Proyecto Integrador · Ingeniería Mecatrónica
Estación Robótica Instrumentada
para Análisis de Precisión y Contacto
Escuela de Ingeniería Mecatrónica · Tecnológico de Monterrey
Estación robótica instrumentada de alta precisión para simulación y análisis de procedimientos endoscópicos.
Acerca del Proyecto
Descripción del Proyecto
El proyecto consiste en el diseño, integración y validación de una estación robótica instrumentada de alta precisión, orientada a la simulación y análisis cuantitativo de procedimientos endoscópicos. El sistema responde a la necesidad de contar con plataformas de entrenamiento reproducibles y métricamente controladas en el ámbito de la cirugía mínimamente invasiva.
En el núcleo del sistema opera un robot colaborativo UR3e, cuya trayectoria y comportamiento de contacto son supervisados por un controlador lógico programable Siemens S7-1200, comunicado mediante protocolo industrial PROFINET. La integración de un sistema de visión artificial Cognex permite la detección y clasificación de objetos en tiempo real, ampliando las capacidades de retroalimentación sensorial de la celda.
El operador interactúa con la estación a través de una interfaz desarrollada en Python, que incorpora control manual mediante gamepad Xbox y modos de operación automática gobernados por el PLC. El sistema incluye además una simulación en Process Simulate que replica fielmente el comportamiento de la celda, habilitando validación virtual antes de la ejecución física.
Los datos de fuerza, posición y contacto recopilados por la estación se analizan para generar métricas objetivas de desempeño quirúrgico, con potencial aplicación en programas de certificación médica y formación especializada.
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Quiénes Somos
Equipo
Dr. Diego Luján Villarreal
Profesor de Ingeniería Mecatrónica
Carlos Iván Leal Cantú
Ingeniería Mecatrónica
Antonio Trujillo Rosas
Ingeniería Mecatrónica
Kevin Francisco Macher Quintana
Ingeniería Mecatrónica
Otoniel Medina Martínez
Ingeniería Mecatrónica
Resultado Final
Prototipo Final
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Video de Demostración
Video de funcionamiento de la celda final
Modelo Interactivo
Modelo 3D / AR
Explora el modelo 3D de la celda robótica de forma interactiva. En dispositivos móviles, puedes visualizarla en Realidad Aumentada usando la cámara de tu dispositivo.
Visualiza la celda robótica en tu espacio físico usando la cámara de tu dispositivo.
Ver en Realidad Aumentada
Escanea con tu celular para abrir directamente la vista AR de la celda robótica.
Entorno Virtual
Simulación — Process Simulate
Simulación digital de la celda robótica construida en Siemens Process Simulate, incluyendo la programación del UR3e, rutas de movimiento, lógica de secuencias y validación de alcances.
Arquitectura del Sistema
Interfaz de Control
El sistema integra cinco capas de control interconectadas. El robot UR3e recibe comandos del PLC Siemens S7-1200 vía PROFINET; la interfaz Python actúa como capa de supervisión y permite la transición entre modo automático y control manual mediante gamepad Xbox.
Modo automático (PLC) y transición a control manual con gamepad Xbox
Gemelo Digital
Realidad Virtual
La celda robótica cuenta con una simulación completa en Process Simulate que replica fielmente su geometría y comportamiento operativo. El entorno virtual permite visualizar recorridos de la instalación y validar secuencias de operación antes de su ejecución física.
Recorrido virtual de la celda
Funcionamiento completo: interfaz + cámara endoscópica + celda en operación (Entrega Final)
Ingeniería de Detalle
Diseño CAD
Modelos CAD de los componentes diseñados y fabricados a medida para la estación robótica, incluyendo el efector final, la cama endoscópica y el ensamble completo de la celda.
Gripper
Cama endoscópica
Ensamble general
Componente 4
Componente 5
Componente 6
Contribución Académica
Publicación Técnica — IEEE
[Título del artículo — REPLACE con el título oficial del paper IEEE]
Este artículo presenta el diseño, implementación y validación de una estación robótica instrumentada orientada a la simulación de procedimientos endoscópicos. El sistema integra un robot colaborativo UR3e, un PLC Siemens S7-1200, comunicación PROFINET y visión artificial Cognex, con el objetivo de generar métricas objetivas de precisión y contacto aplicables a la formación de personal médico especializado. Se reportan resultados experimentales de caracterización de fuerzas, exactitud posicional y latencia del sistema de control. — [REPLACE: Abstract oficial del paper]
Publicado en [Conferencia / Journal IEEE — REPLACE]
Documentación
Anexos
Documentos, archivos y recursos del proyecto disponibles para descarga.
Reporte técnico final
Documento completo del proyecto integrador
Documentación del sistema
Especificaciones técnicas, diagramas y planos
Manual de usuario
Guía de operación y mantenimiento de la celda
Código fuente — Interfaz Python
Scripts de control, interfaz y comunicación PLC
Modelo 3D GLB
Archivo GLB del modelo 3D de la celda robótica
Simulación Process Simulate
Archivo de simulación de la celda en Siemens PS