Tecnura

Kinematics analysis of a hand prosthesis prototype for various types of grips

Resumen Objetivo: proponer un diseño de prótesis de mano con un número reducido de grados de libertad que mantenga una funcionalidad adecuada. Para ello, se desarrollan modelos cinemáticos que se validan mediante simulación para cuantificar su error en diferentes tipos de agarre. Metodología: el enfoque metodológico combinó el modelado analítico con la validación mediante simulación. A partir de un análisis biomecánico preliminar, se formularon matemáticamente las cinemáticas directa e inversa de la prótesis. La precisión de estos modelos se cuantificó, mediante el cálculo del error entre sus resultados y los generados por un software de simulación multicuerpo para tres patrones de agarre: esférico, cilíndrico y lateral. Resultados: el error en los modelos cinemático directo e inverso del dedo índice de la prótesis analizada es bajo para los agarres esféricos y cilíndricos, con un error de mediana magnitud, del orden del 7 %, en agarre lateral. El error obtenido para el dedo pulgar es despreciable. Conclusiones: se obtiene un prototipo de mano robótica funcional con menos grados de libertad respecto a una mano real y con buena exactitud en su respuesta cinemática.

ABSTRACT Objective: A kinematic model of a hand prosthesis to study its behavior for different grip patterns is presented. Methodology: Initially, the anatomy and biomechanics of the hand with its movement limitations are summarized to obtain the design parameters that allow for obtaining a functional hand structure. The mathematical models of the direct and inverse kinematics are developed and compared with the results obtained from commercial multi-body simulation software. Results: The error in the direct and inverse kinematic models of the index finger of the prosthesis analyzed is low for the spherical and cylindrical grip. In the lateral grasp, an error of medium magnitude, approximately 7%, was obtained. For the thumb, the error was negligible. Conclusions: Upon completion of the process, a functional prototype is obtained with fewer degrees of freedom compared to a real hand and with good accuracy regarding its kinematic response.

Application of the arithmetic optimization algorithm to the phase -balancing problem in three-phase asymmetric distribution networks

Abstract Objective: This article presents the application of the arithmetic optimization algorithm (AOA) to the phase balancing problem in three-phase asymmetric distribution systems. The algorithm is implemented in MATLAB and its performance is compared with the losses from the results of the networks presented in specialized literature using other optimization algorithms. The objective is to determine the optimal load connections at each node to reduce the active power losses (the objective function). Methodology: Based on the specialized literature, the IEEE standard test networks with 25 and 37 nodes are selected. A master-slave strategy is proposed, where the iterative swept power flow is programmed in its three-phase version (slave stage). Power losses are characterized under a standard phase connection condition on the load side. The arithmetic op-timization algorithm (AOA) (master stage) is then programmed and the most optimal connections to be implemented are defined. These are subsequently compared and analyzed with other methodologies and with the base case. Results: Using the selected IEEE test systems of 25 and 37 nodes from the specialized literature, the proposed master-slave methodology, incorporating AOA and the iterative sweep power flow in its three-phase version, effectively identifies an optimal solution. It determines the connections for the phases that balance the load in the nodes, reducing the losses of these systems by 4.155% and 19.249%, respectively. Conclusions: The study found that the AOA is effective in minimizing power losses in asymmetrical distribution systems, sligthly outperforming the CSA and CBGA optimization methods. The algorithm demonstrated robustness in solution accuracy and proved useful in validating results using standardized IEEE test systems. The findings highlight the importance of implementing efficient optimization techniques. Future work is suggested to explore the application of AOA to other electrical problems and to develop variants that enhance its parameters and reduce processing times.

Resumen Objetivo: Este artículo presenta la aplicación del algoritmo de optimización aritmética (AOA) al problema de balance de fases observado en los sistemas de distribución. Se utiliza para su implementación el software MATLAB. Los resultados se comparan con las pérdidas reportadas en las redes presentadas en la literatura especializada sobre estudios que aplicaron otros algoritmos de optimización. El objetivo es encontrar la conexión óptima de las cargas en cada nodo para reducir las pérdidas de potencia activa (Función objetivo). Metodología: Con base en la literatura especializada, se seleccionan las redes de prueba estándar IEEE de 25 y 37 nodos. Se propone seguir una estrategia maestro-esclavo, en la cual se programa el flujo de potencia barrido iterativo en su versión trifásica (etapa esclavo). Se caracterizan las pérdidas de potencia para una condición estándar de conexiones de fases en la carga y posteriormente se programa el algoritmo de optimización aritmética (AOA) (etapa maestro). Producto de ello, se definen las conexiones más óptimas a implementar, las cuales son luego comparadas y analizadas con otras metodologías y con el caso base. Resultados: Usando los sistemas IEEE de prueba seleccionados de 25 y 37 nodos a partir de la literatura especializada, se comprueba que la metodología propuesta maestro-esclavo, la cual emplea el algoritmo de optimización aritmética (AOA) y el flujo de potencia de barrido iterativo en su versión trifásica, logra encontrar una solución óptima. Asimismo, logra definir conexiones para las fases que balancean la carga en los nodos, reduciendo así las pérdidas de dichos sistemas en un 4.155% y 19.249% respectivamente. Conclusiones: El estudio encontró que el AOA es eficaz para minimizar la pérdida de potencia en sistemas de distribución de energía asimétricos, con un rendimiento ligeramente mejor que los métodos de optimización CSA y CBGA comparados. El algoritmo resultó ser robusto en cuanto a la precisión de la solución y útil para validar los resultados utilizando sistemas de prueba IEEE estandarizados. El estudio destaca la importancia de aplicar técnicas de optimización eficientes y propone trabajos futuros sobre la aplicación del AOA a otros problemas eléctricos, así como el desarrollo de variantes para mejorar sus parámetros y reducir los tiempos de procesamiento.

Occurrence of iron ores hosted in Los Tábanos Rhyodacite of San Juan del Cesar (La Guajira), Sierra Nevada of Santa Marta massif: petrologic significance

Abstract Context: Los Tábanos Rhyodacite, located in San Juan del Cesar (La Guajira) within the Sierra Nevada de Santa Marta Massif, exhibits outcrops affected by ongoing chemical weathering processes, primarily oxidation. This alteration results in the formation of iron minerals that provide relevant information on the petrological evolution of the rock. Objective: To characterize the iron manifestations, evaluating their petrological significance and mineralogical phases. Methodology: Representative samples were analyzed using complementary analytical techniques; stereomicroscopy, scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD), wavelength-dispersive X-ray fluorescence (WDXRF), attenuated total reflection infrared spectroscopy (ATR-IR), and Raman spectroscopy. These methods enabled the identification of mineral phases and the assessment of the mineralogical and microstructural complexity of the samples. Results: Mineralogical analysis revealed the presence of magnetite, hematite, quartz, and actinolite. The data indicate that iron mineral occurrences develop primarily on recently fractured surfaces, where chemical weathering is active. Overall, the samples exhibit low mineralogical and microstructural complexity. Conclusions: Los Tábanos Rhyodacite undergoes active oxidation process associated with the interaction of iron with oxygen and water. This process mainly produces magnetite and hematite, minerals that reflect the chemical conditions of the environment and the degree of alteration of the rock. The low mineralogical complexity observed suggests a relatively simple system of mineral transformation.

Resumen Contexto: La Riodacita Los Tábanos, localizada en San Juan del Cesar (La Guajira) dentro del Macizo de la Sierra Nevada de Santa Marta, presenta afloramientos con evidencias de procesos de meteorización química en curso, principalmente de oxidación. Esta alteración involucra la formación de minerales de hierro que aportan información relevante sobre la evolución petrológica de la roca. Objetivo: Caracterizar las manifestaciones de hierro, evaluando su significado petrológico y fases mineralogicas. Metodología: Se analizaron muestras representativas mediante técnicas analíticas complementarias; estereomicroscopía, microscopía electrónica de barrido (SEM), difracción de rayos X (XRD), fluorescencia de rayos X de longitud de onda dispersiva (WDXRF), espectroscopía infrarroja por reflexión total atenuada (ATR-IR) y espectroscopía Raman. Estas herramientas permitieron identificar fases minerales y evaluar la complejidad mineralógica y microestructural de las muestras. Resultados: El análisis mineralógico reveló la presencia de magnetita, hematita, cuarzo y actinolita. Las observaciones indican que las manifestaciones de minerales de hierro se desarrollan principalmente en superficies recientemente fracturadas, donde la meteorización química está activa. En general, las muestras presentan baja complejidad mineralógica y microestructural. Conclusiones: La Riodacita Los Tábanos experimenta un proceso de oxidación activo asociado a la interacción de hierro con oxígeno y agua. Este fenómeno genera principalmente magnetita y hematita, minerales que reflejan las condiciones químicas del ambiente y el grado de alteración de la roca. La baja complejidad mineralógica observada sugiere un sistema relativamente simple de transformación mineral.

Learning by challenges: a way to learn computer programming using AI

Resumen Contexto: cada vez que emergen nuevas formas a través de las cuales puede dinamizarse un proceso educativo, ya sea formativo o instruccional en el campo de la Ingeniería, los docentes se ven invitados a analizar, apropiar, interiorizar y aplicar estas nuevas visiones para así propender por el fortalecimiento del aprendizaje como uno de los grandes objetivos de la educación. Objetivo: el presente artículo presenta una experiencia en el aula que combina la teoría sobre aprendizaje por retos, aplicado al campo de la programación de computadores en Ingeniería de Sistemas y con estudiantes de primer semestre, con el aprovechamiento de la inteligencia artificial (IA) a través de una de sus expresiones tecnológicas. Metodología: se adoptó la estrategia de investigación comparada a lo largo de dos cursos en paralelo, con uno de los cuales se aplicaron las estrategias IA que se proponen en este artículo y con el otro no se acudió a ellas. La comparación y el desarrollo de la investigación se hizo efectiva dentro del marco de la investigación científica tanto en lo cuantitativo como en lo cualitativo. Resultados: según los resultados, cada nueva estrategia y herramienta que contribuya al fortalecimiento del aprendizaje tiene una razón de ser, y que vale la pena, desde la Ingeniería, implementarlas . Conclusiones: se concluye que en la medida en que un ingeniero docente se articule con teorías como el aprendizaje por reto y la IA, podrá dinamizar sus cursos en sintonía con los estudiantes, además de impactar el aprendizaje en el aula.

Abstract Context: Every time new ways of seeing the paths through which an educational process, whether formative or just instructional, emerge in the field of Engineering, teachers are invited to analyze, appropriate, internalize and apply these new visions. to promote the strengthening of learning as one of the great objectives of education. Objective: This article presents a classroom experience that combines the theory of learning through challenges, applied to the field of computer programming in Systems Engineering and with first semester students, with the use of Artificial Intelligence (AI) through one of its technological expressions. Methodology: The comparative research strategy was adopted through two parallel courses with one of which the AI strategies proposed in this article were applied and with the other they were not used. The comparison and development of the research was made effective within the framework of scientific research both quantitatively and qualitatively. Results: The results indicate that each new path towards strengthening learning has a reason for being and that it is well worth it, from engineering, to apply them first in terms of research and later in their full application to achieve the learning objectives for a expeditious and possibly better path. Conclusions: It is concluded that to the extent that a teaching engineer is articulated with theories such as challenge learning and AI, he will be able to energize his courses in harmony with the students and strengthening learning in the classroom.

Healthy Work Culture and Productivity in Companies of Tamazula, Jalisco

Resumen Objetivo: analizar la relación conceptual entre la “cultura laboral saludable” y la “productividad” en los puestos gerenciales de las medianas y grandes empresas ubicadas en la cabecera municipal de Tamazula, Jalisco. Metodología: el estudio presenta un enfoque correlacional, en el cual se examina la asociación entre ambas variables, para así determinar si una cultura laboral saludable se relaciona significativamente con la productividad. Para ello, se aplicó un cuestionario dirigido a gerentes y directivos con el fin de evaluar y comparar los resultados obtenidos entre ambos conceptos. Resultados: una cultura laboral saludable es un factor determinante en el incremento de la productividad dentro de las empresas. Se identificó que un entorno de trabajo favorable influye positivamente en el comportamiento, la satisfacción y el rendimiento de los empleados, lo que se traduce en un aumento de la productividad organizacional. Conclusiones: se confirma que la cultura laboral saludable y la productividad constituyen un binomio estratégico para el desarrollo y crecimiento de las medianas y grandes empresas en Tamazula, Jalisco, y se resalta su impacto positivo en el desempeño organizacional.

Abstract Objective: To analyze the conceptual relationship between “healthy work culture” and “productivity” in managerial positions within medium and large enterprises located in the municipal seat of Tamazula, Jalisco. Methodology: The study employs a correlational approach to examine the association between both variables, aiming to determine whether a healthy work culture is significantly related to productivity. A questionnaire was administered to managers and executives to evaluate and compare the results obtained for both concepts. Results: The findings demonstrate that a healthy work culture is a key factor in increasing productivity within companies. It was identified that a favorable work environment positively influences employee behavior, satisfaction, and performance, leading to improved organizational productivity. Conclusions: The research confirms that a healthy work culture and productivity form a strategic pairing for the development and growth of medium and large enterprises in Tamazula, Jalisco, highlighting their positive impact on organizational performance.

Stages of technological management oriented to solve industrial problems in clay mining in La Guajira, Colombia

Resumen Objetivo: estudiar las etapas de la gestión tecnológica para la resolución de problemas industriales en la minería de arcilla en La Guajira, Colombia. Metodología: el tipo de investigación que se trabajó fue descriptivo, con un enfoque mixto (cualitativo-cuantitativo). Así mismo, corresponde al diseño correlacional, no experimental. La población del estudio correspondió a las minas de arcilla: El Confuso, en Fonseca; Barrocol y Carretalito, en Barrancas; Comulaca y Pargo Rojo, en Riohacha. Resultados: se encontró que las minas cuentan con las herramientas rudimentarias necesarias para realizar sus actividades productivas, pero carecen de maquinaria o herramientas tecnológicas. En cuanto a la estructura organizacional, a partir de los hallazgos se construyó un organigrama y diagrama de flujo aplicables en cada mina. También se encontró que cada operador conoce las actividades y técnicas utilizadas en el proceso, al igual que se observó la ausencia de EPP y se hallaron algunas medidas que contribuyen al ahorro de costos. Conclusiones: es importante tener en cuenta las alternativas propuestas aplicables en ciertas áreas operacionales, esto incluye los lineamientos estratégicos planteados, como contribución significativa, y la incidencia en el desarrollo de las etapas de la gestión tecnológica, como factor de crecimiento de la productividad de las minas de arcilla en La Guajira.

Abstract Objective: To conduct a study on the stages of technological management for the resolution of industrial problems in clay mining in La Guajira, Colombia. Methodology: The type of research applied was descriptive, with a mixed approach (qualitative-quantitative). It also corresponds to a correlational, non-experimental design. The study population includes the clay mines El Confuso in Fonseca, Barrocol and Carretalito in Barrancas, Comulaca and Pargo Rojo in Riohacha. Results: It was found that the mines have the rudimentary tools necessary to carry out their productive activities, but lack machinery or technological tools. As for the organizational structure, based on the findings, an organizational chart and flow chart applicable to each of the mines was constructed. It was also found that each operator knows the activities and techniques used in the process, as well as the absence of PPE, and some measures were found that contribute to cost savings. Conclusions: It was concluded that it is important to take into account the proposed alternatives applicable in certain operational areas, this includes the strategic guidelines proposed as a significant contribution and the impact on the development of the stages of technological management as a factor of productivity growth in the clay mines in La Guajira.

Exploring the use of generative artificial intelligence for the development of chatbots for university web portals: A systematic mapping

Resumen Contexto: los chatbots con inteligencia artificial generativa (GAI, por su sigla en inglés) han evolucionado significativamente, impulsados por avances sobre grandes modelos de lenguaje (LLM, por su sigla en inglés). Estos sistemas ofrecen interacciones más naturales y adaptativas, a la vez que transforman diversos sectores y plantean nuevos desafíos tecnológicos y éticos. Objetivo: identificar las principales tendencias, oportunidades y desafíos en el desarrollo de chatbots con GAI en los últimos años. Metodología: se realizó un mapeo sistemático adaptado, por medio del cual se analizó el uso de GAI en chatbots. Se definieron tres preguntas de investigación y se hizo una búsqueda exhaustiva en las bases Web of Science, Scopus y ScienceDirect. Los estudios fueron clasificados para responder a las preguntas de investigación. Resultados: los sectores de educación y salud son los más investigados, en los que se destaca el uso de LLM como GPT-4 (generative pre-trained transformer), para personalización del aprendizaje y apoyo en salud mental, por ejemplo. También se identificaron aplicaciones en tecnología, comercio e industria. Los modelos de OpenAI son los predominantes, aunque existen alternativas especializadas. Los principales desafíos incluyen "alucinaciones", necesidad de supervisión humana, sesgos y altos costos computacionales. Conclusiones: la flexibilidad y rendimiento de modelos como GPT-4 los posicionan como opciones prominentes para implementaciones de chatbots. Los desafíos identificados son cruciales para guiar un desarrollo efectivo, para así considerar oportunidades y limitaciones actuales.

Abstract Context: Generative artificial intelligence (GAI) chatbots have evolved significantly, driven by advances in large language models (LLM). These systems offer more natural and adaptive interactions, transforming various industries and posing new technological and ethical challenges. Objective: Identify the main trends, opportunities and challenges in the development of chatbots with GAI in recent years. Methodology: An adapted systematic mapping was conducted, analyzing the use of GAI in chatbots. Three research questions were defined and an exhaustive search was carried out in Web of Science, Scopus, and ScienceDirect databases. The studies were classified to answer the research questions. Results: The education and health sectors are the most researched, highlighting the use of LLM such as GPT-4 for learning personalization and mental health support. Applications in technology, commerce, and industry were also identified. OpenAI models are dominant, although specialized alternatives exist. The main challenges include "hallucinations," the need for human supervision, biases, and high computational costs. Conclusions: The flexibility and performance of models like GPT-4 position them as prominent options for chatbot implementations. The identified challenges are crucial for guiding effective development, considering current opportunities and limitations.