia Universidad Javeriana Cali usando Deep Learning
    (Pontificia Universidad Javeriana Cali, 2023) Torres Tamayo, Juan Esteban; Rosero Mora, Janner Arley; Vargas Cardona, Hernán Darío
    El procesamiento de los residuos sólidos es un problema que viene perjudicando a la humanidad des de hace ya varios años, dando por resultado contaminación y acumulación excesiva de desperdicios en rellenos sanitarios. Todo este panorama ha traído consigo la aplicación de normativas para la clasificación de los residuos para su posterior procesamiento, donde en Colombia la actual normativa dicta tres tipos de residuos: Aprovechables, No Aprovechables y Orgánicos. Sin embargo, aún con la existencia de normativas y campañas educativas sobre el manejo de los residuos sólidos urbanos, la comunidad no realiza adecuadamente la separación de dichos materiales y esto trae consigo un aumento energético laboral en las instalaciones dedicadas al procesamiento de desperdicios que bus can darles un correcto tratamiento a estos. Este trabajo propone la implementación de una herramienta tecnológica que permita realizar una clasificación automática de los residuos orgánicos enfocándose en las instalaciones del campus de la Pontificia Universidad Javeriana Cali. Para ello, se partió de la visión computacional para el reconocimiento de imágenes de residuos los cuales son procesados y clasificados a partir de un algoritmo de Deep Learning que tiene por objetivo identificar y clasificar los residuos entre aprovechables y no aprovechables. Después de un proceso de benchmarking entre modelos implementados con Transfer Learning el modelo escogido alcanza métricas de 0.93 en Accuracy.
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    Desarrollo de sistema de control de un robot delta lineal basado en la norma ANSI/RIA R15.06-2012
    (Pontificia Universidad Javeriana Cali, 2024) Pinzón Cortés, Juan Sebastían; Ángel Moreno, Jorge Alejandro; Contreras Pérez, Juan David; Arizala, Bleider Johan
    La robótica industrial es una tecnología que ha logrado darle valor agregado a la producción en masa de artículos en diferentes campos a nivel mundial. Esta ha logrado que los productos sean fabricados en un tiempo menor, debido a la rapidez en la ejecución de tareas; con una mayor precisión, debido al bajo error de un robot al ejecutar una orden y de una forma más segura, puesto que un robot puede trabajar en ambientes hostiles, como altas temperaturas, lo cual podría ser perjudicial para un operario humano. Sin embargo, la implementación de estos sistemas robóticos comerciales es muy costosa, por lo que empresas en vía de desarrollo no tienen el poder económico para adquirirlos. Una solución este problema es la implementación de robots hechos a la medida, los cuales serían más accesibles para las empresas y potenciar así el desarrollo de nuevos comercios. A pesar de tener un costo menor, estos robots deben cumplir con estándares de seguridad, que garanticen la integridad de los operarios dentro de las instalaciones donde se utilicen. El objetivo de este trabajo es diseñar e implementar un sistema de seguridad industrial en un robot Delta lineal, ubicado en el Centro de Automatización de Procesos, en la Universidad Javeriana Cali. Se llevó a cabo una evaluación de riesgos para determinar los potenciales peligros a los que los operarios o la infraestructura del dispositivo podrían estar expuestos. Con base a estos resultados, se determinaron los requisitos que el sistema debe cumplir. Posteriormente, se diseñó una arquitectura de seguridad capaz de mitigar los riesgos y cumplir con los requerimientos establecidos. Esta arquitectura se implementó en el robot y se evaluó para validar su seguridad. Durante el desarrollo de este proyecto, se siguieron los lineamientos y estándares establecidos por una entidad internacional reguladora, como ANSI RIA.
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    Diseño e implementación de un sistema para el monitoreo de macronutrientes NPK en un cultivo de piña en Santander de Quilichao
    (Pontificia Universidad Javeriana Cali, 2023) Ordóñez Zambrano, Juan David; Palomino Mina, Rusbelt; Nogales Viedman, Juan Manuel
    Teniendo en cuenta que una mala gestión de los planes de fertilización puede afectar negativamente no solo a las plantas, sino también al suelo de un cultivo, en este trabajo de grado se presenta el diseño e implementación de un sistema de agricultura de precisión de bajo costo para el monitoreo de niveles de Nitrógeno (N), Fósforo (P) y Potasio (K) en un cultivo de piña. El sistema consta de cinco nodos sensores y un nodo Gateway. Los nodos sensores utilizan sondas calibradas para medir los niveles de NPK y envían los datos al nodo Gateway a través de un módulo transceptor. Una base de datos en Firebase recibe, organiza y almacena las medidas y los valores de NPK pueden consultarse en tiempo real mediante una aplicación móvil desarrollada en App Inventor. Las pruebas de funcionamiento e implementación se llevaron a cabo en un cultivo de piña ubicado en la vereda Quinamayó de Santander de Quilichao, Cauca. Los resultados de las pruebas confirmaron la calibración exitosa de las sondas y el correcto funcionamiento del sistema. Una encuesta realizada para evaluar el desempeño de la aplicación móvil y del sistema en general reveló que la aplicación es fácil de usar y los agricultores se mostraronsatisfechos con el sistema de monitoreo.
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    Arquitectura cognitiva aplicada en procesos de clasificación para un robot colaborativo
    (Pontificia Universidad Javeriana Cali, 2023) Jamioy Cabrera, Juan David; Rodríguez Téllez, Gabriel Alejandro; Martínez Álvarez, Alexánder; Mosquera De La Cruz, José Hernando
    Se desarrolló una arquitectura basada en el modelo de arquitectura cognitiva SOAR, la cual permite a los usuarios enseñarle tareas de clasificación de objetos cúbicos por color al robot colaborativo UR3 mediante interacción multimodal comandada por gestos y voz. La evaluación de la arquitectura fue realizada por siete sujetos de prueba, a quienes se les indicaron los comandos gestuales y de voz para enseñarle al robot la tarea de clasificación por color de objetos cúbicos. A partir de estas interacciones se evaluó el desempeño, ejecutando tanto pruebas cuantitativas como cualitativas. En las pruebas cuantitativas se ideó un protocolo que permitió evaluar un total de 588 interacciones verbales, 252 interacciones gestuales, y 63 interacciones verbales y gestuales. El porcentaje de reconocimiento de las interacciones fue del 98.41% para los comandos de voz, 81.35 % de las gestuales, y 80.95% de las multimodales. Además, el robot ejecutó la clasificación por color de objetos cúbicos el 100%. En las pruebas cualitativas se les realizaron a los usuarios cinco preguntas sobre su percepción sobre las interacciones verbales, gestuales, y multimodales, utilizando como opciones de respuesta una escala Likert. Las encuestas mostraron una alta satisfacción sobre la arquitectura propuesta durante la interacción del usuario con el robot.