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La Escuela Colombiana de Ingeniería Julio Garavito, en cumplimiento de su misión de formar personas con alta preparación científica y tecnológica para responder apropiadamente a las necesidades de la sociedad, presenta su programa de Maestría en Ingeniería Electrónica con los siguientes énfasis:
Control y Automatización Industrial
Telecomunicaciones
Ingeniería Biomédica
A través de estas líneas de profundización se pretende abordar las principales y más recientes tecnologías en ingeniería electrónica utilizadas en el sector productivo y así mismo enriquecer la oferta de cursos y seminarios. Los tres énfasis del programa están enfocados en aportar significativamente a la solución de problemas aplicados o a la generación de nuevo conocimiento en las áreas y temáticas que se exponen a continuación:
Control y Automatización Industrial: teoría de control y modelos y estándares que involucran los procesos de automatización y robótica en la industria.
Telecomunicaciones: redes de nueva generación y aplicaciones de sistemas de telecomunicaciones.
Ingeniería Biomédica: ingeniería de rehabilitación y modelado y tratamiento de señales biomédicas.
En la Escuela las maestrías tienen como propósito formar en investigación, perfeccionar el pensamiento autónomo, crítico y argumentativo y la capacidad de generar soluciones a los problemas teóricos o prácticos que correspondan a los campos de conocimiento y las profesiones respectivas.

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This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Recent Submissions

Herramienta computacional para estimular la imitación y el reconocimiento de expresiones emocionales faciales en niños con Trastorno del Espectro Autista

Pulido Castro, Sergio David (Facultad de IngenieríaMaestría en Ingeniería Electrónica, 2021)

El Trastorno del Espectro Autista (TEA) es una condición que afecta el neurodesarrollo, caracterizada por déficits en la comunicación e interacción social y patrones comportamentales repetitivos. Según estudios, 15 de ...
Obtención de Electrocardiograma Digital a partir de Trazados Impresos de Electrocardiógrafos

Chavarro Cabrera, Carlos Arturo (Maestría en Ingeniería Electrónica, 2021)

El objetivo de este trabajo investigativo, consiste en evaluar técnicas de procesamiento de imágenes y señales para la obtención de electrocardiogramas (ECG) digitales a partir de trazados impresos de electrocardiógrafos ...
Diseño e implementación de un sistema de adquisición y registro de señales e imágenes con tecnología IoT para el seguimiento de las condiciones de cultivos hidropónicos de lechuga

Torres Cortes, Guillermo Hernando (IngenieríaBogota DCMaestría en Ingeniería Electrónica, 2021)

La Escuela Colombiana de Ingeniería Julio Garavito, en su Decanatura de Ingeniería Electrónica, adelanta investigaciones en el campo de la agricultura de precisión; uno de sus proyectos en desarrollo es la automatización ...
Sistema de visión por computador embebido para la detección y el seguimiento de objetivo móvil desde un vehículo aéreo no tripulado (UAV) usando ROS

Bohorquez Caro, Bryant David (Maestría en Ingeniería Electrónica, 2021)

El objetivo principal de este proyecto de grado es desarrollar un sistema de visión por computador embebido para dotar a un cuadricóptero con la capacidad de detectar y hacer el seguimiento autónomo de un objeto móvil ...
Evaluación del uso de los espacios en blanco de televisión en la recolección de información de los medidores inteligentes de energía ubicados en las zonas no interconectadas operadas por el IPSE

Cabezas Burbano, Yaciro (Maestría en Ingeniería Electrónica, 2021)

Los TVWS es una tecnología que se puede aprovechar como alternativa de comunicación para muchas aplicaciones, dentro de las cuales está la medición inteligente de energía para que las empresas eléctricas puedan tener un ...
Implementation of the Parallel Redundancy Protocol (PRP) with encryption of frames using the Advanced Encryption Standard (AES)

Ortiz Niño, Marco (Ingeniería Electrónica, 2021)

As industrial Networks progressively migrate their communications infrastructure to IP and Ethernet set of protocols, threads and vulnerabilities also appear to disrupt operation of infrastructure with serious repercussions. ...
Development of physical interfaces to promote kinematic compatibility for agora lower-limb Exoskeleton

Ballén Moreno, Felipe (Escuela Colombiana de Ingeniería Julio Garavito, 2020)

Over the years, exoskeletons are included in clinical, industrial, and military applications to enhance and assist the human body. Regarding lower-limb exoskeletons in clinical applications are intended to provide aid ...
Development of control stategies for a variable stiffness ankle exoskeleton for gait rehabilitation

Gomez Vargas, Daniel (Escuela Colombiana de Ingeniería Julio Garavito, 2020)

Currently, designing robotic devices to assist and rehabilitate the ankle is challenging due to the joint's complexity and its fundamental role in walking. This research field has been motivated by the disability's high ...
System for Gait Patterns Analysis Based on Inertial Sensors and Electromyography

Serrano Delgado, Daya (Escuela Colombiana de Ingeniería Julio Garavito, 2020)

According to the World Health Organization, more than 1000 million people live with some mobility impairment, about 15% of the global population. Considering the prevalence of people who suffer from mobility impairment, ...
Diseño y simulación de una antena fractal para detección de minas antipersonal artesanales de envase plástico

Blanco Gomez, Cristian Hernando (Escuela Colombiana de Ingeniería Julio Garavito, 2019)

As a consequence of the armed conflict in Colombia, a large part of the national territory is affected by the presence of Antipersonnel Mines (MAP). In Colombia, MAPs are manufactured mainly with unconventional materials ...
Development of a patient-robot interface for a long-term interaction in cardiac rehabilitation at fundación cardioinfantil - instituto de cardiología

Céspedes Gómez, Nathalia (Escuela Colombiana de Ingeniería Julio GaravitoMaestría en Ingeniería Electrónica, 2020-08-03)

According to the World Health Organization, Cardiovascular diseases (CVDs) are the first cause of death worldwide. An estimated 17.9 million people die each year because of CVDs. In order to treat the consequences and ...
Modelado de la gestión entre parqueaderos y vehículos mediante la implementación de agentes inteligentes

Franco Calderon, José Alejandro (Escuela Colombiana de Ingeniería Julio GaravitoMaestría en Ingeniería Electrónica, 2020)

Faced with the growing and accelerated settlement of the world population within large main cities, it makes this population density a challenge around the evolution of the city itself towards a more efficient (or intelligent) ...
Fatigue Estimation for High-Intensity Exercises in Physical Rehabilitation

Aguirre Fajardo Andrés Felipe (Escuela Colombiana de Ingeniería Julio GaravitoMaestría en Ingeniería Electrónica, 2020)

Los ejercicios de alta intensidad se han convertido en una herramienta fundamental para los procesos de rehabilitación física, siendo el ejercicio de sentarse y levantarse de una silla (STS), uno de los más importantes. ...
Implementación de un sistema de reconocimiento de hábitos de consumo de energía eléctrica en hogares

Arévalo López Johnny Alexander (Escuela Colombiana de Ingeniería Julio GaravitoMaestría en Ingeniería Electrónica, 2020)

El desconocimiento en nuestros hábitos de consumo nos lleva a derrochar y a pagar de más en facturas, lo que nos genera problemas en nuestra salud y economía. Cuando esto ocurre, sentimos esa necesidad de mejorar el consumo, ...
Sistema de neurorealimentación musical enfocado en mujeres que han vivido situaciones de violencia en el marco de la pareja

Bocanegra Pérez, Álvaro José (Escuela Colombiana de Ingeniería Julio GaravitoMaestría en Ingeniería Electrónica, 2020)

Los sistemas de neurorealimentación son en diversos contextos. Generalmente estos sistemas cuentan con una realimentación visual, auditiva o háptica. Existe evidencia de los beneficios del uso de música. Sin embargo, y ...
Desarrollo de una aplicación basada en visión 3D para determinar la curva de colapso y la distribución del tamaño de burbujas en espumas asfálticas

Parra Urrego, Omar Andrés (Escuela Colombiana de Ingeniería Julio GaravitoMaestría en Ingeniería Electrónica, 2020)

The proper foamed asphalts characterization is a key element that allows understanding properties and characteristics that can affect the performance of the mixtures in their diferent applications. The application fi elds ...
Sistema de medición y biorealimentación para el manejo de la ansiedad-estado en estudiantes del área de la salud

Moreno Rizo, Jesús Ernesto (Escuela Colombiana de Ingeniería Julio GaravitoMaestría en Ingeniería Electrónica, 2020)

Nowadays, stress has become a habitual fact of human life, since it is common in all work environments to a greater or lesser extent, and certainly, it has been established that working conditions have a significant impact ...
Development of a human- robot-environment interface for walker-assisted locomotion

Sierra Marín, Sergio David (Escuela Colombiana de Ingeniería Julio GaravitoMaestría en Ingeniería Electrónica, 2020-07-21)

In recent years, different factors have contributed to the growth of the population with disabilities, becoming an important focus of study and research worldwide. In this way, the constant work of medicine, engineering, ...
Evaluación de sistemas embebidos para un sistema avanzado de asistencia al conductor en ROS.

Mosquera-Seligmann, Nicolás (Escuela Colombiana de Ingeniería Julio GaravitoMaestría en Ingeniería Electrónica, 2020)

Se buscó determinar si la aplicación de sistemas embebidos en la ejecución de un algoritmo de medición de parámetros internos como la hipovigilancia y fatiga en un sistema avanzado de asistencia del conductor puede reemplazar ...
Development of control stategies in a robotic lower-limb exoskeleton for patients with mobility impairments :

Sánchez Manchola, Miguel David. (Escuela Colombiana de Ingeniería Julio GaravitoMaestría en Ingeniería Electrónica, 2019)

En los últimos años, los exoesqueletos robóticos de las extremidades inferiores se han convertido en una herramienta poderosa para ayudar a los médicos a mejorar el proceso de rehabilitación de pacientes que han sufrido ...

Envíos recientes

EB - Trabajos de Grado Maestría en Ingeniería Electrónica
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Trabajos de Grado de la Maestría en Ingeniería Electrónica de la Escuela Colombiana de Ingeniería Julio Garavito

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Herramienta computacional para estimular la imitación y el reconocimiento de expresiones emocionales faciales en niños con Trastorno del Espectro Autista
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Pulido Castro, Sergio David | 2021

El Trastorno del Espectro Autista (TEA) es una condición que afecta el neurodesarrollo, caracterizada por déficits en la comunicación e interacción social y patrones comportamentales repetitivos. Según estudios, 15 de cada 1,000 niños sufren de TEA. Varias barreras existen que impiden el acceso a cuidado médico de individuos con TEA, incluyendo la escasez de servicios de salud, un elevado costo en los servicios y un conocimiento deficiente del trastorno, lo que implica una alta necesidad de crear herramientas tecnológicas que aporten en los procesos socio-comunicativos de individuos con TEA. Por este motivo, en este proyecto se decidió hacer un énfasis en la estimulación de los procesos de imitación y reconocimiento de emociones, un aspecto clave para la comunicación no-verbal. Así, el proyecto se dividió en cuatro grandes etapas: el desarrollo de un protocolo experimental, el desarrollo de un algoritmo de reconocimiento de expresiones faciales emocionales en tiempo real, la creación de un videojuego donde se implementa el protocolo experimental y la ejecución de pruebas experimentales con niños con TEA y un grupo control. El protocolo experimental, diseñado con ayuda de psicólogas y estudiantes de psicología, se dividió en tres etapas fundamentales: (I) Introducción de las partes del rostro, las emociones y las expresiones faciales, (II) imitación de expresiones faciales y (III) reconocimiento de expresiones faciales en situaciones con y sin contexto. La dificultad de los conceptos enseñados aumenta a lo largo de 12 sesiones experimentales, con las cuales se espera que los participantes aprendan los fundamentos de las seis emociones básicas: alegría, tristeza, enojo, asco, sorpresa y miedo. El algoritmo de reconocimiento de expresiones faciales contó con varias etapas en las que se evaluaron las mejores técnicas de preprocesamiento, extracción de características y clasificación. Adicionalmente, se implementó un ensamble de algoritmos de aprendizaje automático que se enfocó en mejorar la exactitud de reconocimiento de ciertas expresiones faciales. Finalmente, se utilizó una técnica de reducción de características, de forma que se lograra mejorar el tiempo de cómputo del algoritmo, habilitando su uso en tiempo real. El videojuego creado que implementó el protocolo experimental y el algoritmo de reconocimiento contó con retos como la generación de bibliotecas dinámicas para permitir el uso de algoritmos de visión artificial en un motor de videojuegos. Finalmente, se realizaron pruebas con la ayuda de tres niños, de los cuales uno tiene TEA. El algoritmo de reconocimiento de expresiones faciales mostró resultados positivos, de forma que logró separar siete categorías de expresiones faciales con una efectividad satisfactoria. Por otro lado, la herramienta de estimulación demostró tener un impacto positivo en los participantes del estudio, reflejado por medio de puntajes superiores en pruebas psicométricas y registros conductuales después de realizar la intervención. En trabajos futuros, se espera mejorar la efectividad de reconocimiento del algoritmo de expresiones faciales, por medio del uso de otras técnicas de aprendizaje automático, extracción de distintas características e implementación de algoritmos de caracterización del rostro especializados. Finalmente, se espera que más adelante se logre realizar una validación formal de la herramienta desarrollada para que su uso se estandarice en instituciones prestadoras de salud.

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Obtención de Electrocardiograma Digital a partir de Trazados Impresos de Electrocardiógrafos
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Chavarro Cabrera, Carlos Arturo | 2021

El objetivo de este trabajo investigativo, consiste en evaluar técnicas de procesamiento de imágenes y señales para la obtención de electrocardiogramas (ECG) digitales a partir de trazados impresos de electrocardiógrafos comerciales. Después de consultar los avances de la digitalización de electrocardiogramas impresos, así como su registro, el ajuste de muestras impresas de señales ECG, y la adecuación espectral de estas, se encontraron ventajas de los ECG digitales frente a los ECG analógicos en lo referente, por ejemplo, a la facilidad de disponer de herramientas automáticas de diagnóstico de cardiopatías. En este contexto se propuso una metodología para la digitalización de electrocardiogramas impresos. Se utilizan varios mecanismos para la lectura de la imagen, su redimensionamiento y la corrección de la iluminación, la definición e identificación de contornos, la eliminación del fondo, la agrupación de objetos pequeños para eliminar ruido y letreros, y la separación de las señales.

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Diseño e implementación de un sistema de adquisición y registro de señales e imágenes con tecnología IoT para el seguimiento de las condiciones de cultivos hidropónicos de lechuga
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Torres Cortes, Guillermo Hernando | 2021

La Escuela Colombiana de Ingeniería Julio Garavito, en su Decanatura de Ingeniería Electrónica, adelanta investigaciones en el campo de la agricultura de precisión; uno de sus proyectos en desarrollo es la automatización utilizando técnicas de inteligencia artificial para un cultivo hidropónico en pirámide. Este proyecto se enfocó en el diseño e implementación de un sistema de adquisición y registro de señales e imágenes con tecnología IoT para el seguimiento de las condiciones de caudal, temperatura, conductividad, iluminación, humedad y CO2 de cultivos hidropónicos de lechuga. La metodológica utilizada en este proyecto fue la de validación de instrumentos, la cual permitió la verificación del funcionamiento correcto del sistema mecánico diseñado y la toma de fotografías a través del uso de la SBC Raspberry Pi3. De igual forma, se validó la captura de datos por medio de los sensores conectados al SoC (system on chip) ESP32, quien transmitió los datos a la plataforma Ubidots, de la cual se pudieron obtener los correspondientes dataset. Este proceso permitió lograr la interoperabilidad de los distintos sensores al transmitir esta información hacia la plataforma de IoT para su posterior procesamiento; los resultados obtenidos permitieron hacer los ajustes correspondientes para que el sistema funcionara de la manera deseada, concluyendo que el uso de estos sistemas trae grandes beneficios que ayudan a conocer y procesar de manera remota las condiciones del cultivo hidropónico

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Sistema de visión por computador embebido para la detección y el seguimiento de objetivo móvil desde un vehículo aéreo no tripulado (UAV) usando ROS
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Bohorquez Caro, Bryant David | 2021

El objetivo principal de este proyecto de grado es desarrollar un sistema de visión por computador embebido para dotar a un cuadricóptero con la capacidad de detectar y hacer el seguimiento autónomo de un objeto móvil terrestre visto desde la plataforma aérea no tripulada (Unmanned Aerial Vehicle (UAV)), utilizando ROS. La detección y el seguimiento de objetos en movimiento usando plataformas UAV, son consideradas tareas difíciles para los sistemas de visión por computador y su implementación requiere superar varios desafíos. Los modelos y algoritmos de visión expuestos en este trabajo de grado están basados en el uso de técnicas de deep learning para el procesamiento de imágenes, a través de los cuales se busca resolver varios de los desafíos asociados a la detección y el seguimiento visual de objetos en movimiento. Este proyecto utilizó ROS como entorno de trabajo estandarizado para el desarrollo de la aplicación robótica, se diseñó e implementó un entorno de simulación Hardware-in-the-loop (HIL) de forma que el sistema embebido no controla un UAV real sino uno simulado. Para validar el funcionamiento del sistema, se implementó una interfaz en ROS que permite comunicar el sistema de visión por computador embebido y un cuadricóptero. Se empleó el paquete de ROS hector quadrotor, el cual ofrece un modelo 3D de un cuadricóptero, con dinámicas de vuelo realistas, cámaras y sensores integrados. Una vez conformado el ambiente de simulación se realizaron diferentes vuelos, experimentos y pruebas con la ayuda de herramientas de visualización como Rviz (ROS Visualization) y Gazebo que se integran con ROS. Este trabajo de grado concluye que los sensores ópticos proporcionan una fuente de información confiable y su procesamiento constituye una herramienta de navegación para las tareas comunes de los UAV. Los detectores de objetos entrenados con Single Shot Multibox Detector (SSD) presentan el mejor equilibrio entre las métricas evaluadas, con un rendimiento de 18.1 ∼ 18.4 FPS y una precisión entre 84.97 % ∼ 94.44 %. Los resultados obtenidos en las diferentes simulaciones realizadas demuestran que el cuadricóptero es capaz de detectar y seguir de forma autónoma un carro de radio control que se mueve en tierra.

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Evaluación del uso de los espacios en blanco de televisión en la recolección de información de los medidores inteligentes de energía ubicados en las zonas no interconectadas operadas por el IPSE
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Cabezas Burbano, Yaciro | 2021

Los TVWS es una tecnología que se puede aprovechar como alternativa de comunicación para muchas aplicaciones, dentro de las cuales está la medición inteligente de energía para que las empresas eléctricas puedan tener un sistema de distribución más eficiente. El objetivo del trabajo es evaluar bajo los criterios de indisponibilidad y fidelidad dos radioenlaces usando los espacios en blanco para enviar la información de los medidores de la localidad de Puerto Estrella en la Guajira y de La Tagua en Putumayo hacia las centrales operadas por el IPSE. Para ello, se hizo una caracterización de las zonas con información cartográfica y la plataforma ArcGIS®, y los radioenlaces se simularon con Xirio® Profesional. Los resultados obtenidos para los dispositivos de espacios en blanco RuralConnect y Adaptrum muestran que se cumple con los objetivos mínimos establecidos en las normas ITU-R respectivas.

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Implementation of the Parallel Redundancy Protocol (PRP) with encryption of frames using the Advanced Encryption Standard (AES)
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Ortiz Niño, Marco | 2021

As industrial Networks progressively migrate their communications infrastructure to IP and Ethernet set of protocols, threads and vulnerabilities also appear to disrupt operation of infrastructure with serious repercussions. To minimize these, authentication, encryption, integrity and availability must be taken in consideration at every layer of the communication architecture. Security can be achieved by numerous algorithms and set protocols that are continuously tested and implemented to be supported on current links, networks and applications. Their implementations are performed to accomplish high throughput and reduced logic utilization depending on industry or sector requirements. Particularly, this work deals with con dentiality and availability at data link layer where Ethernet resides. Advanced Encryption Standard (AES) with Counter mode (CTR) are used for con dentiality and the Parallel Redundancy Protocol (PRP) for redundancy. These are selected due to their communication orientation, broad operation lifetime expectancy, and their direct relation to secure industrial networks for critical and non-critical infrastructures. Advanced Encryption Standard (AES)- Counter mode (CTR) logic an its Intellectual Property (IP) Cores are created using Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language (VHDL) within Xilinx Vivado and tested using the Zynq7000 System on Chip (SoC)-Field Programable Gate Array (FPGA) and Kintex 7 FPGA. Parallel Redundancy Protocol (PRP) is implemented on software to govern the protocol algorithm, data encryption operation and packet framing. To test integration between these components, the embedded processor of the Zynq 7000 (ARM) and Microblaze are used. This work presents a non-pipelined AES implementation for con dentiality, its logic utilization, maximum frequency and throughput. Results for AES are also presented in simulation for 128, 192 and 256 bit-length key sizes. At implementation, the 128 bit key is used. For redundancy, on the other hand, the PRP is implemented on software, which creates the header and trailer according to International Electrotechnical Commission (IEC) speci cation, and, a packet format is proposed to encrypted payloads. Integration results of AES-PRP are seen as packets that were captured in between of the communication devices.

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Development of physical interfaces to promote kinematic compatibility for agora lower-limb Exoskeleton
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Ballén Moreno, Felipe | 2020

Over the years, exoskeletons are included in clinical, industrial, and military applications to enhance and assist the human body. Regarding lower-limb exoskeletons in clinical applications are intended to provide aid during daily living activities. Lower-limb exoskeletons are equipped with a mechanical structure, actuators, sensors, attachments, and interfaces that interact physically with the user. These features are focused on being adequately designed for suitable human-robot interaction. However, the features' design has multiple complexities and limitations to solve and assess. On one hand, the human hip joint has intricacy behavior due to the three degrees of freedom that are not resolved by commercial exoskeletons. On the other hand, there is a lack of robotic devices’ performance indicators that properly assess the physical interfaces. In this sense, this master's thesis presents the design and modeling of a passive hip joint intended to assist the hip ab/adduction motion. Besides, it also presents a novel three-dimensional relative motion methodology to assess the human-robot interaction of the AGoRA lower-limb exoskeleton. The passive hip joint presents the design principles used to estimate the interaction torque allowing the understanding of energy provided to the user. Moreover, it also raises the three-dimensional relative motion methodology's theoretical concepts and the implementation in a pilot study. The principal outcomes are aimed to improve the AGoRA lower-limb exoskeleton's understanding of the Physical Human-Robot Interaction. On the one hand, the passive hip joint is characterized along different preloads, giving the user a maximum torque of 15.8 $Nm$ at a preload of 472.43 $N$. Likewise, the joint's stiffness provided a maximum of 4.24 $Nm/deg$. On the other hand, the proposed three-dimensional relative motion methodology demonstrated the exoskeleton's interaction among the three principal planes of motion, identifying undesirable motions in the secondary planes. The proposed joint's results revealed multiple improvements for the user's assistance. Similarly, the three-dimensional relative motion's results suggested a physical interfaces' enhancement to reduce the undesirable motions and improve AGoRA lower-limb exoskeleton's human-robot interaction and its kinematic compatibility.

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Development of control stategies for a variable stiffness ankle exoskeleton for gait rehabilitation
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Gomez Vargas, Daniel | 2020

Actualmente, el diseño de dispositivos robóticos para asistir y rehabilitar el tobillo representa un desafío debido a la complejidad de esta articulación y su rol fundamental en la locomoción humana. Este campo de investigación ha sido motivado por la alta incidencia de discapacidad relacionada a trastornos neurológicos y sus efectos en la ejecución de Actividades de la Vida Diaria (AVD), reduciendo la calidad de vida de las personas. De esta manera, las órtesis de tobillo-pie actuadas, o exoesqueletos de tobillo, están siendo desarrollados para contrarrestar la limitación de marcha y mejorar la recuperación motora. En este contexto, esta tesis de maestría presenta el diseño, desarrollo e implementación de un novedoso exoesqueleto de tobillo vestible y portable, denominado T-FLEX, el cual está basado en Actuadores de Rigidez Variable (ARVs). Por tanto, diferentes estrategias de control de alto nivel fueron desarrolladas e implementadas para apoyar la rehabilitación de marcha con T-FLEX. Asimismo, una caracterización experimental determinó la aplicabilidad de T-FLEX en escenarios de asistencia y midió las capacidades del dispositivo durante esta tarea. Finalmente, dos validaciones experimentales con personas que exhibían disfunciones de tobillo fueron ejecutadas para evaluar la efectividad del dispositivo en rehabilitación de marcha. En términos generales, esta tesis determinó que T-FLEX es capaz de asistir patrones de marcha con una duración superior a 0.74 segundos. Además, este trabajo evaluó el sistema de actuación de T-FLEX en una estructura ortótica pasiva durante una prueba de primer uso y examinó T-FLEX en un programa de rehabilitación con un paciente crónico de accidente cerebrovascular. La evaluación de la asistencia a la marcha mostró mejoramientos en el levantamiento del pie y en la cinemática de los miembros inferiores. Sin embargo, los usuarios exhibieron reducciones en los parámetros espaciotemporales principalmente relacionados a la estructura ortótica utilizada en este estudio. Para la validación en terapia, T-FLEX evidenció efectos positivos después de 18 sesiones en (1) incremento de cadencia, (2) reducción del movimiento de plantar-flexión durante la fase de balanceo, (3) reducción del nivel de espasticidad, así como (4) el incremento de los rangos de movimiento pasivo en las articulaciones de los miembros inferiores. T-FLEX puede asistir la marcha humana y apoyar procesos de rehabilitación de pacientes neurológicos que presenten disfunciones en el tobillo. Los trabajos futuros estarán direccionados en el mejoramiento de la sincronización del dispositivo, evaluaciones en una mayor cantidad de pacientes, desarrollo de estrategias interactivas de realimentación y la ejecución de una caracterización experimental dinámica del sistema.

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System for Gait Patterns Analysis Based on Inertial Sensors and Electromyography
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Serrano Delgado, Daya | 2020

De acuerdo con la Organización Mundial de la Salud, más de mil millones de persones viven con algún tipo de limitación de movilidad, lo cual corresponde al 15% de la población mundial. Teniendo en cuenta la prevalencia de las personas que padecen de limitaciones en la movilidad, el estudio de los patrones de marcha es escencial para monitorear el proceso de reahbiliación, evaluar las tecnologías emergentes para asistencia y rehabilitación de la marcha, y estudiar el impacto de las intervenciones quirurjicas en los pacientes. Actualmente, existen tecnologías para la adquisición de patrones e marrcha, las cuales se consideran robustas (i.e., cámaras optoelectrónicas). Sin embargo, estas tecnologías son de alto costo, su uso requiere de expertos, e incluyen protocolos complejos de ejecutar. Este trabajo de grado de maestría presenta el desarrollo de un sistema para analisis de marcha basado en sensores inerciales y de electromiografía, el cual puede ser implementado en ambientes distintos a los de un laboratorio. Las etapas para el desarrollo de este proyecto son las siguientes: 1) Validación de los algoritmos para la adquisición de ángulos articulares, 2) Desarrollo de un método para procesamiento de señales de elctromiografía superficial (sEMG) y ángulos articulares, 3) Adquisición de una base de datos de normalidad de ángulos articulares y patrones de sEMG durante la marcha, 4) Implementación de un método para análisis de sEMG en un contexo clínico, 5) Desarrollo de una interfaz para la adquisición y procesamiento de ángulos articulares y patrones de sEMG, y 6) Evaluación del sistema en ambientes no controlados. La validación del algoritmo para adquisición de ángulos articulares fue realizada con un sujeto sano, utilizando el Gold Standard en análsis de movimiento: Un sistema de cámaras optoelectrónicas Vicon (Vicon, USA). Los resultados mostraron coeficientes de correlación iguales a 0.97 para la articulación de la rodilla, 0.67 para la articulación del tobillo, y de 0.95 para la articulación de la cadera. Además, lo errores relativos obtenidos para el rango de movimiento (ROM) son: 3.3.8% para el ángulo de rodilla, 4.04% para en ángulo del tobillo, y 10.3% para el ángulo de la cadera. Adicionalmente, el algoritmo fue evaluado con 8 sujetos sanos, lo que demostró que los ángulos articulares siguen los patrones normales. Respecto al análisis de la actividad eléctrica muscular, se desarrolló un algoritmo para extraer las características más relevantes en los dominios del tiempo y tiempo-frequencia, evaluando las señales de sEMG en un grupo de 8 sobrevivientes de un accidente cerebro-vascular. En general se encontró diferencias significativas en las características extraidas para ambos dominios, y en la forma de onda de las envolventes lineales extraídas para cada ciclo de marcha, comparado con los patrones de sujetos sanos. Los resultados mostraron la capacidad del sistema en la extracción de información relevante para llevar a cabo un análisis de marcha y para la detección de anormalidades relacionadas al rango de movimiento articular y la actividad eléctrica muscular. Adicionalmente, el sistema es presentado como una alternativa al Gold Standard en análisis de movimiento, el cual puede ser utilizado en contextos clínicos y domicilios.

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Diseño y simulación de una antena fractal para detección de minas antipersonal artesanales de envase plástico
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Blanco Gomez, Cristian Hernando | 2019

Como consecuencia del conflicto armado en Colombia, gran parte del territorio nacional se encuentra afectado por la presencia de Minas Antipersona (MAP). En Colombia las MAP son fabricadas principalmente con materiales no convencionales como por ejemplo botellas de plástico, lo cual dificulta su detección. Inicialmente se realizó la investigación del estado del arte para: técnicas de detección de minas no convencionales, antenas fractales, propagación de ondas a través de medios materiales. Posteriormente se realizó el diseño y simulación de la antena, se realizó la caracterización de los dos medios, se construyeron sus modelos circuitales en parámetros distribuidos, para simular el fenómeno físico de la reflexión de una señal electromagnética, principio utilizado en la tecnología de radar de penetración terrestre (GPR). En la última etapa se analizaron los resultados obtenidos y se evidencia que la antena diseñada logra generar una señal que al reflejarse en la mina de plástico cuenta con la potencia suficiente para ser captada por un sistema de radar, de esta manera se puede inferir que la antena fractal si puede ser utilizada en la detección de minas.

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Development of a patient-robot interface for a long-term interaction in cardiac rehabilitation at fundación cardioinfantil - instituto de cardiología
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Céspedes Gómez, Nathalia | 2020-08-03

According to the World Health Organization, Cardiovascular diseases (CVDs) are the first cause of death worldwide. An estimated 17.9 million people die each year because of CVDs. In order to treat the consequences and improve the quality of life of the patients affected by these diseases, Cardiac Rehabilitation (CR) is developed. CR is a strategy that consists commonly in different phases with an established number of sessions (e.g., 20-36 sessions). CR is based mainly on exercise procedures and educational approaches. The main goals of CR are to achieve a full patient recovery, in terms of reach optimal physical, mental and social status, and modify the coronary risk factor to reduce subsequent mortality due to cardiovascular illnesses. However, there is evidence that adherence to the CR programs is very low, less than 50% of patients assist actively in the rehabilitation. This limitation can cause major public health issues and negative effects on the patients’ health. In this context, different applications can be used to motivate the patients and enhance the engagement to the rehabilitation. This master thesis presents the evaluation and integration of a patient-robot interface for CR in two studies. The first study (Study I) assess the effects of a socially assistive robot in a control vs a robot without personalized behavior scenario, through qualitative and quantitative parameters. The second study ( Study II) presents the integration of a multi-modal open set identification system and the evaluation of this strategy within a memory scenario. A total of 36 patients were evaluated in this master thesis (15 for the control and robot scenario; and 6 for the memory robot scenario). These patients perform on average 36 sessions of phase II of the CR program. Overall, the results regarding the physiological parameters do not show differences between groups due to the variability of the data and its high dependence on external factors. In contrast, qualitative results show that the patients recommend the use of the robot in CR and they feel more secure thanks to the on-line monitoring. However, clinicians and patients suggest improving the social behaviors of the robot. Thus, in Study II a memory module was implemented. In this case, the outcomes show that the patients perceive the social presence of the robot as they elucidate positive and negative attitudes towards the robot role. Concluding, this master thesis presents the results of the patient robot interface in a long-term/ real-world scenario, demonstrating that SAR holds the promising potential to be a feasible approach that enhances CR programs, increase the adherence to these programs and help to improve the quality of life of cardiac patients.

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Modelado de la gestión entre parqueaderos y vehículos mediante la implementación de agentes inteligentes
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Franco Calderon, José Alejandro | 2020

Faced with the growing and accelerated settlement of the world population within large main cities, it makes this population density a challenge around the evolution of the city itself towards a more efficient (or intelligent) one, within this context there is a sub field dedicated to mobility and all the challenges it currently faces, being the planning and proper use of parking spaces somewhat preponderant, since it has been shown that this impacts vehicle flow significantly depending on the time of day or the season of the year. This work proposes a prototype model that allows management between parking lots and vehicles through the implementation of intelligent agents. Following an adequate methodology, the model is integrated through a technology-based solution that implements artificial intelligence to help in planning the trips of the driver to the parking lot within the city.

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Fatigue Estimation for High-Intensity Exercises in Physical Rehabilitation
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Aguirre Fajardo Andrés Felipe | 2020

Los ejercicios de alta intensidad se han convertido en una herramienta fundamental para los procesos de rehabilitación física, siendo el ejercicio de sentarse y levantarse de una silla (STS), uno de los más importantes. Sin embargo, debido a los riegos que se pueden presentar los pacientes al ser llevados a estados inadecuados de fatiga, es necesario implementar métodos que permitan la regulación de esta. Diferentes métodos se han propuesto tales como: utilizar escalas subjetivas y monitorear parámetros fisiológicos. Uno de los más novedosos, consiste en evaluar el desempeño del ejercicio, ya que la fatiga se ve reflejada como un decremento de este. Teniendo en cuenta que para el autor, no se han explorado modelos para la estimación de fatiga en el ejercicio STS, este trabajo está enfocado en proponer un modelo computacional .

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Implementación de un sistema de reconocimiento de hábitos de consumo de energía eléctrica en hogares
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Arévalo López Johnny Alexander | 2020

El desconocimiento en nuestros hábitos de consumo nos lleva a derrochar y a pagar de más en facturas, lo que nos genera problemas en nuestra salud y economía. Cuando esto ocurre, sentimos esa necesidad de mejorar el consumo, pero no obtenemos resultados positivos debido a que hacemos esfuerzos en cosas que no marcan la diferencia. Al obtener información de nuestro consumo, podemos ser testigos de nuestros propios errores y nos brinda la posibilidad de corregirlos. Este documento presenta a manera de bitácora, como se desarrolla un sistema de medición de energía eléctrica para múltiples cargas utilizando tecnología WIRELESS y el desarrollo de un sistema de adquisición, almacenamiento y de análisis de datos para presentar a un usuario su comportamiento de consumo.

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Sistema de neurorealimentación musical enfocado en mujeres que han vivido situaciones de violencia en el marco de la pareja
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Bocanegra Pérez, Álvaro José | 2020

Los sistemas de neurorealimentación son en diversos contextos. Generalmente estos sistemas cuentan con una realimentación visual, auditiva o háptica. Existe evidencia de los beneficios del uso de música. Sin embargo, y pese a que existen otros sistemas de neurorealimentación en estos contextos, lo cierto es que no existen sistemas de neurorealimentación musical para estimulación de memoria, y pocos se han desarrollado para la regulación de estrés. El presente sistema fue diseñado como respuesta de una investigación anterior llamada “Reconocimiento Emocional, Memoria Emocional y respuesta Fisiológica en Víctimas de Violencia de Pareja“. Con este antecedente, el proyecto tiene un componente psicosocial fuerte y reúne un equipo interdisciplinario para su desarrollo. El sistema diseñado permite modificar los siguientes parámetros de la canción: tempo, volumen y volumen de la voz del cantante. Utilizando estos 3 tipos de realimentación se diseñaron 8 actividades para la estimulación de memoria y 5 para la regulación de estrés. Las actividades contaban con diferentes niveles de dificultad y se aplicaron en varias sesiones. El proceso de creación de estos protocolos, así como del sistema de neurorealimentación se realizó en un grupo interdisciplinario, de manera que se consideraron aspectos de ingeniería, psicología social y neurociencias. Para el procedimiento se contó con la participación de dos mujeres (43 y 52 años de edad) que habían sido parte del proyecto anterior. Los resultados obtenidos muestran que las participantes fueron capaces de regular su actividad eléctrica cerebral relacionada a ondas alfa y theta. El análisis de desempeño muestra una mejoría en el dominio de las estrategias propuestas para la regulación de los niveles de estrés y la estimulación de la memoria. Los resultados de las pruebas psicométricas apoyan lo encontrado al analizar los resultados de desempeño. El sistema propuesto es innovador, los resultados encontrados durante la realización de este proyecto son prometedores y presentan un antecedente importante para la realización de estudios parecidos en el futuro.

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Desarrollo de una aplicación basada en visión 3D para determinar la curva de colapso y la distribución del tamaño de burbujas en espumas asfálticas
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Parra Urrego, Omar Andrés | 2020

The proper foamed asphalts characterization is a key element that allows understanding properties and characteristics that can affect the performance of the mixtures in their diferent applications. The application fi elds of image processing and computer vision are increasing, due to the versatility of the techniques used, since they make the processes more accurate and reliable, minimizing human intervention. This work presents a tool that implements several methods to determine conventional and unconventional parameters that allow the characterization of foamed asphalts. A semi-automatic method based on scene geometry is implemented to determine the parameters of the collapse curve, expansion ratio and half-life. Techniques based on image processing and Machine Learning are implemented to estimate the bubble size distribution in foamed asphalts.

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Sistema de medición y biorealimentación para el manejo de la ansiedad-estado en estudiantes del área de la salud
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Moreno Rizo, Jesús Ernesto | 2020

Nowadays, stress has become a habitual fact of human life, since it is common in all work environments to a greater or lesser extent, and certainly, it has been established that working conditions have a significant impact on employees health. The effects of state-anxiety are of particular importance when the affected population involves healthcare personnel. The studies that relate stress in health professionals to their level of performance, revealed that the consequences of the prevalence of high levels of stress are reverted to inappropriate professional performance towards their patients. Similarly, exhaustion and poor well-being have been recognized as common occupational hazards among health professionals. Therefore, providing technological tools that facilitate the identification and proper management of state-anxiety constitutes a promotion and prevention strategy in the face of this growing problem. Thus, the objective of this study is to implement and assess the performance of a voice-based biofeedback system for managing state-anxiety in a student population in the healthcare area. By integrating software design and digital signal processing strategies in both time and frequency domains for the extraction of non-linguistic features from subject’s voice, it was possible to generate a biofeedback system to manage and reduce state-anxiety. This development was validated by a comparing the obtained results with those of two types of widely used self-evaluation based psychometric tests (SAM and STAI), both before and after the biofeedback intervention. Statistically significant differences were obtained between the level of state-anxiety before and after biofeedback intervention. Thus, the present study demonstrates that biofeedback systems based on the measurement of non-linguistic features of the voice signal constitutes a viable strategy for managing this condition in a less intrusive way

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Development of a human- robot-environment interface for walker-assisted locomotion
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Sierra Marín, Sergio David | 2020-07-21

In recent years, different factors have contributed to the growth of the population with disabilities, becoming an important focus of study and research worldwide. In this way, the constant work of medicine, engineering, and robotics have led to the development of different gait assistive devices. Among these devices, smart walkers have emerged intending to provide physical and cognitive assistance during the rehabilitation process. The smart walkers are often equipped with actuators and sensory modalities that provide monitoring mechanisms and individual’s intention estimators for user interaction, as well as several control strategies for movement and assistance level control. Accordingly, this master’s thesis presents the design, development, and implementation of a Human-Robot-Environment interface in a robotic platform that emulates a smart walker, the AGoRAWalker. This interface is made up of several modules such as a navigation and people detection system, a safety system, a motion intention detection system, and a group of autonomous and shared control strategies. The functionalities of the AGoRA Walker were validated through different experiments in healthy and pathological volunteers. Likewise, usability and performance tests of the platform were carried out, finding that the AGoRA Walker can provide an intuitive and natural interaction in different rehabilitation scenarios.

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Evaluación de sistemas embebidos para un sistema avanzado de asistencia al conductor en ROS.
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Mosquera-Seligmann, Nicolás | 2020

Se buscó determinar si la aplicación de sistemas embebidos en la ejecución de un algoritmo de medición de parámetros internos como la hipovigilancia y fatiga en un sistema avanzado de asistencia del conductor puede reemplazar el uso de computadoras comerciales. Lo anterior con el objetivo puntual de lograr una reducción en los costos de implementación de estas tecnologías contribuyendo de manera directa en la masificación comercial de estos sistemas en el mercado local. En el desarrollo de este trabajo se realizó un análisis de contexto para determinar las características de selección de los sistemas embebidos más idóneos para su posterior implementación en un modelo de pruebas.

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Development of control stategies in a robotic lower-limb exoskeleton for patients with mobility impairments :
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Sánchez Manchola, Miguel David. | 2019

En los últimos años, los exoesqueletos robóticos de las extremidades inferiores se han convertido en una herramienta poderosa para ayudar a los médicos a mejorar el proceso de rehabilitación de pacientes que han sufrido trastornos neurológicos como derrame cerebral y lesión de la médula espinal. Estos dispositivos robóticos han surgido como una alternativa prometedora para restaurar la marcha y mejorar la función motora mediante la aplicación de entrenamiento intensivo y repetitivo. Sin embargo, la participación activa del sujeto es se considera una característica importante para promover la neuroplasticidad durante el entrenamiento de la marcha. Con este fin, el presente estudio presenta el desarrollo de dos controles de alto nivel. estrategias en el exoesqueleto de AGoRA, un dispositivo portátil diseñado para ayudar en superficie caminar actuando cinco grados de libertad en las articulaciones de la rodilla y la cadera. El propuesto los enfoques de control se basan en un controlador de admisión para representar perfiles de velocidad de acuerdo con las fuerzas de interacción humano-robot, cumpliendo así con la asistencia justificación necesaria, es decir, un dispositivo de asistencia solo debe intervenir cuando el paciente lo necesita Como prueba del concepto de estas estrategias de control, se realizó un estudio piloto para evaluar su efecto a corto plazo sobre el patrón de marcha de sujetos sanos. No diferencia significativa con respecto a la condición no asistida en términos de espacio-temporal los parámetros de la marcha y la cinemática de las extremidades inferiores demuestran que el dispositivo cumple lo suficiente como para no variar el comportamiento típico de caminar de los sujetos sin discapacidad. Trabajo futuro debe centrarse en la mejora del sistema de fijación y la afinación robusta del controladores constantes en busca de compatibilidad cinemática y cumplimiento mejorado.

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EB - Trabajos de Grado Maestría en Ingeniería Electrónica

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