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Área de Mecatrónica
Dr. Ramón Silva Ortigoza
Dr. Edgar AlfredoPortilla Flores
Dr. Miguel Gabriel Villarreal Cervantes
Dr. Gabriel Sepúlveda Cervantes
M. C. Juan Carlos González Robles
Dra. Magdalena Marciano Melchor
Dr. Miguel G. Villarreal CervantesCoordinador de la LGAC de Mecatrónica
• Robótica.• Técnicas heurísticas bioinspiradas y de
programación matemática en la soluciónde problemas de diseño en mecatrónica.
• Diseño integrado estructura-control desistemas mecatrónicos.
• Técnicas de robustez en el diseñointegrado de sistemas mecatrónicos.
• Optimización de sistemas mecatrónicos.• Control de sistemas electromecánicos.
Línea de investigación
Dr. Edgar Alfredo Portilla Flores
• Diseño óptimo de sistemasmecatrónicos y la aplicación dealgoritmos heurísticos en la soluciónde los mismos.
• Diseño de grippers para manos robots.• Diseño de transmisiones de variación
continua.• Algoritmos heurísticos de optimización.• Técnicas clásicas de optimización
matemática.
Línea de investigación
Dr. Gabriel Sepúlveda Cervantes
• Interfaces hápticas.• Realidad virtual.• Programación de ambientes
virtuales.• Automatización y control.
Dr. Ramón Silva Ortigoza
• Control en sistemas electrónicos depotencia.
• Control de máquinas eléctricas.• Robótica móvil.• Robots manipuladores.• Control de sistemas mecatrónicos.• Tecnología educativa.
Línea de investigación
M. C. Juan Carlos González Robles
• Sistemas CAM.• Control de motores de CD sin carbones
(uso industrial).• Pantallas de LED´s para despliegue
panorámico.
Dra. Magdalena Marciano Melchor
• Cáusticas.• Visión artificial.• Diseño de técnicas de control aplicadas a
sistemas mecatrónicos.
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 sistemaspara el bien de la sociedad.
• Emplear las bases teóricas en el diseño, modelado, simulación y controlde sistemas mecatrónicos utilizando tecnología y programas de vanguardiapara su desarrollo.
• Desarrollar sistemas mecatrónicos utilizando realidad virtual e interacciónhombre máquina para la capacitación de personal en los diferentessectores tales como: industrial, salud, educación, transporte, pormencionar algunos.
Área de Mecatrónica
Dr. Miguel G. Villarreal CervantesCoordinador de la LGAC de Mecatrónica
Área de Mecatrónica
Currículum VitaeMiguel Gabriel Villarreal-Cervantes recibió en el 2003 el grado de Ingeniero en Electrónicapor el Instituto Tecnológico de Veracruz con titulación Automática por ExcelenciaAcadémica, en el 2005 y en el 2010 el grado de Maestro y Doctor en Ciencias por elCINVESTAV-IPN. Además estudió una carrera Técnica en Sistemas Computacionales de1998-2000 en el Centro de Computación Profesional de Golfo S. C. En el 2010 laboró comoprofesor Titular en la UPIITA-IPN donde formó alumnos de Licenciatura para el ámbitoindustrial 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 deInvestigadores (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 deCiencia Básica del Conacyt. Ha publicado más de 15 artículos en revistas internacionales, de los cuales dos de éstas seencuentran en las dos mas importantes revistas de Mecatrónica. Además ha participado como ponente en diversoscongresos 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 lascomisiones evaluadoras del “Programa de Estímulos al Desempeño de los Investigadores” del IPN, “Proyectos deInvestigación Científica Básica” del CONACyT, “Estancias Posdoctorales Vinculadas al Fortalecimiento de la Calidaddel 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, diseñointegrado estructura-control de sistemas mecatrónicos.
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 [email protected], [email protected] o
presentarse personalmente a mi oficina.
• 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 [email protected], [email protected] o presentarse
personalmente a mi oficina.
Propuestas de Tesis: Dr. Villarreal
• Sistema de monitoreo del movimiento de la marcha humanaEl 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 [email protected], [email protected] o
presentarse personalmente a mi oficina.
Propuestas de Tesis: Dr. Villarreal
• Diseño óptimo de sistemas mecatrónicos utilizando algoritmos meta-
heurísticos• 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 [email protected], [email protected] o presentarse
personalmente a mi oficina.
Propuestas de Tesis: Dr. Villarreal
Laboratorio y estudiantes
Área de Mecatrónica
Dr. Edgar A. Portilla Flores
Área de Mecatrónica
Currículum VitaeEdgar Alfredo Portilla Flores nació en Tlaxcala, México. Es Ingeniero en Electrónica por laUniversidad Autónoma Metropolitana-Iztapalapa (México), Maestro en Ciencias enIngeniería Mecánica por el Instituto Tecnológico de Puebla (México) y Doctor en Cienciasen Ingeniería Eléctrica (Mecatrónica) por el Centro de Investigación y de EstudiosAvanzados del IPN (México). Realizó estancia Posdoctoral en la Universidad Estatal deCampinas (Brasil).
Se ha desempeñado como catedrático de tiempo completo en el Programa Educativo de Ingeniería en SistemasElectrónicos de la Universidad Autónoma de Tlaxcala, del cual es fundador y actualmente es Docente e InvestigadorTitular del Departamento de Posgrado del Centro de Innovación y Desarrollo Tecnológico en Cómputo del InstitutoPolitécnico Nacional (CIDETEC-IPN). Miembro del Sistema Nacional de Investigadores Nivel I, México. Sus áreas deinterés son el diseño óptimo de sistemas mecatrónicos y la aplicación de algoritmos heurísticos en la solución de losmismos, así como el diseño de grippers para manos robots .
Propuesta de Tesis: Dr. PortillaContexto y Motivación
Definición matemática de optimización
La forma matemática para expresar un problema de optimización es:
minimizar/maximizar fn( x )
sujeto a las restricciones:gj ( x ) ≤ 0, j = 1, 2, …, p
hj ( x ) = 0, j = 1, 2, …, q
donde:
x es el vector de m variables de diseño, fn ( x ) es la función
objetivo, gj ( x ) es el conjunto de p restricciones de desigualdad y
hj ( x ) es el conjunto de q restricciones de igualdad.
f(x) = 100( x2 - x12 )2 + ( 1 - x1 ) 2
Propuesta de Tesis: Dr. PortillaContexto y MotivaciónAplicaciones de optimización numérica
Propuesta de Tesis: Dr. PortillaContexto 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.
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.
Propuesta de Tesis: Dr. PortillaContexto y MotivaciónMetaheurísticas - Definición
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).
Propuesta de Tesis: Dr. PortillaContexto y MotivaciónMetaheurísticas basadas en población
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.
Propuesta de Tesis: Dr. PortillaPlanteamiento del Problema
Desarrollo de una metodología para el diseño e
implementación de algoritmos heurísticos, para la
solución de problemas de diseño óptimo en
ingeniería.
Propuesta de Tesis: Dr. PortillaObjetivo General
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Área de Mecatrónica
Dr. Ramón Silva Ortigoza
Área de Mecatrónica
Currículum VitaeRamón Silva-Ortigoza es Doctor y Maestro en Ingeniería Eléctrica (Opción Mecatrónica)por el CINVESTAV-IPN e Ingeniero en Electrónica por la BUAP. Actualmente, es miembrodel Sistema Nacional de Investigadores e Investigador Titular del Departamento dePosgrado 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 porel IPN. Ha publicado más de 25 artículos en revistas internacionales, y participado como ponente en diversoscongresos internacionales y nacionales. Asimismo, ha dirigido 13 tesis de maestría y 2 de ingeniería. Por otro lado, seha desempeñado como jurado en el “Premio de Ingeniería de la Ciudad de México”, “Premios Arturo Rosenblueth delCINVESTAV-IPN”, “Premio a la Investigación en el IPN” y “Evaluación de Programas de Posgrado presentados en elmarco del Programa Nacional de Posgrado de Calidad del CONACYT”. Asimismo, ha sido miembro de lascomisiones evaluadoras del “Programa de Estímulos al Desempeño de los Investigadores” del IPN e “Integrante de laComisión 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, máquinaseléctricas, robots móviles, robots manipuladores y sistemas mecatrónicos. También, tiene especial interés en latecnología educativa.
Propuestas de Tesis: Dr. Silva
• Sistemas electrónicos de potencia en la tarea de seguimiento de trayectoria
1. Convertidor 1.
2. Convertidor 2.
• Drivers para máquinas eléctricas para el arranque suave de motores de CD
1. Vía topología 1.
2. 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.
• Robótica móvil (Continuación)
4. Planeación gráfica y seguimiento de trayectoriasen un RMR con ayuda de una tablet.
5. Evasión de obstáculos de forma gráfica con ayudade una tablet para un RMR.
6. Monitoreo y control vía entornos visualescon servidores web y streaming en un RMR.
7. Aplicación de técnicas de visión artificial en la mediciónde distancias a objetos con ayuda de cámaras vía estereovisión.
8. Puesta en marcha de un RMR, considerando lossistemas que lo componen, en la tarea de seguimiento de trayectoria.
9. Puesta en marcha de un RMR, considerando lossistemas que lo componen, en la tarea deevasión de obstáculos.
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”.
Informes con Dr. Ramón Silva OrtigozaExt. IPN: 52530E.mail: [email protected]
Página web: www.controlautomatico.com.mx
Propuestas de Tesis: Dr. Silva
Área de Mecatrónica
Dr. Gabriel Sepúlveda Cervantes
Propuestas de Tesis: Dr. Sepúlveda
