https://rinacional.tecnm.mx/jspui/handle/TecNM/43 Tesis y artículos científicos Mon, 22 Jun 2026 19:29:59 GMT 2026-06-22T19:29:59Z https://rinacional.tecnm.mx/jspui/handle/TecNM/12726 Title: SISTEMA MECÁNICO DE UN ROBOT PROTOTIPO CON CONFIGURACIÓN CARTESIANO PARA APLICACIÓN EN LA INDUSTRIA APICOLA Authors: Ruvalcaba García, Marco Alexis Description: El presente trabajo de investigación fue realizado dentro del Instituto Tecnológico de Pabellón de Arteaga (ITPA) en el departamento de Ingeniería en Mecatrónica, con el propósito de desarrollar un robot cartesiano con 3 ejes de libertad (X, Y, Z). Este sistema de automatización (robot cartesiano) surge gracias a la necesidad de un productor de miel, esta es una empresa local ubicada en el municipio de Pabellón de Arteaga. Esta empresa es exportadora a diferentes países vecinos, así como a Europa, sin dejar de lado la venta en nuestro país. La solución propuesta ayudará a mejorar uno de los procesos en la cosecha de la miel. Dicho proceso es la manipulación de bastidores tomándose de un rack para depositarlos en una centrifugadora, este proceso actualmente es totalmente artesanal. De esta manera el robot cartesiano ayudará a manipular de una manera más eficiente los bastidores. El prototipo físico de robot cartesiano se ha manufacturado de tal manera que su soporte es una estructura mecánica con un diseño prismático. Dinámicamente sus desplazamientos son generados por motores a pasos que trasmiten la energía por medio de husillo/cremallera a un carro guía en cada eje. Estos carros guía ayudan a dirigir la parte terminal en las 3 dimensiones (x, y, z). Se adapta un gripper en la parte terminal para la sujeción de los bastidores. Se implementaron sensores de fin de carrera para un mejor control del sistema de automatización. En la parte de circuitos de control se tiene una caja de mando la cual está conformada con una fuente de alimentación (127 v CA a 12 v y 5 v CD). Se utiliza un Arduino Mega para manipular los actuadores y procesar las señales de los sensores, y su vez, comunicar esta información a un computador. Se utilizaron drivers para una mejor codificación de las señales que activan los motores a pasos. El objetivo primordial de esta investigación es construir la unidad de control flexible con fácil intercambio de componentes, además de los periféricos adecuados para proporcionar la potencia y controlar el sistema mecatrónica, así como el sistema sensorial acoplado para su debido posicionamiento. La investigación está en etapa de prototipo cumpliendo con las funciones esenciales que un robot articulado establece. En esta investigación se aplicó una metodología de programación basada en máquina de estados. La cual pretende establecer un orden de estructuración lógica que permite tener un código entendible. Las máquinas de estados tienen la cualidad principal de que cada estado marca la pauta para que cada evento sea autónomo y no exista una dependencia o conflicto en cada estado del proceso. Para la programación de prototipo se utilizó el software LabVIEW, el cual nos permite establecer una máquina de estado de una forma armónica. Como primer aspecto en esta investigación mostramos un descriptivo sobre: La obtención de la miel, y sus diferentes procesos de extracción, así como artesanales y automatizados. Se analizarán las diferentes configuraciones de robots cartesianos, así como su implementación de estos en la industria. Se dará una breve introducción a la industria 4.0 que empata con una de las aplicaciones establecidas en el robot cartesiano generado en este proyecto. Se desarrolla de forma específica los elementos relacionados al sistema mecánico del robot diseñado con la metodología establecida, Se ilustra cada movimiento empleado para que cumpla con las necesidades de operación. Se presenta un diseño cartesiano para cumplir con las necesidades. Al final del documento se muestran los resultados obtenidos de los objetivos propuestos. El funcionamiento del sistema mecatrónica en su etapa de prototipo con la programación establecida, se muestran imágenes de la precisión del robot cartesiano eje por eje. Se presenta una programación no convencional para la manipulación del sistema mecatrónico, de tal manera que asemeje el funcionamiento de un robot industrial. Estos resultados determinan que el sistema se puede adaptar al cualquier proceso industrial apícola y realizar cambios significativos a la metodológica tradicional del movimiento de bastidores para la extracción de miel. Wed, 01 Jan 2020 00:00:00 GMT https://rinacional.tecnm.mx/jspui/handle/TecNM/12726 2020-01-01T00:00:00Z https://rinacional.tecnm.mx/jspui/handle/TecNM/8703 Title: Design and Characterization of an Advanced pH Instrument Usign Articifial Intelligence Algorithms For Vertical Farming Applications Authors: Hinojosa Meza, Rolando Moisés Description: Global Vertical Farming (VF) applications with characteristic Industry 4.0 connectivity will become more and more relevant as the challenges of food supply continue to increase worldwide. A cost-effective and portable instrument that enables accurate pH measurements for VF applications is presented. We demonstrate that by performing a well-designed calibration of the sensor, a near Nernstian response, 57.56 [mV/pH], ensues. The system is compared to a ten-fold more expensive laboratory gold standard, and is shown to be accurate in determining the pH of substances in the 2–14 range. The instrument yields precise pH results with an average absolute deviation of 0.06 pH units and a standard deviation of 0.03 pH units. The performance of the instrument is ADC-limited, with a minimum detectable value of 0.028 pH units, and a typical absolute accuracy of ±0.062 pH units. By meticulously designing bias and amplification circuitry of the signal conditioning stage, and by optimizing the signal acquisition section of the instrument, a (minimum) four-fold improvement in performance is expected. In addition, we proposed an advanced filtering scheme based on Recurrent Neural Networks (RNNs) and Deep Learning to enable efficient control strategies for Vertical Farming (VF) applications. We demonstrate that the best RNN model incorporates five neuron layers, with the first and second containing ninety Long Short-Term Memory neurons. The third layer implements one Gated Recurrent Units neuron. The fourth segment incorporates one RNN network, while the output layer is designed by using a single neuron exhibiting a rectified linear activation function. The RNN models are contrasted with conventional digital Butterworth, Chebyshev I, Chebyshev II, and Elliptic Infinite Impulse Response (IIR) configurations. The RNN digital filtering schemes avoid introducing unwanted oscillations, which makes them more suitable for VF than their IIR counterparts. Finally, by utilizing the advanced features of scaling of the RNN model, we demonstrate that the RNN digital filter can be pH selective, as opposed to conventional IIR filters. Temperature affects pH measurement, producing inaccurate readings. More complex sensors integrate Automatic Temperature Compensation (ATC) because they accurately adjust the electrode calibration for pH when the temperature changes. However, ATC cannot correct for the pH/temperature effects of unknown samples. For this reason, a fuzzy interference system is also proposed to compensate for the temperature effects on pH measurements through a Mamdani interference system, in addition to genetic algorithms to adjust the vertices in the output matrices. Mon, 01 May 2023 00:00:00 GMT https://rinacional.tecnm.mx/jspui/handle/TecNM/8703 2023-05-01T00:00:00Z https://rinacional.tecnm.mx/jspui/handle/TecNM/8701 Title: Desarrollo de un Control Adaptable para el manejo de los Sistemas de Iluminación Artificial aplicado a Sistemas Cerrados de Producción de Plantas (CPPS) Authors: Romero Lomeli, Ricardo Description: El uso de la tecnología LED como radiación artificial en la producción de plantas, ha producido a últimas fechas implementar de manera experimental algunos métodos de variación de la calidad e intensidad de la luz, realizando diferentes estudios sobre los efectos que tienen en el crecimiento de las plantas. Se ha reportado por medio de la literatura, algunos reportajes de irradiación de espectros de luz para el crecimiento de plantas, además de algunas estrategias para el ahorro de energía en Sistemas Cerrados de Producción de Plantas (CPPS-Closed Plant Production System); sin embargo, no hay hasta ahora algún sistema que pueda realizar el control automático de recetas de luz y sólo algunas evidencias confiables sobre el consumo de energía por medio del uso de la luz LED pulsada en sistemas de iluminación de menera experimental aplicado en Cámaras Cerradas y no en Fábricas de Plantas y Granjas Verticales. Al a fecha existe un último trabajo sobre la aplicación de algunas estrategias de luz LED en operación pulsada para el crecimiento de diferentes cultivos (Microgreens de lechuga, plantas de chile serrano, lenteja); llevando esta reciente propuesta a la creación de un sistema de control automático de espectros de luz que pueda manipular la irradiación de luz artificial por medio de la selección de la receta más adecuada para el crecimiento de plantas a una frecuencia de luz pulsada y selección del porcentaje del ciclo de trabajo, dado que se estarían sumando todos los aspectos manejados por separado de varios artículos (uso de luz LED, selección de recetas de luz, frecuencia de luz pulsada y ahorro energético de acuerdo al porcentaje del ciclo útil usado). A través de los resultados obtenidos, se podrá establecer un adecuado equilibrio de energía para que se pueda garantizar que llegue al misma irradiación artificial de los Microgreens cultivados y que puedan ser lo más confiable posible sus efectos, además de que se tendrá un ahorro de energía al ser pulsada la operación del sistema. Por último, éstos podrían ser de mucha utilidad para aplicaciones reales en los Sistemas Cerrados de Producción de Plantas (CPPS), debido a que las recetas ya sólo serán seleccionadas de manera directa. Tue, 01 Jun 2021 00:00:00 GMT https://rinacional.tecnm.mx/jspui/handle/TecNM/8701 2021-06-01T00:00:00Z https://rinacional.tecnm.mx/jspui/handle/TecNM/5937 Title: Implementación de un Sistema de Radiación artificial Multiespectral tipo LED en modo pulsado y continuo para granjas verticales y fábricas de plantas Authors: Alvarez Ramirez, Israel Description: La radiación artificial con tecnología LED permite implementar nuevos métodos de producción realizando diferentes estudios sobre los efectos que se tienen en el crecimiento de las plantas al variar la calidad e intensidad de la luz. En la literatura se reportan diferentes estrategias para el ahorro de energía en Sistemas de Producción de Planta Cerrada (CPPS). Sin embargo, no existen evidencias confiables sobre el consumo de energía con el uso de la tecnología de luz LED pulsada en el sistema de iluminación disponible en Fábricas de Plantas y Granjas Verticales. Este trabajo impulsó varios experimentos sobre la aplicación de diferentes estrategias de luz LED en modo de operación pulsado y continuo para el crecimiento y desarrollo de diferentes cultivos (Microgreens de lechuga, plantas de chile serrano, lenteja). Esta propuesta es de reciente creación dado que en ningún artículo publicado que aplican luz pulsada consideran el ahorro energético. De acuerdo a los resultados obtenidos es crucial establecer una adecuada equivalencia de energía entre ambos modos de operación de la luz para garantizar que la misma irradiación llegue a los cultivos y puedan ser cuantificables sus efectos. Los resultados pueden ser una guía útil para aplicaciones de la vida real en Sistemas de Plantas de Producción Cerrada (Closed Plant Production System, por sus siglas en inglés). Sat, 01 May 2021 00:00:00 GMT https://rinacional.tecnm.mx/jspui/handle/TecNM/5937 2021-05-01T00:00:00Z