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Extracción de características de microsismos usando escalas psicoacústicas MEL
(Universidad de las Fuerzas Armadas ESPE. Carrera de Telecomunicaciones., 2026) Jácome Medranda, Jennifer Denisse
Gracias a las nuevas herramientas para analizar señales, actualmente se pueden generar nuevas representaciones para eventos naturales complejos, como los pequeños sismos en los volcanes. Si bien estas señales se analizan tradicionalmente en términos de amplitud y tiempo, hoy en día obtienen un mayor beneficio del análisis de tiempo-frecuencia y del análisis del contenido de audio (ACA). Por esta razón, el propósito fundamental de este estudio es emplear la escala psicoacústica MEL para identificar rasgos de los microsismos generados por los volcanes Cotopaxi y Llaima. Con este fin, al adaptar las sub-bandas de esta escala a los intervalos de frecuencia sísmicos, se evalúa su rendimiento con respecto a escalas lineales. Asimismo, se categorizan los eventos sismo-volcánicos a partir de características reducidas mediante el Análisis de Componentes Principales (PCA) a un espacio de menor dimensionalidad. No obstante, dado que los anchos de banda de los microsismos se agrupan en unos pocos hercios, se requiere un acondicionamiento previo de las sub-bandas MEL para adaptarlas a esta condición específica. Posteriormente, se utilizan modelos de redes neuronales preexistentes para extraer dichas características. Esto posibilita la disminución del espacio de entrada a variables latentes de baja dimensionalidad y, por consiguiente, facilita la clasificación objetiva de los sucesos. Como resultado, el clasificador entrenado con estas características obtiene altos porcentajes de acierto. Este hecho indica que la representación psicoacústica es capaz de captar patrones fundamentales que distinguen las diferentes clases de eventos volcánicos. En conclusión, el clasificador se beneficia notablemente de la reducción de características y del uso de espacios latentes compactos, alcanzando resultados similares a los que se obtienen con redes altamente complejas.
Implementación del sistema de conducción autónoma que permita la operación sin intervención humana
(Universidad de las Fuerzas Armadas ESPE. Carrera de Telecomunicaciones., 2026) Caisatoa Ramírez, Sebastián Bernardo; Zeas Clavijo, Joel Alexander
El presente trabajo describe la implementación de un sistema de conducción autónoma a escala que opera sin intervención humana, desarrollado sobre una arquitectura embebida jerárquica de tres niveles: una Raspberry Pi 5 que actúa como capa supervisora, encargada de la percepción visual mediante un modelo de reconocimiento entrenado y de la definición de parámetros de navegación de alto nivel; un módulo ESP32-WROOM-32 que ejecuta el control reactivo en tiempo real; y un Arduino Nano encargado de la lectura de los datos de sensores a bajo nivel. El prototipo está conformado por dos cámaras ESP32-CAM, un sensor ultrasónico HC-SR04, una unidad MPU-6050 con magnetómetro HMC5883L y un sistema de posicionamiento global (GPS, del inglés Global Positioning System). La Raspberry Pi 5 programada en Python resuelve las funciones más potentes como procesamiento visual con OpenCV e inferencia del modelo de reconocimiento entrenado en Teachable Machine. El Arduino Nano y el ESP32-WROOM ejecutan código escrito en C++ y se encargan del control de bajo nivel. La navegación autónoma sigue una estrategia basada en reglas, que corrige el rumbo con los datos fusionados del GPS y la IMU, evita los obstáculos que detectan el sensor ultrasónico y el modelo visual. El sistema fue construido por debajo del nivel de madurez tecnológica 4 (TRL, del inglés Technology Readiness Level). En un laboratorio controlado se comprobaron que el hardware, el software y los algoritmos de navegación trabajan de manera integrada, también que la percepción multisensor, la navegación reactiva y la comunicación IoT (del inglés Internet of Things) se sustentan sobre la arquitectura jerárquica propuesta.
Diseño e implementación de un robot con inteligencia conversacional para estimulación del lenguaje y lectura guiada
(Universidad de las Fuerzas Armadas ESPE. Carrera de Mecatrónica., 2026) Mazón Correa, Jorge Luis; Viteri Buitrón, David Nicolás
A pesar de los avances en robótica educativa, existe un vacío tecnológico respecto a sistemas accesibles que integren inteligencia artificial conversacional para proveer retroalimentación fonética en tiempo real durante la primera infancia. Para abordar esta problemática, el presente trabajo expone el diseño e implementación de un prototipo robótico enfocado en la estimulación del lenguaje y lectura guiada en educación inicial. El diseño mecánico se materializó mediante impresión 3D en PLA, estructurando un dispositivo de 0,42 m de alto, 0,44 m de largo, 0,15 m de ancho y un peso aproximado de 4 kg, rigiéndose por los lineamientos de seguridad de la norma ISO 8124. Su robustez se validó mediante simulaciones de elementos finitos, garantizando un factor de seguridad estructural de 15 en la mayoría de sus componentes y un mínimo de 1,6862 en la conexión crítica del cuello, evitando deformaciones permanentes. El diseño electrónico, sustentado por una batería de 12,8 V y 9000 mAh, utiliza convertidores que entregan salidas estables de 5,75 V y 4,60 A para alimentar los periféricos de forma segura, logrando una autonomía comprobada de 2,5 horas. En el apartado de control, una Raspberry Pi 5 gobierna la cinemática de la cabeza implementando un controlador PID sintonizado para garantizar un movimiento sobreamortiguado, suave y seguro para el usuario. Respecto al diseño de software, se desarrolló un pipeline conversacional asíncrono integrando modelos avanzados (OpenAI GPT-4o-Mini y Deepgram), permitiendo una interacción natural con una latencia promedio de 2,676 segundos. Esto se complementa con un algoritmo de visión artificial (OpenCV y MediaPipe) que opera con un 100% de precisión en un rango de 300 a 4500 mm. La viabilidad del sistema fue corroborada mediante evaluaciones realizadas por docentes universitarios, obteniendo una calificación de 4,06/5 en la validación técnica y 4,73/5 en la validación pedagógica. Se concluye que el prototipo, fabricado con un costo de $608,97 USD, se consolida como una herramienta tecnológicamente accesible y altamente competitiva frente a opciones comerciales cuyos valores oscilan entre $799 y $2200 USD las cuales carecen de un enfoque metodológico exclusivo para el desarrollo lingüístico infantil.
Diseño y desarrollo de sistemas inteligentes para boyas autónomas de monitoreo y seguridad en entornos acuático
(Universidad de las Fuerzas Armadas ESPE. Carrera de Mecatrónica., 2026) Maza Abad, Pablo Shande; Quero Meneses, Marcelo Miguel.
En el presente trabajo se describe el análisis, diseño y construcción de un sistema de seguridad para el monitoreo de boyas marinas del Ecuador. Dicho proyecto surge en respuesta a la problemática planteada por parte del Instituto Oceanográfico y Antártico de la Armada (INOCAR, 2026) al identificar actos de vandalismo como robos, sabotajes y pérdidas de equipos de sus estructuras para el monitoreo marino. La propuesta consiste en un sistema de seguridad con la capacidad de detectar intrusiones, realizar un monitoreo de la ubicación de la boya mediante GPS y la gestión energética autónoma. Mediante la implementación de un protocolo de comunicación de largo alcance basado en LoRa con el módulo esp32 V3 de Heltec y con la obtención de datos de GPS mediante el módulo SIM808 y su antena. Para garantizar la autonomía energética, se cuenta con un sistema de alimentación solar con una batería LiFePO4 dimensionada para futuros proyectos de repotenciación no solo del sistema de seguridad sino también para el sistema de recolección de datos. Los datos y la detección de los posibles actos vandálicos se manejan mediante una página web enlazada con Firebase, la cuál de manera estructurada guarda la información de ubicación y alertas de intrusiones. Se aplicó un enfoque modular en el diseño mecánico y de software para facilitar el mantenimiento y escalabilidad. La implementación de sensores y actuadores, junto con el envío de datos en tiempo real representan un paso significativo para la seguridad de las boyas de monitoreo, con alta facilidad de acople a diversos tipos de boyas.
Diseño e implementación de un silo para almacenamiento, pesaje y distribución de lana para la empresa YANAPI S.A.
(Universidad de las Fuerzas Armadas ESPE. Carrera de Mecatrónica., 2026) López Bulla, David Mateo
El proyecto de titulación estuvo orientado a crear y fabricar un silo tolva para almacenar, pesar y distribuir lana de forma automática en la planta sur de YANAPI S.A. Antes de su uso, el proceso existente de transporte y pesaje era manual, lento, sucio y con alto costo de mano de obra, lo cual afectaba negativamente la producción y calidad. La solución desarrollada permitió transportar 100 kg de lana hacia las máquinas de cardado de forma rápida, precisa y limpia, minimizando la manipulación manual y mejorando la trazabilidad del material. El diseño contempló una tolva estructural con capacidad y resistencia calculadas para soportar 100 kg de lana; en su parte inferior se instalaron rodillos con paletas accionados por un motor, que movilizaron la lana sin compactarla. Se incorporaron dampers en entrada y salida para controlar automáticamente el flujo del material, y la tolva fue montada sobre una plataforma de pesaje que verificó la masa objetivo. Los resultados fueron confirmados por un control del flujo 100 % satisfactorio en los chequeos de entrada y de salida. En el llenado, los tiempos mostraron un comportamiento lineal desde 13 hasta 40 minutos para el rango de 10 a 30 kg y desde 53 hasta 133 minutos para 40 hasta 100 kg, además de desviaciones menores a 1 minuto en las cargas de pesaje. En el vaciado, los tiempos fueron también lineales: de 16 a 50 minutos para 10 a 30 kg, de 66 a 117 minutos hasta 40 hasta 70 kg, y por último de 133 a 166 minutos para 80 hasta 100 kg, con desviaciones de hasta 3 % corroboraron la estabilidad del sistema aunque con procesos más lentos para las cargas altas. La automatización fue hecha con un PLC y lógica cableada para el tablero de control y comunicación del PLC, la balanza y el HMI. Este trabajo fue la primera etapa de un proyecto más amplio que podrá activar una red de ductos con dampers controladas por el mismo PLC para una distribución automática hacia varios puntos de la planta.