PJ – MT – 117 ZeroWasteX- Eliminando basura.

En la actualidad la contaminación del aire a causa de residuos que nosotros mismos generamos ,se ha convertido en una preocupación creciente debido a su impacto en la salud, por lo cual buscamos una alternativa para la resolución de dicho problema. ZeroWasteX busca disminuir el impacto ambiental ya que solo el 6% de los desechos que generamos, son reciclados,además de que la contaminación ha aumentado en un 95.5% además de que pueda lograrse un disminución de basura dentro de las instituciones educativas.  Nuestro objetivo principal es mejorar la salud de las personas ,además de fomentar la tecnología sostenible tal como la que utilizamos para elaborar nuestro prototipo recolector de basura. Asimismo,para que se llevará a cabo la construcción del  robot se realizó un gasto menor de novecientos,a diferencia de otros robots recolectores de basura que tienen un costo más elevado y no dan resultados  buenos .El robot fue programado para recolectar desechos como plásticos y demás  como el papel para reducir el impacto ambiental.La programación que realizamos fue de prueba y error dando como resultado  un buen funcionamiento,a pesar de afrontar algunos problemas por el debido  uso  del arduino y el lenguaje de programación.Gracias a los  buenos resultados y el  potencial que posee el proyecto planificamos expandirlo a otras comunidades educativas para que así no se vean  afectadas por el gran  impacto que generamos en el medio ambiente y se pueda  reducir este problema antes de que se  llegue a provocar uno mayor.

Currently, air pollution caused by the waste we generate has become a growing concern due to its impact on health, which is why we are seeking a solution to this problem. Zero WasteX seeks to reduce environmental impact, as only 6% of the waste we generate is recycled, and pollution has increased by 95.5%. Our main objective is to improve people’s health and make them aware of the great damage we cause to the environment, as well as to promote sustainable technology such as that used to develop our prototype waste collector. Likewise, the prototype robot was developed at a cost of less than nine hundred dollars, unlike other garbage collection robots that are more expensive and do not perform as well.The prototype aims to reduce waste such as plastics and other waste such as paper through collection in order to reduce environmental impact.The programming we did was trial and error, resulting in a very good collection, despite facing some problems due to the proper use of the Arduino. Due to the good results and the great potential of the project, we plan to expand it to more communities so that people are aware of the great impact we have on the environment and can reduce it before it causes a bigger problem, as well as improve the health of the community.

Ipan ni tonali, nopa tlasoli tlen tijchiuaj ipan ajakatl momiakilia, uan ​​kichiua ma onka miak kuesoli ipan tonemilis uan ipan totlakayo. Yeka, ni tlamachtili mosentlalijtok ipan nopa ueyi tlayejyekoli tlen kinekij kiyektlaliskej inintlakayo maseualmej ika nopa tlaixmatilistli tlen uejkaua uan ika tecnología tlen nama onka, uan ​​pampa kinekij ma kimatikaj tlen tonemilis uan tlen tijchiuaj.

Hoy en día la contaminación del aire a causa de los residuos que nosotros generamos ha ido en aumento y a raíz de esto se ha estado generando un grave problema para el medioambiente y para nuestra salud.Por ello se ha realizado este tema teniendo como objetivo principal mejorar la salud de la población por medio del uso de los conocimientos sustentables de la tecnología actual siendo las instituciones educativas el lugar donde concentramos el propósito de este proyecto.

En la actualidad el problema ambiental en las comunidades ha aumentado considerablemente ya que el 95.5% dentro de la población de México y tan solo el 6% ha llegado a ser reciclado según la OCDE lo que aumenta significativamente el contagio de enfermedades respiratorias así como la disminución de los recursos naturales del medio ambiente. Ocasionando problemas antrópicos que nosotros mismos causamos dañando así nuestro entorno y provocando la gestión no sostenible de los recursos naturales que se han debilitado en gran medida en muchos ecosistemas y algunos casos  más allá de los límites de reparación que incluso han llevado a la extinción a algunas especies como lo es el Autillo de Madeira, Escribano patilargo, etc.

El  trabajo e investigación  que se muestran tiene como finalidad  el desarrollo de un  robot  capaz de recolectar basura a base de sensores y motores para monitorear velocidades y detectar movimiento en este caso para recolectar los residuos como el pet o el papel utilizándolos para una mayor eficacia haciendo uso de los actuales recursos tecnológicos y de programación como lo es el arduino y sus múltiples funciones  ayuda a los  asesores a trabajar teniendo una finalidad. Así como también conseguir un buen  resultado durante la construcción  y programación del  robot recolector de basura.

El robot muestra como objetivo la reducción de desechos como plásticos y demás desechos como el papel a través de recolección para reducir el impacto ambiental que estos generan día a día en las  comunidades  educativas.

A la vez crear conciencia en la comunidad estudiantil acerca de cómo estos residuos no tienen un impacto positivo en la vida diaria de los seres humanos así como la de otros seres vivos afectando las actividades cotidianas que llevamos a cabo como parte de una sociedad con ayuda de la tecnología actual esto se puede mejorar de manera más eficaz.

En la actualidad la contaminación ambiental ha aumentado el 95.5% dentro de la población de México y tan solo el 6% ha llegado a ser reciclado según la OCDE, así como el aumento significativo de enfermedades respiratorias durante la temporada invernal (octubre a marzo) se concentra casi el 60% anual generado en parte por el impacto ambiental en la contaminación del aire especialmente en las instituciones educativas por lo mismo se ha diseñado, construido y programado un robot que se encargará de recolectar la basura que se encuentra dentro de las mismas instalaciones.

La construcción del robot puede favorecer la eficiencia en la recolección de basura por su  tecnología de reconocimiento de los residuos como lo es el plástico y demás desechos como lo que es el papel lo que ayuda a proteger la salud pública  al prevenir en cierta medida las  enfermedades respiratorias además de que ayuda al cuidado del medio ambiente para  disminuir el impacto ambiental que por sus múltiples factores  benefician a este gran problema.

En la actualidad la cantidad de desechos ha incrementado a lo largo de los años en las escuelas porque con el crecimiento  de los alumnos y  los malos hábitos de  que los mismos pueden generar esto se puede ver reflejado en la cantidad de basura que cada estudiante puede generar que es de 12 kg de papel y otros desechos al año. El manejo inadecuado de residuos sólidos provoca el incremento de serios problemas ambientales como la contaminación del suelo, agua y enfermedades, etc. Por ello hemos decidido realizar un prototipo robot recolector de basura para ayudar a reducir la cantidad de desechos  que se generan  día a día con ayuda de la tecnología actual así como de los recursos de los que ahora disponemos.

 Los principales desafíos para la elaboración de nuestro prototipo recolector de basura son los altos costos que hoy en día presentan los materiales que necesitamos además de los imprevistos que puede haber durante la programación y el armado que es un proceso muy preciso que debe ser desarrollado de forma adecuada y se solicita lo que es un proceso complejo y detallado ya que sino se programa y se ensambla  correctamente no realizará su función de manera adecuada y no se tendrá el resultado que se espera a partir de este prototipo.

Si logramos diseñar, construir y programar un robot recolector de basura entonces presentaremos una opción tecnológica para las instituciones educativas.

Desarrollar un robot recolector de basura para disminuir el problema ambiental y mejorar la salud de la comunidad en cierta medida.

Diseñar,construir y programar un robot para recolectar basura.

9. Construir infraestructuras resilientes, promover la industrialización inclusiva y sostenible y fomentar la innovación.

Medio ambiente

La palabra medio ambiente se usa más comúnmente en referencia al ambiente natural, o a la suma de todos los componentes vivos y los abióticos que rodean a un organismo o grupo de organismos. Los elementos dentro de un medio ambiente no existen de forma aislada, sino como parte de un sistema de procesos que los vinculan entre sí. La industrialización, el crecimiento demográfico y la gestión no sostenible de los recursos naturales han debilitado en gran medida muchos ecosistemas en algunos casos más allá de los límites de reparación. Los ecosistemas dañados pueden ser rehabilitados. Además nuevos enfoques y métodos están siendo identificados e implementados para manejar las necesidades humanas de recursos sin destruir los ecosistemas que los proveen. La degradación del medio ambiente, provocada por la actividad humana, ha construido a un incremento en la frecuencia e intensidad de los desastres de origen natural. Resumiendo, los seres humanos dependen de los servicios productivos de los ecosistemas para sostener la vida y los medios de subsistencia, así como la degradación del medio ambiente disminuye la capacidad para proveer recursos esenciales para la vida humana para retornar o recuperarse después de un cambio.

El plástico es un material asequible, duradero y flexible que está omnipresente en la vida moderna, desde los embalajes hasta la ropa y los productos de belleza. Sin embargo, se desecha a una escala descomunal: cada año, más de 280 millones de toneladas de productos plásticos de vida corta terminan en la basura.

Aunque la crisis de la contaminación por plásticos requiere una reforma sistémica, las decisiones individuales sí pueden marcar la diferencia. Por ejemplo, la ciudadanía puede cambiar sus hábitos de consumo para evitar los productos de plástico de un solo uso siempre que sea posible. Si los productos de plástico son inevitables, deben reutilizarse o reutilizarse hasta que ya no puedan usarse, momento en el que deben reciclarse o eliminarse adecuadamente. Llevar bolsas al supermercado y, si es posible, esforzarse por

comprar alimentos de origen local y de temporada que requieran menos envoltorios o empaquetado plástico y transporte.

Enfermedades respiratorias

En el mundo contemporáneo, la contaminación del aire se ha convertido en una preocupación creciente debido a su impacto en la salud. Entre las consecuencias más notorias se encuentran las enfermedades respiratorias que afectan el aparato respiratorio.

El medio ambiente influye en las enfermedades respiratorias porque las partículas en el aire pueden ingresar en los pulmones y causar inflamación, lo que a su vez puede llevar al desarrollo de enfermedades respiratorias crónicas. Y los gases contaminantes pueden dañar las vías respiratorias y comprometer la capacidad de los pulmones para funcionar adecuadamente.

Mecatrónica

El término de mecatrónica tiene ahora un significado más amplio, ya que es usado para describir una filosofía en la tecnología de la ingeniería en la cual hay una interacción coordinada y concurrentemente desarrollada de la ingeniería mecánica con la electrónica y el control inteligente por computadora, en el diseño y manufactura de productos y procesos. Los productos mecatrónicos tienen varias funciones mecánicas que sustituyen a las electrónicas. Esto da como resultado  una mayor flexibilidad, rediseño y reprogramación sencillos, y la capacidad de recopilar datos automatizados e informar. Un sistema mecatrónico no es solo una unión de los sistemas eléctrico y mecánico y es más que un solo un sistema de control, en una integración completa de todos ellos en la cual existe un enfoque concurrente al diseño. De esta manera, la mecatrónica es una filosofía diseñada, un enfoque integral para la ingeniería . Su objetivo es crear productos y procesos más eficientes, como robots industriales, vehículos autónomos y prótesis inteligentes, mediante la fusión de estos campos de conocimientos. La evolución de la ciencia y la tecnología ha provocado la integración de los sistemas mecánicos de precisión, la electrónica de control y los sistemas de información computacionales, dando origen a la Ingeniería Mecatrónica. Ésta se aplica tanto en los sistemas de automatización y control de las fábricas, como en el diseño de productos y aparatos de uso cotidiano.

En esta carrera se forman profesionales capaces de proporcionar a la sociedad bienes y herramientas mecatrónicas, mediante la aplicación de conocimientos físico matemáticos y técnicas avanzadas de ingeniería, para contribuir al desarrollo tecnológico, tema prioritario para el futuro de México.

Entre las principales actividades que realiza el ingeniero mecatrónico se encuentran: diseño, fabricación, implantación y control de equipos y sistemas de producción en micro, pequeña y gran industria, planeación de equipos médicos y productos de bioingeniería.

Velocidad y movimiento 

Los Mecanismos son elementos destinados a transmitir y/o transformar fuerzas y/o movimientos desde un elemento motriz (motor) aun elemento conducido (receptor), con la misión de permitir al ser humano realizar determinados trabajos con mayor comodidad y menor esfuerzo.Se le llama

mecanismo a los dispositivos o conjuntos de sólidos resistentes que reciben una energía entrante, a través de un sistema de transmisión y transformación de movimientos, realizan un trabajo.Basándose en principios de la mecánica se representan los mecanismos mediante engranajes o ruedas dentadas, con los cuales se forman sistemas de ecuaciones, que caracterizan el comportamiento y funcionamiento de un mecanismo.

Los sensores sirven para monitorear velocidades y detectar movimiento.Entre las aplicaciones de detectores de movimiento que figuran los sistemas de seguridad estos son utilizados para detectar intrusos ,así como aparatos interactivos como la pantalla de un cajero automático que se activa cuando es ordenado.

Desplazamiento posición y proximidad 

Los sensores de desplazamiento miden la distancia en la que se mueve un objeto o donde se encuentra el objeto, respecto al punto de referencia. Los sensores de proximidad nos ayudan a notar cuando cierto objeto se encuentra dentro de una distancia crítica al sensor.

Selección de sensores 

Al seleccionar un sensor para una aplicación adecuada deben considerarse estos factores: Los sensores cuentan con una velocidad de respuesta, facilidad y requerimientos de alimentación eléctrica ,además de disponibilidad y costo. El tipo de salida que requiere el sensor y si tiene el acondicionamiento adecuado. En todo sistema de control es esencial que los dispositivos que actúan como elementos integrables del mismo, ofrezcan un nivel de seguridad que permita garantizar el desarrollo completo del proceso en ejecución. Por lo que en todo sistema se cuenta con tres dispositivos esenciales para su buen funcionamiento que son: los sensores, los transductores y los actuadores. El sensor es sensible a los cambios de la magnitud a medir, como una temperatura, una posición o una concentración química. El transductor convierte estas mediciones en señales eléctricas, que pueden alimentar a instrumentos de lectura, registro o control de las magnitudes medidas.

Programación 

La programación es el proceso creativo y lógico de diseñar, codificar y mantener instrucciones (algoritmos) para que una computadora ejecute tareas específicas. Utiliza lenguajes de programación —como Python, JavaScript, o C + +— para traducir la lógica humana en código que el hardware pueda comprender. Su objetivo principal es la creación de software, aplicaciones y soluciones tecnológicas. El término resolución de un problema se refiere al proceso completo que abarca desde la descripción inicial del problema hasta el desarrollo de un programa de computadora que lo resuelva. La resolución de un problema exige el diseño de un algoritmo que resuelva el problema propuesto.

La palabra “variable” en donde su definición indica que es algo cambiante, que no es fijo. Y en efecto esa es la analogía de una variable y estas se definen con un nombre corto y un nombre alusivo de lo que almacenará, estas van a almacenar valores (numéricos o de texto), y esos valores pueden cambiar pero siempre respetando el mismo tipo de dato.    

La programación de robots es el conjunto de técnicas y procesos necesarios para diseñar, configurar, crear y desarrollar las instrucciones que un robot sigue para realizar unas tareas específicas. La programación de robots siempre conlleva la creación de algoritmos que controlan el movimiento y la toma de decisiones de estas máquinas. Normalmente, la programación de robots será diferente según las necesidades o finalidad para la que esté creada el robot. Así, no se programa del mismo modo un robot que trabajará en una empresa de piezas que un robot dedicado a la asistencia de personas mayores. En este sentido, la seguridad siempre es uno de los pilares de la programación de robots.

Arduino 

El arduino es una plataforma de creación electrónica de código abierto que contiene las bases del hardware para que otros fabricantes puedan crear sus propias placas. El arduino está basado en un hardware y un software fácil de usar para los programadores y desarrolladores;a través de está plataforma se generan tipos de microordenadores de una sola placa y a estos se les puede dar distintos usos.Dentro de las cosas que el arduino ofrece es la plataforma Arduino IDE (Entorno de Desarrollo Integrado), que es un entorno de programación con el que cualquiera puede crear aplicaciones. El arduino puede cumplir la función que se comenta gracias a los microcontroladores,estos son circuitos integrados que tienen la capacidad de grabar instrucciones  por medio del uso de lenguaje de programación  que se realiza para el prototipo estás instrucciones permiten interactuar con los circuitos.    

Arduino es un proyecto y no un modelo concreto de placa, lo que quiere decir que compartiendo su diseño básico te puedes encontrar con diferentes tipos de placas. Las hay de varias formas, tamaños y colores para a las necesidades del proyecto en el que estés trabajando, las hay sencillas o con características mejoradas, Arduinos orientados al Internet de las Cosas o la impresión 3D y, por supuesto, dependiendo de estas características te encontrarás con todo tipo de precios.

Materiales:

3 módulos  sensores de seguimiento de línea

1 Arduino Uno R3 

1 Camara ESP32                               

1 Módulo sensor ultrasónico/arduino

1 Servo motor micro arduino

1 Antena externa WiFi de 2.4GHz con conector IPEX

4 motorreductores de doble eje

1 Batería tamaño 18650 

2 bases externas de madera de 20 cm largo y 13cm ancho

4 llantas para motorreductor de 6 cm  

13 jumpers dupont de 13 cm 

Procedimiento:

Construcción del robot.

1.- Conectar un jumper dupont de 4 entradas al sensor ultrasónico colocándolo correctamente.

2.- Unir el sensor ultrasónico a su recubrimiento y asegurarlo con tornillos de 12mm y tuercas.

3-.Armar  la cámara ESP32 y posteriormente unirlo con el servo motor con el paquete del mecanismo de dirección.

4-Ensamblar la protección para la cámara al servomotor micro para posteriormente colocar la estructura en la primera base externa de madera. 

5- Instalar correctamente las dos placas de arduino para a continuación ensamblarlo a la base de madera con los tornillos de 6mm y los cilindros de cobre de 10mm.

5-Juntar la base de la parte baja del robot al sensor ultrasónico y la antena externa  WiFi de 2.4GHz con conector IPEX

6-Colocar en la parte baja de la segunda base externa de madera los módulos sensores seguidores de línea.

7-Incorporar a las llantas los motores y añadirla a la segunda externa base de manera en la que anteriormente se colocaron los seguidores de línea.

8-Unificar la parte ya armada al segundo recubrimiento de la parte superior del robot con ayuda de los cilindro de cobre de 40 mm y los tornillos respectivos.

9-Adicionar la batería 18650 y para finalizar conectar todos los jumpers dupont en su entrada correspondiente así como los motorreductores al arduino según el esquema realizado anteriormente.

Se obtuvo un robot de 20 centímetros de largo,19 centímetros de alto y 13 de ancho,con dos llantas derechas para motorreductor de 6 cm de diámetro, ensamblado por dos bases externas de madera de modo que la base inferior se encuentra todo el cableado de los motorreductores,incluyendo,los  módulos sensores seguidores de línea y el sensor ultrasónico mientra que en la base superior de madera se encuentra el arduino conectado por medio de los jumper dupont a las demás piezas como los motorreductores, sensores seguidores de línea. En la base superior se encuentra en recubrimiento de la cámara  ESP32  y el servo motor micro de arduino conectado a la Antena externa WiFi de 2.4GHz con conector IPEX. En cuanto a la programación con ayuda de python, avanza a 75 ms con ayuda de los seguimientos de línea.  Con un costo aproximado de $950.

De todo lo expuesto en esta investigación, podemos afirmar que la contaminación generada en las instituciones educativas es urgente,el robot diseñado cumplió con las características deseadas. A partir de las pruebas realizadas se logró diseñar, construir y programar el robot recolector de basura. Se validó la hipótesis inicial: ofrecer una opción tecnológica para las instituciones educativas en cuanto a la recolección de residuos en los respectivos espacios. A través de esta propuesta no solo se alcanzaron las metas propuestas, sino que se identificaron nuevas áreas de oportunidad que deben ser exploradas en futuras  investigaciones.

Bolton William (2013) Mecatrónica:sistema de control electrónico en la ingeniería mecánica, 5ta edición, México : Alfaomega

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