Revista Facultad de Ingeniería

Evaluación de parámetros en la remoción de surfactante aniónico tipo alquilbenceno sulfonato lineal usando electrocoagulación

Abstract The objective of the present investigation was to construct an electrocoagulation cell in a batch system and to evaluate its capacity to remove the anionic surfactant of the linear alkylbenzene sulfonate (LAS), which is present in gray water determining the effect of the type of electrodes (Al or Fe), distance between electrodes (1, 1.5 and 2 cm) and voltages (10, 15 and 20 V). The experimental tests were carried out for 20 min. The dimensions of the short wave electrolysis cell built in glass were 26 cm long, 7 cm wide and 12 cm high, with 10 electrodes of 12x6 cm supported by a PVC structure. The concentration of LAS in the solution was determined by employing UV-Vis spectrometry applying the Methylene Blue Active Substances (MBAS) method. A higher removal of 65.55% was obtained when aluminum electrodes were used, and 69.11% with iron electrodes a separation of 1.5 cm and a voltage of 20 V, presenting less change in pH, conductivity, and energy consumption when using the Al3 electrode. When evaluating the effect of time at the best experimental configuration (Al, 1.5 cm, 20 V) it was established that the removal efficiency increased to 75.13% in 60 min. Electrocoagulation with aluminum electrodes is presented as an efficient alternative for the removal of LAS in solution.

Resumen El objetivo de la presente investigación fue construir una celda de electrocoagulación en sistema por lotes y evaluar su capacidad de remover el surfactante aniónico de tipo Alquilbenceno sulfonato lineal (LAS) presente en aguas grises determinando el efecto del tipo de electrodos (Al o Fe), distancia entre electrodos (1, 1.5 y 2 cm) y voltajes de (10, 15 y 20 V). Los ensayos experimentales se realizaron durante 20 min. Las dimensiones de la celda electrólisis de onda corta construida en vidrio fueron 26 cm de largo, 7 cm de ancho y 12 cm de alto, con 10 electrodos de 12x6 cm sostenidos por una estructura de PVC. Se determinó la concentración de LAS en la solución mediante espectometria UV-Vis aplicando el método el método de Sustancias Activas al Azul de Metileno (SAAM). Se obtuvo una mayor remoción del 65.55% cuando se usó electrodos de aluminio, y 69.11% con electrodos de hierro una separación de 1.5 cm y un voltaje de 20 V, presentándose menor cambio en el pH, conductividad y consumo energético al usar el electrodo de Al3. Al evaluar el efecto del tiempo a la mejor configuración experimental (Al, 1.5 cm, 20 V) se estableció que la eficiencia de remoción aumentó a 75.13% en 60 min. Se presenta la electrocoagulación con electrodos de aluminios como una alternativa eficiente para la remoción de LAS en solución.

Resumo O objetivo desta pesquisa foi construir uma célula de eletrocoagulação em sistema batelada e avaliar sua capacidade de remover o surfactante aniônico tipo alquilbenzeno sulfonato (LAS) linear presente na água cinza, determinando o efeito do tipo de eletrodos (Al ou Fe), distância entre os eletrodos (1, 1,5 e 2 cm) e tensões de (10, 15 e 20 V). Os testes experimentais foram realizados por 20 min. As dimensões da célula de eletrólise de onda curta construída em vidro eram 26 cm de comprimento, 7 cm de largura e 12 cm de altura, com 10 eletrodos de 12x6 cm apoiados em estrutura de PVC. A concentração de LAS na solução foi determinada por espectrometria UV-Vis aplicando o método de Substâncias Ativas para Azul de Metileno (SAAM). Obteve-se uma remoção maior de 65,55% quando se utilizou eletrodos de alumínio e 69,11% com eletrodos de ferro uma separação de 1,5 cm e tensão de 20 V, apresentando menor alteração no pH, condutividade e consumo de energia quando se utiliza o eletrodo de Al3. Ao avaliar o efeito do tempo para a melhor configuração experimental (Al, 1,5 cm, 20 V), foi estabelecido que a eficiência de remoção aumentou para 75,13% em 60 min. A eletrocoagulação com eletrodos de alumínio se apresenta como uma alternativa eficiente para a remoção do LAS em solução.

Internet de las cosas al servicio de la bioconstrucción

Abstract The Internet of Things (Internet of Things - IoT) approach promotes the interconnection of objects that humans use on a daily basis so that they are administered, controlled and/or monitored through telematic technologies. This paradigm has a wide field of application to support several development schemes in a variety of areas. In the case of construction, there are home automation schemes, but regarding bio-constructions, the myth of incompatibility between digitized systems and “bio” schemes exists. However, bio-constructions require aesthetic, structural, environmental and technological considerations to integrate efficient and friendly systems, contributing to a sustainable environment, generating and regulating the resources of the environment in which they are implemented. In this way, a documentary research process has been developed to determine the degree of applicability of IoT for green buildings. As a result, a set of IoT technologies was identified, which can promote the administration and control of the normatively established agents involved in a bio-construction for living spaces.

Resumen El enfoque de Internet de las Cosas (Internet of Things - IoT) promueve la interconexión de los objetos que el ser humano usa cotidianamente para que sean administrados, controlados y/o monitoreados a través de tecnologías telemáticas. Este paradigma tiene un amplio campo de aplicación, como apoyo a diferentes esquemas de desarrollo en diversidad de áreas. Para el caso de las construcciones, se cuenta con esquemas domóticos, pero existe el mito en este ámbito de la incompatibilidad entre los sistemas digitalizados y los esquemas “bio”. Sin embargo, las bioconstrucciones requieren consideraciones estéticas, estructurales, ambientales y tecnológicas para integrar sistemas eficientes y amigables, contribuyendo a un medio ambiente sostenible, generando y regulando los recursos del entorno en el que son implementadas. De esta manera, se ha desarrollado un proceso de investigación documental guiado a determinar el grado de aplicabilidad del IoT para bioconstrucciones. Como resultado, se identifica un conjunto de tecnologías propias del IoT que pueden promover la administración y control de los agentes establecidos normativamente para una bioconstrucción de espacios habitacionales.

Resumo A abordagem da Internet das Coisas (IoT) promove a interconexão de objetos que os seres humanos usam diariamente para que sejam gerenciados, controlados e / ou monitorados por meio de tecnologias telemáticas. Este paradigma tem um amplo campo de aplicação, como suporte para diferentes esquemas de desenvolvimento em diversas áreas. No caso das construções, existem esquemas de automação residencial, mas existe um mito nesta área da incompatibilidade entre sistemas digitalizados e esquemas "bio". No entanto, as bioconstruções requerem considerações estéticas, estruturais, ambientais e tecnológicas para integrar sistemas eficientes e amigáveis, contribuindo para um ambiente sustentável, gerando e regulando os recursos do meio em que são implementadas. Dessa forma, um processo de pesquisa documental foi desenvolvido para determinar o grau de aplicabilidade da IoT para edifícios verdes. Como resultado, identifica-se um conjunto de tecnologias IoT que podem promover a administração e o controle dos agentes instituídos pela regulamentação para uma bioconstrução de espaços residenciais.

Sistema de iluminación dinámica para incrementar la atención de los estudiantes de diseño en las aulas

Abstract Dynamic lighting is playing a key role in education, by considering the main photometric variables such as the correlated color temperature and the illuminance to increase student’s attention levels inside the classroom. In the case of design students, the project component is fundamental for teaching, where students mainly need to develop activities such as presentation to listen to the teacher instructions, ideation and sketching to propose a solution according to the problem being addressed, and exhibition to present the work that has been done. These activities require specific and adequate lighting conditions to generate a positive impact on the performance of students. This article presents the design of a dynamic lighting system capable of adjusting the correlated color temperature in a range from 2500 K to 6500 K and the illuminance levels in a range from 0 lx to 800 lx to enhance the sustained and fixed attention of design students inside the classroom according to the type of activity that is being developed. The performance of the system was evaluated experimentally by measuring student’s attention inside the ergonomics and usability laboratory by using the Gesell chamber, the Emotiv Epoc EEG Headset with 14 electrodes to measure the brain activity and obtain engagement and focus levels, the eye tracking Tobii glasses, and a protocol to evaluate performance including several surveys and camera observation. In conclusion, the dynamic lighting system can improve the attention of design students by configuring the photometric variables according to the type of activity that is being done.

Resumen La iluminación dinámica puede generar un gran impacto en la educación, ya que tiene en cuenta las principales variables fotométricas tales como la temperatura de color y la iluminancia para aumentar la atención de los estudiantes dentro de un salón de clases. En el caso particular de los estudiantes de diseño, el desarrollo de proyectos es un componente fundamental para la enseñanza, en donde los estudiantes principalmente realizan actividades tales como presentar atención a una presentación, realizar ejercicios de ideación y bocetación, y exhibir sus propuestas. Estas actividades requieren de unas condiciones de iluminación específicas y adecuadas para generar un impacto positivo en el desempeño de los estudiantes. Este artículo presenta el diseño de un sistema de iluminación dinámica capaz de ajustar la temperatura de color en un rango entre los 2500 K hasta los 6500 K y los niveles de iluminancia en un rango entre 0 lx y 800 lx para incrementar la atención sostenida y selectiva de los estudiantes de diseño dentro de un salón de clases teniendo en cuenta el tipo de actividad que se está desarrollando. El desempeño del sistema fue evaluado experimentalmente midiendo la atención de los estudiantes dentro de un laboratorio de ergonomía y usabilidad utilizando una cámara de Gesell, una diadema Emotiv Epoc EEG de 14 canales para medir la actividad cerebral, unas gafas de seguimiento ocular y un protocolo para evaluar el desempeño utilizando encuestas y observación a través del uso de cámaras. En conclusión, el sistema de iluminación dinámica puede incrementar los niveles de atención selectiva y sostenida de los estudiantes de diseño al configurar la iluminación de manera específica dependiendo del tipo de actividad que se vaya a desarrollar.

Resumo A iluminação dinâmica pode ter um grande impacto na educação, pois leva em consideração as principais variáveis fotométricas, como temperatura de cor e iluminância, para chamar a atenção dos alunos em uma sala de aula. No caso particular dos alunos de design, o desenvolvimento de projetos é uma componente fundamental do ensino, onde os alunos realizam principalmente atividades como a apresentação de atenção a uma apresentação, a realização de exercícios de ideação e esboço e a exposição das suas propostas. Essas atividades requerem condições de iluminação específicas e adequadas para gerar um impacto positivo no desempenho dos alunos. Este artigo apresenta o projeto de um sistema de iluminação dinâmico capaz de ajustar a temperatura de cor em uma faixa entre 2500 K a 6500 K e os níveis de iluminância em uma faixa entre 0 lx e 800 lx para aumentar a atenção sustentada e seletiva. sala de aula tendo em conta o tipo de atividade que está a ser desenvolvida. O desempenho do sistema foi avaliado experimentalmente medindo a atenção dos alunos em um laboratório de ergonomia e usabilidade usando uma câmera Gesell, uma faixa de cabeça Emotiv Epoc EEG de 14 canais para medir a atividade cerebral, óculos de rastreamento ocular e um protocolo para avaliar o desempenho usando levantamentos e observação por meio de câmeras. Em conclusão, o sistema de iluminação dinâmica pode aumentar os níveis de atenção seletiva e sustentada dos alunos de design ao configurar a iluminação de uma forma específica em função do tipo de atividade que vai ser desenvolvida.

Evaluación constructiva de la tecnología: revisión sistemática y necesidades de estudios futuros

Abstract Engineering, understood as the gathering of scientific and technological knowledge for innovation, creation, advancement and optimization of techniques, as well as a set of useful tools to meet social needs and solve technical problems of both individuals and the community, makes its main actors, engineers, key players in sustainable development and in the creation of alternatives that minimize the negative effects of technology on society. It is in this sense that technology assessment approaches should take importance among those who manage technology development and implementation policies. Generally, the undesirable effects of the intrusion of a new technology are acted upon when they already occur, and technology assessment is intended to anticipate the risk. This paper presents a bibliographic review of technology assessment, its approaches and future study needs. Based on an articulating axis that positions technological change and innovation as an imperative need for social development, an exhaustive review of related articles in specialized databases was carried out. The most important results of this work reveal that the field of technological assessment has been strongly inclined towards the health or sanitary sector; however, research is being developed in central engineering topics such as the development of nanotechnology, robotics, and the handling of big data, where the European model stands out as a reference for technological assessment processes due to its inclusive and democratic nature.

Resumen La ingeniería, entendida como la reunión de conocimientos científicos y tecnológicos para la innovación, creación, avance y optimización de técnicas, así como un conjunto de herramientas útiles para suplir las necesidades sociales y resolver problemas técnicos tanto de las personas como de la comunidad, hace a sus principales actores, los ingenieros, piezas clave en el desarrollo sostenible y en la creación de alternativas que minimicen los efectos negativos de la tecnología sobre la sociedad. Es en este sentido que enfoques de evaluación de la tecnología deben tomar importancia entre aquellos que gestionan el desarrollo tecnológico y las políticas de implementación. Generalmente, se actúa frente a los efectos indeseables de la intrusión de una nueva tecnología cuando estos ya ocurren, desde la evaluación tecnológica se pretende anticipar el riesgo. En este documento se presenta una revisión bibliográfica de la evaluación de la tecnología, sus enfoques y necesidades de estudio futuro. A partir de un eje articulador que posiciona el cambio tecnológico y la innovación como una necesidad imperativa para el desarrollo social, se llevó a cabo una revisión exhaustiva de artículos relacionados en bases de datos especializadas. Los resultados más importantes de este trabajo revelan que el campo de la evaluación tecnológica se ha inclinado fuertemente hacia el sector de la salud o sanitario, sin embargo, se desarrollan investigaciones en temas centrales de la ingeniería como el desarrollo de la nanotecnología, la robótica, el manejo de grandes datos donde se destaca el modelo europeo como referente para llevar procesos de evaluación tecnológica por su naturaleza incluyente y democrática.

Resumo A Engenharia, entendida como o encontro de conhecimentos científicos e tecnológicos para a inovação, criação, avanço e otimização de técnicas, bem como um conjunto de ferramentas úteis para atender às necessidades sociais e solucionar problemas técnicos das pessoas e da comunidade, tem como principal atores, engenheiros, protagonistas do desenvolvimento sustentável e da criação de alternativas que minimizem os efeitos negativos da tecnologia na sociedade. É nesse sentido que as abordagens de avaliação de tecnologia devem ganhar importância entre aqueles que gerenciam o desenvolvimento de tecnologia e as políticas de implementação. Geralmente, ações são tomadas contra os efeitos indesejáveis da intrusão de uma nova tecnologia quando estes já ocorrem, a partir da avaliação tecnológica pretende-se antecipar o risco. Este documento apresenta uma revisão bibliográfica da avaliação de tecnologia, suas abordagens e necessidades para estudos futuros. A partir de um eixo articulador que posiciona a mudança tecnológica e a inovação como uma necessidade imperiosa para o desenvolvimento social, foi realizada uma revisão exaustiva de artigos relacionados em bases de dados especializadas. Os resultados mais importantes deste trabalho revelam que o campo da avaliação tecnológica tem se inclinado fortemente para o setor da saúde ou sanitário, no entanto, pesquisas estão sendo realizadas em temas centrais da engenharia como o desenvolvimento da nanotecnologia, robótica, a gestão de big data onde o modelo europeu destaca-se como referência para a realização de processos de avaliação tecnológica pelo seu caráter inclusivo e democrático.

Uso de redes neuronales convolucionales en teléfonos inteligentes para la identificación de enfermedades bucales empleando un pequeño conjunto de datos

Abstract Image recognition and processing is a suitable tool in systems using machine learning methods. The addition of smartphones as complementary tools in the health area for diagnosis is a fact nowadays due to the advantages they present. Following the trend of providing tools for diagnosis, this research aimed to develop a prototype mobile application for the identification of oral lesions, including potentially malignant lesions, based on convolutional neural networks, as early detection of indications of possible types of cancer in the oral cavity. A mobile application was developed for the Android operating system that implemented the TensorFlow library and the Mobilenet V2 convolutional neural network model. The training of the model was performed by transfer learning with a database of 500 images distributed in five classes for recognition (Leukoplakia, Herpes Simplex Virus Type 1, Aphthous stomatitis, Nicotinic stomatitis, and No lesion). The 80% of the images were used for training and 20% for validation. It was obtained that the application presented at least 80% precision in the recognition of four class. The f1-score and area under curve metrics were used to evaluate performance. The developed mobile application presented an acceptable performance with metrics higher than 75% for the recognition of three lesions, on the other hand, it yielded an unfavorable performance lower than 70% for identifying nicotinic stomatitis cases with the chosen dataset.

Resumen El reconocimiento y procesamiento de imágenes es una herramienta adecuada en los sistemas que usan métodos de aprendizaje automático. La adición de teléfonos inteligentes como herramientas complementarias en el área de la salud para el diagnóstico es un hecho hoy en día por las ventajas que presentan. Siguiendo la tendencia de proporcionar herramientas para el diagnóstico, esta investigación tuvo como objetivo desarrollar una aplicación móvil prototipo para la identificación de lesiones bucales, incluyendo lesiones potencialmente malignas, basado en redes neuronales convolucionales, como la detección temprana de indicios de posibles tipos de cáncer en la cavidad bucal. Se desarrolló una aplicación móvil para el sistema operativo Android que implementó la librería de TensorFlow y el modelo de redes neuronales convolucionales Mobilenet V2. El entrenamiento del modelo se realizó por transferencia de aprendizaje con una base de datos de 500 imágenes distribuidas en cinco clases para el reconocimiento (Leucoplasia, Herpes Simple Virus Tipo 1, Estomatitis aftosa, Estomatitis nicotínica y Sin lesión). Se utilizó el 80% de las imágenes para el entrenamiento y el 20% para la validación. Se obtuvo que la aplicación presentó al menos 80% de exactitud en el reconocimiento de cuatro clases. Se usaron las métricas de f1-valor y área bajo la curva para evaluar el desempeño. La aplicación móvil desarrollada presentó un comportamiento aceptable con métricas mayores al 75% para el reconocimiento de tres lesiones, por otro lado, arrojó un desempeño desfavorable menor al 70% para identificar los casos de estomatitis nicotínica con el conjunto de datos elegido.

Resumo O reconhecimento e processamento de imagens é uma ferramenta adequada em sistemas que usam métodos de aprendizado de máquina. A incorporação dos smartphones como ferramentas complementares na área da saúde para o diagnóstico é um fato hoje pelas vantagens que apresentam. Seguindo a tendência de disponibilizar ferramentas de diagnóstico, esta pesquisa teve como objetivo desenvolver um protótipo de aplicativo mobile para identificação de lesões bucais, inclusive lesões potencialmente malignas, com base em redes neurais convolucionais, como a detecção precoce de indícios de possíveis tipos de câncer na região. cavidade oral. Um aplicativo móvel foi desenvolvido para o sistema operacional Android que implementou a biblioteca TensorFlow e o modelo de rede neural convolucional Mobilenet V2. O treinamento do modelo foi realizado por transferência de aprendizagem com um banco de dados de 500 imagens distribuídas em cinco classes de reconhecimento (Leucoplasia, Herpes Simplex Vírus Tipo 1, Estomatite aftosa, Estomatite nicotínica e Sem lesão). 80% das imagens foram utilizadas para treinamento e 20% para validação. Obteve-se que o aplicativo apresentou acerto de pelo menos 80% no reconhecimento de quatro classes. As métricas do valor f1 e da área sob a curva foram usadas para avaliar o desempenho. O aplicativo mobile desenvolvido apresentou comportamento aceitável com métricas superiores a 75% para o reconhecimento de três lesões, por outro lado, apresentou desempenho desfavorável inferior a 70% para identificar casos de estomatite nicotínica com o conjunto de dados escolhido.

Evaluación de capacidad de carga de suelos estratificados (2 estratos) mediante comparativa analítica-numérica

Abstract The methods for determining load capacity in stratified soils are numerous and differ in their methods and results. These differences in analysis lead to uncertainty in engineering practices or over-dimensioning of the foundation solution. This study seeks to determine three analytical methods of load capacity in stratified soils (2 layers) for shallow foundations: 1) Imaginary foundation, 2) Average parameter method (APM), and 3) Terzaghi's method to compare their results with those obtained from numerical modeling by means of the finite element method using a widely applied software (Abaqus academic version). Within the methodology developed in the finite element modeling, variables were parameterized (modulus of elasticity, depth of deflection, and displacement-load) and two behavioral laws were evaluated (Elastic and Drucker-Prager). The results that were obtained from the analysis show that when performing numerical modeling using the law of elastic behavior in soils of two layers, exaggerated results are generated with respect to analytical methods. Another important result is that when hard soils are on top of soft soils the results of numerical and analytical methods tend to be similar to each other. Most importantly, the variables that have the greatest influence on the load capacity in soils of one and two layers are the angle of friction, yield stress, and in the case of numerical analysis the constraint displacement (load). In addition, it was observed that for numerical modeling better results are obtained when considering an elastoplastic model, such as Drucker Prager.

Resumen Los métodos para encontrar capacidad de carga en suelos estratificados son cuantiosos y difieren en sus métodos y resultados. Lo anterior, hace que exista incertidumbre en la práctica de la ingeniería o que se incurra en sobredimensionamiento de la solución de cimentación. Este trabajo busca estudiar tres métodos analíticos de capacidad de carga en suelos estratificados (2 estratos) para cimentaciones superficiales: 1) Zapata imaginaria, 2) Método de Parámetros Promedio (APM) y 3) Método de Terzaghi, para comparar sus resultados con los obtenidos de la modelación numérica por medio del método de elementos finitos usando un software de amplia aplicación (Abaqus) versión académica. Dentro de la metodología desarrollada en la modelación de elementos finitos se parametrizaron variables (módulo de elasticidad, profundidad de desplante y desplazamiento-carga) y se evaluaron dos leyes de comportamiento (Elástica y Drucker-Prager). Los resultados que se obtuvieron en el desarrolla del análisis apuntan a que al realizar las modelaciones numéricas usando la ley de comportamiento elástica en suelos de dos estratos dan resultados exagerados respecto a los de métodos analíticos, otro resultado importante es que cuando se tiene suelos duros sobre suelos blandos los resultados de métodos numéricos y analíticos tienden a ser similares entre sí. Dentro de las conclusiones más importantes tenemos que las variables que más influyen en la capacidad de carga en suelos de un estrato y dos estratos son, el ángulo de fricción, esfuerzo de fluencia y en el caso de las modelaciones numéricas el desplazamiento impuesto de falla (carga). Además, se tiene que para las modelaciones numéricas se obtiene mejores resultados cuando se considera un modelo elastoplástico, como Drucker Prager.

Resumo Os métodos para encontrar a capacidade de suporte em solos estratificados são numerosos e diferem em seus métodos e resultados. Isso leva à incerteza na prática de engenharia ou ao superdimensionamento da solução de base. Este trabalho visa estudar três métodos analíticos de capacidade de suporte em solos estratificados (2 estratos) para fundações rasas: 1) Base imaginária, 2) Método dos Parâmetros Médios (APM) e 3) Método de Terzaghi, para comparar seus resultados com os obtidos. modelagem numérica por meio do método dos elementos finitos utilizando um software de aplicação ampla (Abaqus) versão acadêmica. Dentro da metodologia desenvolvida na modelagem de elementos finitos, variáveis foram parametrizadas (módulo de elasticidade, profundidade de deflexão e deslocamento-carga) e duas leis comportamentais foram avaliadas (Elastic e Drucker-Prager). Os resultados obtidos no desenvolvimento da análise sugerem que ao realizar a modelagem numérica usando a lei do comportamento elástico em solos de dois estratos, eles dão resultados exagerados em relação aos dos métodos analíticos, outro resultado importante é que quando você tem Solos duros acima de solos moles, os resultados dos métodos numéricos e analíticos tendem a ser semelhantes entre si. Entre as conclusões mais importantes temos que as variáveis que mais influenciam a capacidade de carga em solos de um e dois estratos são o ângulo de atrito, a tensão de escoamento e, no caso de modelos numéricos, o deslocamento de falta imposto (carga). Além disso, para modelagem numérica, melhores resultados são obtidos quando um modelo elastoplástico é considerado, como Drucker Prager.

Desarrollo de un control adaptivo para el seguimiento de trayectoria de un robot móvil con ruedas

Abstract Classical modeling and control methods applied to differential locomotion mobile robots generate mathematical equations that approximate the dynamics of the system and work relatively well when the system is linear in a specific range. However, they may have low accuracy when there are many variations of the dynamics over time or disturbances occur. To solve this problem, we used a recursive least squares (RLS) method that uses a discrete-time structure first-order autoregressive model with exogenous variable (ARX). We design and modify PID adaptive self-adjusting controllers in phase margin and pole allocation. The main contribution of this methodology is that it allows the permanent and online update of the robot model and the parameters of the adaptive self-adjusting PID controllers. In addition, a Lyapunov stability analysis technique was implemented for path and trajectory tracking control, this makes the errors generated in the positioning and orientation of the robot when performing a given task tend asymptotically to zero. The performance of the PID adaptive self-adjusting controllers is measured through the implementation of the criteria of the integral of the error, which allows to determine the controller of best performance, being in this case, the PID adaptive self-adjusting type in pole assignment, allowing the mobile robot greater precision in tracking the trajectories and paths assigned, as well as less mechanical and energy wear, due to its smooth and precise movements.

Resumen Los métodos clásicos de modelamiento y control aplicados a robots móviles de locomoción diferencial generan ecuaciones matemáticas que representan con aproximación la dinámica del sistema y funcionan relativamente bien cuando el sistema es lineal en un rango específico de trabajo. Sin embargo, pueden presentar baja precisión cuando hay muchas variaciones de la dinámica en el tiempo o se presentan perturbaciones. Para solucionar este problema se empleó un método recursivo de mínimos cuadrados (RLS) que usa una estructura en tiempo discreto de primer orden del modelo autorregresivo con variable exógena (ARX). Se realiza el diseño y sintonización de controladores autoajustables adaptativos PID en margen de fase y en asignación de polos. El principal aporte de esta metodología es que permite la actualización permanente y en línea (on-line) del modelo del robot y de los parámetros de los controladores autoajustables adaptativos PID, además, se implementó una técnica de análisis de estabilidad de Lyapunov para el control de seguimiento de trayectorias y de caminos, esto hace que los errores generados en el posicionamiento y la orientación del robot al realizar una determinada tarea tiendan asintóticamente a cero. El desempeño de los controladores autoajustables adaptativos PID es medido a través de la implementación de los criterios de la integral del error, lo cuales permiten determinar el controlador de mejor rendimiento, siendo para este caso el del tipo autoajustable adaptivo PID en asignación de polos, permitiendo al robot móvil mayor precisión en el seguimiento de las trayectorias y caminos asignados, así como un menor desgaste mecánico y energético, debidos a sus movimientos suaves y precisos.

Resumo Os métodos clássicos de modelagem e controle aplicados a robôs móveis de locomoção diferencial geram equações matemáticas que aproximam a dinâmica do sistema e funcionam relativamente bem quando o sistema é linear em uma faixa específica de trabalho. Porém, podem apresentar baixa precisão quando há muitas variações da dinâmica ao longo do tempo ou quando ocorrem distúrbios. Para resolver este problema, foi utilizado um método recursivo de mínimos quadrados (RLS) que utiliza uma estrutura de tempo discreta de primeira ordem do modelo autorregressivo com variável exógena (ARX). O projeto e o ajuste dos controladores autoajustáveis adaptativos PID são realizados na margem de fase e na atribuição de pólos. A principal contribuição desta metodologia é que ela permite a atualização permanente e online do modelo do robô e dos parâmetros dos controladores PID adaptativos autoajustáveis, além disso, foi implementada uma técnica de análise de estabilidade de Lyapunov para controle de trajetória e rastreamento de caminho, o que torna os erros gerados no posicionamento e orientação do robô ao realizar determinada tarefa assintoticamente tendem a zero. O desempenho dos controladores autoajustáveis PID adaptativos é medido através da implementação do critério integral de erro, que permite determinar o controlador de melhor desempenho, sendo neste caso o tipo PID autoajustável adaptativo na atribuição de pólos, permitindo ao robô móvel, maior precisão no seguimento das trajetórias e caminhos atribuídos, bem como menor desgaste mecânico e energético, devido aos seus movimentos suaves e precisos.

Diseño de un sistema de retroalimentación neuronal para el entrenamiento de la meditación basado en electroencefalograma

Abstract Meditation is a form of mental training that has therapeutic potential and cognitive benefits that may enhance attention, mental well-being, and neuroplasticity. However, the learning process is not easy because meditators do not receive immediate feedback that lets them know if they are correctly doing the activity. EEG Neurofeedback training is one of the techniques to train brain self-regulation and it has the potential to increase the effectiveness of meditation. However, the benefits greatly differ between subjects with a high percentage of inefficacy. In this work, an EEG Neurofeedback Training System is proposed based on user-centered design methodology to provide real-time performance feedback to meditators to increase levels of attention and relaxation through a visual, sound and smell stimuli interface. Levels of attention and relaxation of nine participants were measured with a mobile Neurosky EEG headset biosensor during meditation practice to analyze the incidence of each type of stimuli during activity. Visual stimuli feedback was able to increase attention levels of 78% of the participants by 11.8% compared to a meditation session without any stimuli. The sound stimuli feedback was able to increase the relaxation levels of 44.4% of the participants by 16% compared to a session without any stimuli. These results might bring new insights for the design of a neurofeedback system interface for meditation. Further research on neurofeedback training interfaces for meditators is suggested to validate these results with more participants.

Resumen La meditación es una forma de entrenamiento mental que tiene potencial terapéutico y beneficios cognitivos que pueden mejorar la atención, el bienestar mental y la neuroplasticidad en el cerebro. Sin embargo, el proceso de aprendizaje no es fácil porque los meditadores no reciben una retroalimentación inmediata que les permita saber si están realizando correctamente la actividad. El entrenamiento basado en retroalimentación neuronal es una de las técnicas para entrenar la autorregulación del cerebro y tiene el potencial de aumentar la efectividad de la meditación. Sin embargo, los beneficios difieren mucho entre sujetos con un alto porcentaje de ineficacia. En este trabajo, se propone un Sistema de Entrenamiento de Retroalimentación Neuronal basado en una metodología de diseño centrada en el usuario para proporcionar retroalimentación de desempeño en tiempo real a los meditadores para aumentar los niveles de atención y relajación a través de una interfaz de estímulos visuales, sonoros y olfativos. Los niveles de atención y relajación de nueve participantes se midieron con una diadema Neurosky EEG durante la práctica de meditación para analizar la incidencia de cada tipo de estímulo durante la actividad. La retroalimentación de estímulos visuales pudo aumentar los niveles de atención del 78% de los participantes en un 11,8% en comparación con una sesión de meditación sin ningún estímulo. La retroalimentación de los estímulos sonoros logró aumentar los niveles de relajación del 44,4% de los participantes en un 16% en comparación con una sesión sin ningún estímulo. Estos resultados podrían aportar nuevos conocimientos para el diseño de una interfaz de sistema de retroalimentación neuronal el entrenamiento de la meditación. Se sugiere realizar más investigaciones sobre las interfaces de entrenamiento de retroalimentación neuronal para meditadores con el fin de validar estos resultados con más participantes.

Resumo A meditação é uma forma de treinamento mental que tem potencial terapêutico e benefícios cognitivos que podem melhorar a atenção, o bem-estar mental e a neuroplasticidade no cérebro. No entanto, o processo de aprendizagem não é fácil porque os meditadores não recebem feedback imediato para que saibam se estão fazendo a atividade corretamente. O treinamento baseado em feedback neural é uma das técnicas para treinar a autorregulação do cérebro e tem o potencial de aumentar a eficácia da meditação. No entanto, os benefícios diferem muito entre os indivíduos com um alto percentual de ineficácia. Neste trabalho, um Sistema de Treinamento de Feedback Neural baseado em uma metodologia de design centrado no usuário é proposto para fornecer feedback de desempenho em tempo real para meditadores para aumentar os níveis de atenção e relaxamento através de uma interface de estímulos visuais, sonoros e olfativos. Os níveis de atenção e relaxamento de nove participantes foram medidos com uma faixa de cabeça Neurosky EEG durante a prática de meditação para analisar a incidência de cada tipo de estímulo durante a atividade. O feedback dos estímulos visuais foi capaz de aumentar os níveis de atenção de 78% dos participantes em 11,8% em comparação com uma sessão de meditação sem nenhum estímulo. O feedback dos estímulos sonoros conseguiu aumentar os níveis de relaxamento de 44,4% dos participantes em 16% em relação a uma sessão sem nenhum estímulo. Esses resultados podem fornecer novos insights para o projeto de uma interface de sistema de feedback neural para o treinamento de meditação. Pesquisas adicionais sobre interfaces de treinamento de feedback neural para meditadores são sugeridas para validar esses resultados com mais participantes.