La robótica, la ingeniería biomédica y la biomecánica son campos que han revolucionado la forma en que vivimos y trabajamos hoy en día. Estas disciplinas han mejorado la productividad industrial, la atención médica y la calidad de vida en general. A medida que avanzamos en el siglo XXI, seguirán desempeñando un papel crucial en la búsqueda de soluciones innovadoras a los desafíos que enfrentamos como sociedad.
En este apartado de adjuntan las ideas generales de donde se adaptó el proyecto en general.
Se adjunta una referencia de cómo se esperaría que finalizara el proyecto.
Del mismo modo, se da la dirección para poder dirigirse a los diagramas de Caja Negra, Diagrama Tecnológico y sus correciones.
En este mismo apartado se adjuntan los avances que se vayan realizando en el desarollo y avance del proyecto.
- Guillermo Barriga Barriga
- Juan Esteban Buitrago Carrero
- Sebastian Ramiro Pedroza Garnica
- Cristian Andrés Rojas Carrillo
En la era moderna, la tecnología ha transformado la forma en que vivimos y trabajamos, y tres campos destacan en la vanguardia de esta revolución: la robótica, la ingeniería biomédica y la biomecánica. Estas disciplinas interconectadas desempeñan un papel fundamental en nuestra sociedad, mejorando la calidad de vida, impulsando la atención médica y permitiendo avances en diversas industrias.
La robótica, una ciencia que combina la ingeniería mecánica, la electrónica y la informática, ha dejado de ser una mera fantasía de ciencia ficción para convertirse en una realidad omnipresente. Los robots desempeñan un papel esencial en la fabricación automatizada, la logística y la exploración espacial. En la industria médica, los robots quirúrgicos de última generación permiten procedimientos más precisos y menos invasivos, reduciendo el tiempo de recuperación de los pacientes. Además, los robots de asistencia personal están ayudando a las personas con discapacidades a recuperar la independencia y la movilidad. La robótica es una fuerza motriz detrás de la eficiencia y la innovación en la economía global.
La ingeniería biomédica se enfoca en aplicar principios de la ingeniería a la medicina y la biología. En la actualidad, esta disciplina desempeña un papel crucial en la creación de dispositivos médicos avanzados, el desarrollo de técnicas de imagen de vanguardia y la investigación de terapias y tratamientos innovadores. Desde marcapasos y prótesis personalizadas hasta sistemas de telemedicina y terapia génica, la ingeniería biomédica ha revolucionado la atención médica, mejorando la detección temprana y el tratamiento de enfermedades.
La biomecánica es otra disciplina interdisciplinaria que se ha vuelto cada vez más relevante en nuestra sociedad. Se centra en el estudio de los sistemas biológicos desde una perspectiva mecánica. Esto ha permitido avances en la ergonomía, el diseño de productos y la prevención de lesiones. Por ejemplo, en la industria del deporte, la biomecánica ha ayudado a los atletas a mejorar su rendimiento y a reducir el riesgo de lesiones mediante el análisis detallado del movimiento humano.
En la intersección de la robótica, la ingeniería biomédica y la biomecánica, los ojos mecánicos representan una maravilla tecnológica que ha revolucionado nuestra comprensión del mundo y ha tenido un impacto profundo en diversas áreas de la vida moderna.
Los ojos mecánicos, o sistemas de visión artificial, son dispositivos que imitan la función visual humana utilizando avanzados sensores y algoritmos de procesamiento de imágenes. Su relevancia en la robótica es innegable. Estos sistemas permiten a los robots "ver" su entorno y tomar decisiones en tiempo real, lo que es esencial para la navegación autónoma, la manipulación precisa de objetos y la colaboración segura con humanos en entornos diversos, desde fábricas hasta hospitales.
En el campo de la ingeniería biomédica, los ojos mecánicos desempeñan un papel fundamental en la creación de dispositivos médicos de diagnóstico y monitorización. Por ejemplo, las cámaras endoscópicas y los microscopios quirúrgicos con visión artificial permiten a los profesionales de la salud llevar a cabo procedimientos menos invasivos y más precisos. Además, la visión artificial se utiliza en la interpretación de imágenes médicas, lo que facilita la detección temprana de enfermedades y la planificación de tratamientos personalizados.
En el ámbito de la biomecánica, los ojos mecánicos se emplean para analizar y comprender el movimiento humano. Los sistemas de seguimiento ocular y las cámaras de alta velocidad capturan datos precisos sobre cómo los ojos y el cuerpo se mueven durante la actividad física. Esta información es valiosa para optimizar el rendimiento deportivo, mejorar la ergonomía en entornos de trabajo y diseñar dispositivos médicos adaptados a las necesidades individuales.
Buscando que nuestro proyecto se ajuste a algunos de los Objetivos de Desarrollo Sostenible encontramos los siguientes:
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Los ojos mecánicos y las tecnologías de visión artificial pueden utilizarse en aplicaciones médicas para diagnosticar y tratar enfermedades oculares, así como para mejorar la calidad de vida de las personas con discapacidades visuales. Contribuyen a la salud ocular y al bienestar de las personas.
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La creación de ojos mecánicos y modelos de visión artificial puede utilizarse con fines educativos. Ayudan a comprender la anatomía y el funcionamiento del ojo humano, lo que puede mejorar la calidad de la educación en ciencias y medicina.
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Estos proyectos fomentan la innovación en tecnología de sensores, visión por computadora y robótica. Además, pueden contribuir al desarrollo de infraestructuras tecnológicas avanzadas.
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Al mejorar el acceso a la atención médica oftalmológica y la asistencia para personas con discapacidades visuales, estos proyectos pueden contribuir a reducir las desigualdades en salud y discapacidad.
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La tecnología de visión artificial puede aplicarse en sistemas de vigilancia y seguridad urbana, lo que puede contribuir a la creación de ciudades más seguras y sostenibles.
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La colaboración entre instituciones académicas, la industria y organizaciones de salud es esencial en el desarrollo de tecnologías oftalmológicas avanzadas. Los proyectos de ojos mecánicos a menudo implican alianzas estratégicas para lograr avances significativos.
Como parte de los objetivos de interdisciplinareidad de la carrera, se busca la participación del equipo de trabajo en la feria de proyectos Ingenia Futuro. Para esto y para poder lograr una exitosa participación, se busca que los estudiantes sigan las indicacones, recomendaciones, y talleres que ofrece el Programa de Formación Integral de la Universidad Nacional de Colombia - Sede Bogotá.
Los avances y evidencias de esta participación se encuentran en la siguiente carpeta:
Parte del trabajo que se debe ralizar en un proyecto de ingeniería son las simulaciones; estas nos permiten saber como funcionará el artefacto antes de fabricarlo y poder ver qué es lo que es necesario cambiar o mejorar.
Las simulaciones desempeñan un papel crucial en la ingeniería por varias razones:
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Diseño y prototipado virtual: Las simulaciones permiten a los ingenieros diseñar y probar sistemas, productos y estructuras de manera virtual antes de construir un prototipo físico. Esto ahorra tiempo y recursos al identificar y corregir posibles problemas antes de la fabricación.
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Reducción de costos: Al prevenir fallos en etapas tempranas del diseño, las simulaciones pueden ahorrar costos significativos al evitar la necesidad de rehacer o modificar productos o procesos una vez que están en producción.
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Seguridad: Las simulaciones ayudan a evaluar la seguridad de estructuras y sistemas, lo que es crítico en campos como la ingeniería civil, aeroespacial y nuclear. Pueden prever cómo responderán los materiales y las estructuras bajo diversas condiciones de carga y estrés.
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Optimización: Las simulaciones permiten a los ingenieros ajustar y optimizar sistemas para mejorar su rendimiento. Esto es especialmente útil en campos como la ingeniería de software, donde se pueden realizar pruebas exhaustivas para identificar y resolver problemas de rendimiento.
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Experimentación controlada: En situaciones donde la experimentación en el mundo real es costosa o peligrosa, como en la investigación nuclear o aeroespacial, las simulaciones proporcionan un medio seguro y controlado para realizar experimentos.
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Formación y educación: Las simulaciones son una herramienta valiosa para la formación de ingenieros y estudiantes, ya que pueden experimentar con conceptos y teorías de una manera interactiva y práctica.
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Predicción de comportamiento: Las simulaciones permiten predecir cómo funcionarán sistemas complejos en el mundo real, lo que es especialmente útil en la ingeniería de software, donde se pueden probar algoritmos y modelos antes de implementarlos.
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Investigación y desarrollo: En la investigación científica y el desarrollo de productos, las simulaciones son esenciales para comprender y modelar fenómenos complejos, como la dinámica de fluidos, la respuesta de materiales a condiciones extremas y el comportamiento de sistemas electromagnéticos.
En los siguientes enlaces, se presentan algunas de las simulaciones utilizadas usando Wokwi.com
Es importante aclarar que mucho de lo desarrollado se ha realizado gracias a diversos canales de Youtube en los cuales se encuentran muchos más tutoriales de diversos anexos y programaciones de un manejo más completo de las distintas tarjetas (ESP 32 Wroom 32D, Arduino UNO, etc).
Se presenta un pequeño video de funcionamiento del prototipo construido a la fecha con la corrección del código de .ino a .py.
En el siguiente enlace se provee la dirección que redirecciona al código utilizado para el desarrollo del proyecto.
Algunos de estos canales son:
Wokwi.com es una plataforma en línea que ofrece un entorno de desarrollo y simulación de hardware electrónico. Permite a los entusiastas, estudiantes y profesionales de la electrónica diseñar, crear y simular circuitos electrónicos de manera virtual. La plataforma ofrece una amplia variedad de componentes electrónicos, como microcontroladores, sensores, actuadores y más, que los usuarios pueden arrastrar y soltar en un lienzo virtual para construir circuitos personalizados. Además, Wokwi.com proporciona herramientas de simulación en tiempo real que permiten a los usuarios probar y depurar sus diseños electrónicos antes de implementarlos en hardware real. Es una herramienta valiosa para la enseñanza, el prototipado rápido y la experimentación en el campo de la electrónica.
Los acercamientos realizados se presentan el la carpeta Simulaciones.
Una PCB, o Placa de Circuito Impreso, es un componente fundamental en la mayoría de los dispositivos electrónicos. Es un sustrato plano generalmente hecho de un material no conductor, como fibra de vidrio, con una capa de cobre laminado en una o ambas caras. En esta capa de cobre se graban circuitos eléctricos, a menudo mediante procesos químicos, para conectar componentes electrónicos.
La placa de circuito impreso está construida por capas que se alternan de cobre conductor con capas de material aislante no conductor. Durante la fabricación de la PCB, se graban las capas de cobre internas dejando trazas de cobre intencionadas para conectar los componentes de circuito. Una vez laminado el material de aislamiento este es grabado a las capas de cobre y así sucesivamente, hasta que la placa de circuito impreso esté completa.
La principal función de una PCB es proporcionar un soporte mecánico y eléctrico para componentes electrónicos, así como un medio para conectarlos de manera eficiente.
La PCB proporciona un medio para conectar de forma ordenada y eficiente componentes electrónicos como resistencias, transistores, capacitores, microchips, etc. Los circuitos impresos en la PCB permiten la interconexión de estos componentes de acuerdo con el diseño electrónico.
La PCB mejora la confiabilidad de un dispositivo electrónico al evitar conexiones sueltas o cables sueltos que podrían causar problemas eléctricos o mecánicos. Además, ayuda a prevenir cortocircuitos y otros problemas de conexión.
Las PCB permiten la creación de dispositivos electrónicos compactos y livianos al proporcionar un medio para empaquetar componentes de manera eficiente en un espacio limitado.
Los circuitos impresos en la PCB están diseñados para garantizar que las señales eléctricas se transmitan de manera eficiente y con la mínima interferencia electromagnética, lo que contribuye a un rendimiento óptimo.
La importancia que representa este tipo de elementos en los distintos proyectos de ingeiería eléctrica, electrónica y afines es:
Las PCB permiten a los diseñadores electrónicos crear circuitos complejos de manera más rápida y sencilla que si tuvieran que realizar conexiones manuales. Esto acelera el proceso de desarrollo de productos electrónicos.
Al utilizar PCBs, se minimizan los errores de cableado y conexión, lo que aumenta la confiabilidad de los dispositivos electrónicos y reduce el tiempo y los costos de reparación.
Las PCB permiten la creación de dispositivos más pequeños y compactos, lo que es especialmente importante en aplicaciones donde el espacio es limitado.
La fabricación de PCBs es un proceso altamente reproducible, lo que facilita la producción en masa de dispositivos electrónicos.
Los avances realizados de la PCB en sus diversas fases, cambios y evoluciones se pueden ver en el siguiente enlace: PCB Ojo Animatrónico
Los siguientes enlaces redirigen a las páginas de donde se adaptó la información.
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https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1293296515741423
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https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1607551X11001835
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https://blogs.upm.es/biblioetsidiupm/2022/11/15/que-es-biomecanica/
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https://www.ingenieriabiomedica.org/queesingenieriabiomedica
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https://www.ces.edu.co/programas/carreras/ingenieria-biomedica/