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The reduction of energy consumption in industrial processes is a challenge to be confronted within the framework of the United Nations’ Sustainable Development Goals. The present study compares the energy loss per cycle of two kinematically equivalent mechanisms: a slider-crank and an eccentric cam with a translational roller follower. We use the work-energy theorem to evaluate energy losses by using a viscous friction model in a stationary regime. The innovation of this study lies in the energetic comparison to identify the best and worst alternatives by analyzing the contribution of their main geometrical parameters, such as crank length, rod-crank length ratio, roller radius and follower offset. The aim is to provide guidelines to help machinery designers to take relevant preliminary decisions that affect energy efficiency. Herein, we include analytical models, numerical simulations and experimental results using a test stand that can be adapted to other planar one degree-of-freedom mechanisms. In this context, we conclude that an eccentric cam mechanism with a big roller radius and no offset provides the best energetic efficiency among the aforementioned mechanisms., Peer Reviewed, Objectius de Desenvolupament Sostenible::9 - Indústria, Innovació i Infraestructura, Objectius de Desenvolupament Sostenible::7 - Energia Assequible i No Contaminant, Postprint (published version)

Projecte Symbiosyst, Currently, agriculture faces significant challenges, such as generational turnover and the need to incorporate sustainable and innovative technologies. Similarly, the transfer of knowledge from academic institutions to the agricultural sector is limited. In this context, the SYMBIOSYST project aims to integrate photovoltaic solar energy with agriculture to achieve a beneficial synergistic relationship. This Master's Thesis (TFM) focuses on the sensorization of an agricultural mobile robot to monitor crops in an agrivoltaic installation at the UPC - Agròpolis Park (Viladecans, Barcelona). The objectives include identifying the parameters of the crop to be monitored, selecting and implementing suitable sensors in a mobile robot that will traverse the crop lines to take measurements and post-process the obtained data. Critical parameters such as crop temperature, water stress, biomass, and productivity are discussed. Additionally, the MOBY technology is explored as a base platform for the robot. Various sensor options, including NDVI, RGB-D camera, and thermal camera, are evaluated to determine their suitability for crop monitoring, and a selection is made of the best device among the various brands on the current market for this project and the optimal sensor position on the robot. The work contributes to the digitization of agriculture and the development of sustainable solutions for crop management in the context of solar agriculture., Actualment, l'agricultura es troba davant de reptes significatius, com ara el relleu generacional i la necessitat d'incorporar tecnologies sostenibles i innovadores. Així mateix, la transferència de coneixement de les institucions acadèmiques al sector agrícola és limitada. En aquest context, el projecte SYMBIOSYST busca integrar l'energia solar fotovoltaica amb l'agricultura per aconseguir una relació sinèrgica beneficiosa. Aquest Treball de Final de Màster (TFM) se centra en la sensorització d'un robot mòbil agrícola per monitoritzar els cultius en una instal·lació agrivoltaica al Parc UPC - Agròpolis (Viladecans, Barcelona). Els objectius inclouen la identificació dels paràmetres del cultiu a monitoritzar, la selecció i la implementació dels sensors adequats en un robot mòbil que travessarà les línies del cultiu per prendre les mesures i el post-processat de les dades obtingudes. Es discuteixen els paràmetres crítics com la temperatura del cultiu, l'estrès hídric, la biomassa i la productivitat. A més, s'explora la tecnologia MOBY com a plataforma base per al robot. S'avaluen diverses opcions de sensors, inclosos l'NDVI, la càmera RGB-D i la càmera tèrmica, per determinar la seva idoneïtat per a la monitorització dels cultius i es realitza una selecció de quin es el millor dispositiu entre les diverses marques del mercat actual per aquest projecte i quina és la posició idònia dels sensors al robot. El treball contribueix a la digitalització de l'agricultura i al desenvolupament de solucions sostenibles per a la gestió dels cultius en el marc de l'agricultura solar., Actualmente, la agricultura se encuentra frente a desafíos significativos, como el relevo generacional y la necesidad de incorporar tecnologías sostenibles e innovadoras. Asimismo, la transferencia de conocimiento de las instituciones académicas al sector agrícola es limitada. En este contexto, el proyecto SYMBIOSYST busca integrar la energía solar fotovoltaica con la agricultura para lograr una relación sinérgica beneficiosa. Este Trabajo de Final de Máster (TFM) se centra en la sensorización de un robot móvil agrícola para monitorizar los cultivos en una instalación agrivoltaica en el Parque UPC - Agròpolis (Viladecans, Barcelona). Los objetivos incluyen la identificación de los parámetros del cultivo a monitorizar, la selección e implementación de los sensores adecuados en un robot móvil que recorrerá las líneas del cultivo para tomar las medidas y el post-procesamiento de los datos obtenidos. Se discuten los parámetros críticos como la temperatura del cultivo, el estrés hídrico, la biomasa y la productividad. Además, se explora la tecnología MOBY como plataforma base para el robot. Se evalúan varias opciones de sensores, incluidos el NDVI, la cámara RGB-D y la cámara térmica, para determinar su idoneidad para la monitorización de los cultivos y se realiza una selección de cuál es el mejor dispositivo entre las diversas marcas del mercado actual para este proyecto y cuál es la posición idónea de los sensores en el robot. El trabajo contribuye a la digitalización de la agricultura y al desarrollo de soluciones sostenibles para la gestión de los cultivos en el marco de la agricultura solar., Objectius de Desenvolupament Sostenible::7 - Energia Assequible i No Contaminant, Objectius de Desenvolupament Sostenible::9 - Indústria, Innovació i Infraestructura

In the present article, the application of an artificial neural network (ANN) model whose function is the development of plastic instability maps of a medium carbon microalloyed steel during the hot forming process is studied. Secondly, we proceed to create another ANN capable of providing the recrystallized grain size in the steady state resulting from forming deformation. We start from the experimental data of a medium carbon microalloyed steel obtained by hot compression tests with strain rates that vary between 10-4 s-1 and 3 s-1 and in a range of temperatures between 900 °C and 1150 °C. These experimental data are used to train the proposed ANN and obtain flow curves. Finally, the processing maps are developed by applying the dynamic materials model (DMM), according to which the safe hot forming domains and the plastic instability domains of the studied material are delineated. The comparison between the ANN and the experimental maps is carried out. It is ascertained that the optimal regions of forging in the ANN maps coincide with those obtained in the experimental maps. In addition, a study of the influence of the microstructure on the behavior of the studied steel during hot forming is carried out., This research was funded by CICYT (Spain), through the research competitive project under grant number PID2020-114819GB-I00., Peer Reviewed, Postprint (published version)

In this work, we present an analysis of, as well as driving strategies and design considerations for, a type of omnidirectional mobile robot: the offset-differential robot. This system presents omnidirectionality while using any type of standard wheel, allowing for applications in uneven and rough terrains, as well as cluttered environments. The known fact that these robots, as well as simple differential robots, have an unstable driving zone, has mostly been dealt with by designing driving strategies in the stable zone of internal dynamics. However, driving in the unstable zone may be advantageous when dealing with rough and uneven terrains. This work is based on the full kinematic and dynamic analysis of a robot, including its passive elements, to explain the unexpected behaviors that appear during its motion due to instability. Precise torque calculations taking into account the configuration of the passive elements were performed for better torque control, and design recommendations are included. The stable and unstable behaviors were characterized, and driving strategies were described in order to achieve the desired performance regarding precise positioning and speed. The model and driving strategies were validated through simulations and experimental testing. This work lays the foundation for the design of better control strategies for offset-differential robots., This research was supported in part by award TED2021-131877B-I00 and the AgroMOBY project (PDR 2014-2022), award 56 30141 2021, from the Operació 01.02.01 de Transferència Tecnològica del Programa de desenvolupament rural de Catalunya 2014–2022. The contents are solely the authors’ responsibility., Postprint (published version)

The alert situation due to Covid-19 caused traditional university teaching to go from face-to-face to on-line in less than a week. This article presents the experience and the measures adopted in this change of type of teaching in some subjects of the Barcelona School of Industrial Engineering of the UPC that depend on the Department of Mechanical Engineering (DEM). The subjects adopted different forms to face the new situation; those analyzed also made efforts to ensure quality teaching by developing new materials and adapting teaching and assessment systems. In some cases, it was decided to promote activities aimed at developing skills, emphasizing student self-management and, ultimately, promoting their active learning. Another aspect of this work is that it analyzes whether, really, the effort made during confinement has represented a teaching innovation in these subjects or has been just a mirage. For this, the results of two surveys carried out among the professors of the department in which they are asked about the tools they used, and still use, and their interest in sharing the experiences are presented. These results indicate that the resources used have served to improve and innovate in some aspects of DEM teaching., Postprint (published version)

El presente trabajo expone la comparativa de la exactitud dimensional, geométrica y del acabado superficial de dos tipos elementos mecánicos: engranajes de dientes rectos y levas de anchura constante, elementos impresos en 3D mediante la tecnología FFF (Fabricación por Filamento Fundido). Primero se comparan dos tipos de ruedas dentadas diseñadas con distintos módulos y números de dientes e impresas en PLA (ácido poliláctico) y Nylon. Se utilizó el método de la distancia cordal y se determinó el espesor del diente en círculo base y el paso base de los engranes. Además, se midieron los diámetros interiores y exteriores, y se determinaron sus errores de redondez y concentricidad. Los resultados muestran que, en general, el PLA permite obtener una mejor precisión dimensional que el Nylon. Las ruedas de Nylon, se imprimieron con un porcentaje de relleno menor que las piezas de PLA y mostraron un error de forma menor. Por otro lado, se fabricaron levas en dos materiales diferentes y mediante dos procesos diferentes: levas de PLA con FFF y levas de aluminio con fresado de control numérico. El objetivo principal de este segundo caso ha sido comparar ambos tipos de levas en cuanto a exactitud dimensional y acabado superficial, con el fin de evaluar si sería posible sustituir temporalmente una leva metálica por una de plástico durante la reparación de la primera. Los resultados muestran que, en dimensiones diametrales, se obtuvieron valores de error dimensional similares tanto para las levas impresas como para las mecanizadas. Respecto a dimensiones longitudinales, las levas impresas en 3D mostraron un mayor error dimensional que las mecanizadas. La rugosidad promedio Ra en las levas impresas fue 20 veces mayor que en las fresadas., Postprint (published version)

Este trabajo expone el diseño modular y la materialización de maquetas de los mecanismos de barras planos más comunes: cuadrilátero articulado y pistón-biela. Se aplican soluciones de diseño creativas y factibles de materializar a bajo coste, mediante procesos de impresión 3D por modelación de deposición fundida y de mecanizado de madera. Los diseños modulares propuestos permiten obtener las cuatro inversiones cinemáticas de los mecanismos, utilizando la misma bancada. Estos diseños facilitan utilizar módulos de accionamiento manual o con motores paso a paso. Para la modelización de los sólidos y de los ensamblajes, así como para la simulación virtual del funcionamiento de cada mecanismo, se ha utilizado el programa SolidWorks y su módulo Motion. La esquematización de los mecanismos se ha realizado con Adobe Illustrator. El control del funcionamiento de las maquetas motorizadas se realiza con una tarjeta de control BigEasyDriver y una placa Arduino UNO. Las maquetas se utilizan como recurso didáctico de apoyo a la docencia de la asignatura Teoría de Máquinas y Mecanismos impartida en el Grado de Ingeniería en Tecnologías Industriales (GETI) de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería Industrial de Barcelona (ETSEIB). Los diseños presentados surgen como parte del resultado del trabajo de fin de grado de uno de los autores., Postprint (published version)

For the analysis of human motion, researchers typically turn to biomechanics laboratories equipped with infrared cameras to capture the positions of reflective markers placed on anatomical points of the subject. When motion analysis is conducted outside the laboratory (outdoors or in homes), inertial sensors are commonly employed. The introduction of OpenCap application for iOS devices in October 2022 could represent a significant revolution in motion capture. This application, developed by the same creators of OpenSim, allows for obtaining the joint kinematics of a subject’s movement without the need for markers or infrared cameras. It requires a minimum of two iOS devices (iPhone, iPad, or iPod) placed on tripods, a calibration board, and a third device to run the OpenCap web application. Kinematic features are derived using the OpenPose and HRNet algorithms, as well as inverse kinematics in OpenSim. OpenCap web application enables users to collect synchronized videos and visualize motion data that is processed automatically in the cloud, thus eliminating the need for specialized hardware. This work goes a step further and focuses on the use of OpenCap and OpenSim to analyse kinematic motion performed on exercise machines. Unlike most previous studies that are limited to modelling only the subject without the ability to incorporate other elements, our approach includes the modelling of gym machines and the recording of data in an uncontrolled environment, allowing exploration of the capabilities of these tools in the recreational and sports domain. In this work, we present the results obtained by using the OpenCap and OpenSim applications to analyse motion performed on two exercise machines located outside a biomechanics laboratory. While challenges were identified in modelling the person-machine interaction, this approach shows potential for enhancing measurement procedures and opening new research possibilities in the sports field., The authors extend their thanks to Eric Veciana Pérez and Eric Fernández Cintas, students whose contributions to obtaining the motion capture data have been crucial. Their invaluable collaboration played a pivotal role in the achievement of this research., Peer Reviewed, Postprint (published version)

En este proyecto se va a analizar la unidad de medida inercial ofrecida por Seeed Studios denominada XIAO nRF52840 Sense para integrarla en un robot agrícola desarrollado por el CDEI. El interés en esta placa radica en su bajo coste y consumo volviéndola una pieza muy interesante si es capaz de cumplir los requisitos de precisión y robustez. Para llevar a cabo el proyecto se realizará en primer lugar la codificación del código de Arduino para que el sensor envíe sus señales captadas, pues el nRF52840 soporta este lenguaje facilitando su configuración y programación. Por otro lado, como todo sensor es necesaria una calibración y en este proyecto se dará un método que permita caracterizar el error que pueda presentar la IMU y se comparará con los datos del fabricante. También se ofrecerán en el proyecto soluciones electro-mecánicas que permitan una integración en el robot que no afecte al comportamiento del sensor o pueda perjudicar su precisión. Además, es de interés integrar una implementación de un algoritmo de navegación que permita fusionar varios sensores y estimar la posición a partir de estos, en este caso el escogido es el filtro de Kalman, En aquest projecte s'analitzarà la unitat de mesura inercial proporcionada per Seeed Studios anomenada XIAO nRF52840 Sense per integrar-la en un robot agrícola desenvolupat pel CDEI. L'interès en aquesta placa rau en el seu baix cost i consum, fet que la converteix en una peça molt interessant si és capaç de complir amb els requisits de precisió i robustesa. Per dur a terme el projecte, primer es realitzarà la codificació del codi d'Arduino perquè el sensor enviï les seves lectures captades, ja que el nRF52840 suporta aquest llenguatge, facilitant-ne la configuració i programació. D'altra banda, com tot sensor requereix una calibració, i en aquest projecte s'aplicarà un mètode que permeti caracteritzar l'error que pugui presentar la IMU i es compararà amb les dades del fabricant. També s'ofereixen solucions electromecàniques en el projecte que permetin una integració en el robot sense afectar el comportament del sensor o perjudicar-ne la precisió. A més, és d'interès integrar una implementació d'un algorisme de navegació que permeti fusionar diversos sensors i estimar la posició a partir d'ells, en aquest cas s'ha triat el filtre de Kalman, During the project, the Seed Studios' Inertial Measurement Unit, XIAO nRF52840 Sense, will be analyzed for its potential integration into the agricultural robot's navigation system designed by the CDEI group. The device's low cost and power efficiency is an intriguing component for integration. The initial project phase involves the creation of Arduino code to facilitate the sensor's transmission of measurements, given its compatibility with the device's microcontroller. Furthermore, as with every other sensor a calibration will be needed. The project will introduce a methodology to characterize errors within the IMU, enabling a comparison with the manufacturer's datasheets. Additionally, the project will propose an electromechanical solution for sensor integration within the robot, optimizing performance while preserving measurement precision. Lastly, an implementation of a navigation algorithm, the Kalman filter, will be developed. This algorithm will fuse data from diverse sensors to estimate the robot's position

Les proves d'Accés a la Universitat són un mecanisme habitual per gestionar l’entrada al món universitari. Aquest treball es centra en la Tecnologia Industrial a les PAU catalanes, una matèria que es pot cursar en la modalitat científico-tecnològica del batxillerat. En el treball, s’analitza el contingut de l’examen i l’evolució de les proves en el període 2010-2022. A més, es posa de manifest l’efecte que tenen les diferents legislacions en el nombre d’estudiants que realitzen l’examen., Postprint (published version)

In this work we present the design, implementation and control of a leg for a quadruped robot. This quadruped is to be used on uneven terrain for outdoors applications. The design is realized contemplating the kinematics and the quasistatic loads that it must support, and it is finalized using topological optimization. Actuators and sensors are selected and the design is simulated and implemented. Trajectory planning and control strategies are devised that show the behavior of the leg for locomotion tasks. Future work is to implement control strategies for the four-legged robot., This research was supported in part by award TED2021-131877B-I00. The contents are solely the authors’ responsibility., Postprint (author's final draft)

In this work, the design, manufacture and measurement process of constant-breadth cams is presented. The motion law of the cam was designed by means of Bézier curves and the corresponding design desmodromic constraints. The cams were manufactured in two different materials employing two different processes: PLA cams with fused filament fabrication (FFF) and aluminium cams with computer numerical control (CNC) milling. The main aim of this work is to compare both types of cams regarding dimensional accuracy and surface finish, in order to evaluate if it would be possible to temporally replace a metallic cam with a plastic one during the repair of the first one. Dimensions were measured with micrometres and surface roughness with a contact roughness meter. The results show that, in diametral dimensions, similar dimensional error values were obtained for both the 3D-printed and the machined cams. However, in longitudinal dimensions, whose direction is perpendicular to the 3D-printed layers, the 3D-printed cams showed higher dimensional error than the machined ones. The average roughness Ra in the 3D-printed cams was 20 times higher than in the milled cams. According to the results, it would be recommended to temporally replace metallic cams with plastic ones in applications of low-power transmission. Given that in the literature little information is available about the measurement of 3D-printed desmodromic cams, this work will contribute to the study and analysis of this kind of 3D printed mechanism., Peer Reviewed, Postprint (published version)

The sector of Autonomous Mobile Robots (AMR) has grown a lot during the last years. In the literature an AMR is a robot able to move without any human operator control. With the im- provements of the control systems, robots have gained a lot of dexterity and flexibility in the movements, migrating from restrictive mechanical systems like wheeling. AMR with wheels are very efficient on plane grounds, like conventional industrial environ- ments. Nevertheless, they lose efficiency when dealing with rough terrains like the ones you can find on mountain rescue, vineyards or building industry. A good alternative is to use legged robots, which imitate animal walking behaviour, for these types of terrain since they are able to easily overcome these obstacles. The objective of this project is to create a control system for the robotic leg of a quadruped robot. A mechanical leg was developed and implemented at the CDEI for a quadruped robot, aimed for its locomotion in rugged and unknown terrain. This project will create the control system for this leg, so that it can execute the desired motions and it can be later integrated in the com- plete quadruped robot. The system will be designed so that it can be part of the stack of the quadruped robot. In this sense, the control systems software will be developed using the Robot Operating System (ROS) and MATLAB&Simulink

En aquesta comunicació es presenta el projecte de divulgació científica ECOMEC i el material audiovisual de suport educatiu, en català, que s’ha generat. Els nostres objectius són: reflexionar, amb el col·lectiu docent i l’alumnat, sobre els continguts i competències de l’àmbit de l’Enginyeria Mecànica; relacionar-los amb aspectes ambientals i de sostenibilitat; i posar èmfasi en la seva relació amb els Objectius de Desenvolupament Sostenible (ODS)., Peer Reviewed, Objectius de Desenvolupament Sostenible::9 - Indústria, Innovació i Infraestructura, Objectius de Desenvolupament Sostenible::4 - Educació de Qualitat, Postprint (published version)

Una pianola és un instrument musical mecànic que reprodueix música a partir de rotlles perforats. Aquestes van permetre a les persones gaudir de música a les seves llars abans de la popularització dels discs i dels reproductors de música electrònics. Van ser una part important de la cultura musical durant la seva època i avui en dia estan considerades una forma històrica d'entreteniment musical. L'objectiu d’aquest treball és dissenyar un sistema que permeti escanejar i digitalitzar rotlles de pianola. Per fer aquesta tasca s'utilitza com a referencia el sistema de l'Anthony Robinson, un enginyer del Regne Unit. Aquest projecte s’origina d’un projecte proposat per el Centre de Disseny d’Equips Industrials, (CDEI) per satisfer la necessitat del Grup de Recerca "Les Músiques a les Societats Contemporànies", que volen digitalitzar una col·lecció de més de 5000 rotlles pianoles. Els sistemes existents no estan testejats per fer grans col·leccions de pianola, aleshores s’ha realitzat un sistema robust per ser capaç de suportar moltes hores de treball sense suposar cap problema. La primera part del treball consta en interpretar i entendre el sistema realitzat per l’Anthony Robinson. Posteriorment es duu a terme la part de disseny del model, el disseny del sistema s’ha realitzat amb el programa Creo Paramètric, on s’ha modelat i verificat totes les components del sistema, Una pianola es un instrumento musical mecánico que reproduce música a partir de rollos perforados. Las pianolas permitieron a las personas disfrutar de música en sus hogares antes de la popularización de los discos y los reproductores de música electrónicos. Fueron una parte importante de la cultura musical durante su época y hoy en día son consideradas una forma histórica de entretenimiento musical. El objetivo de este trabajo es diseñar un sistema que permita escanear y digitalizar rollos de pianola. Para llevar a cabo esta tarea, se utiliza como referencia el sistema de Anthony Robinson, un ingeniero del Reino Unido. Este proyecto surge de una propuesta del “Centre de Disseny d’Equips Industrials” (CDEI) para satisfacer la necesidad del Grupo de Investigación "Les Músiques a les Societats Contemporànies", que desea digitalizar una colección de más de 5000 rollos de pianola. Los sistemas existentes no están probados para manejar grandes colecciones de pianola, por lo que se ha desarrollado un sistema robusto capaz de soportar muchas horas de trabajo sin presentar problemas. La primera parte del trabajo consiste en interpretar y comprender el sistema realizado por Anthony Robinson. Posteriormente, se lleva a cabo la parte de diseño del modelo, utilizando el programa Creo Parametric, donde se han modelado y verificado todos los componentes del sistema, A player piano is a mechanical musical instrument that plays music from perforated rolls. Player pianos allowed people to enjoy music in their homes before the popularization of records and electronic music players. They were an important part of musical culture during their time and are now considered a historical form of musical entertainment. The objective of this work is to design a system that allows for the scanning and digitization of player piano rolls. To carry out this task, the system designed by Anthony Robinson, an engineer from the United Kingdom, is used as a reference. This project originated from a proposal by the “Centre de Disseny d’Equips Industrials” (CDEI) to meet the needs of the Research Group "Les Músiques a les Societats Contemporànies", who want to digitize a collection of more than 5000 player piano rolls. Existing systems are not tested for handling large player piano collections, so a robust system has been developed to be able to withstand many hours of work without posing any problems. The first part of the work involves interpreting and understanding the system implemented by Anthony Robinson. Subsequently, the design of the model is carried out using the Creo Parametric program, where all components of the system have been modeled and verified

La energía es el denominador común entre diferentes ramas de la física (mecánica, química, electricidad…) y el nexo de unión con otras ramas de conocimiento, tan diversas como la economía o el medio ambiente. Los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) son una iniciativa global liderada por las Naciones Unidas que involucra a la sociedad en general y a las universidades en particular. La energía es un tema central para la consecución de los ODS, ya que es un recurso fundamental para el desarrollo humano, pero también una fuente importante de emisiones de gases. En consecuencia, la forma en que se produce, se distribuye y se consume la energía puede tener un impacto significativo en la consecución de los ODS. A nuestro interés sobre este tema, se añade el hecho del compromiso establecido por la Universitat Politècnica de Catalunya con los ODS. Por eso, en esta ponencia, se analiza cómo es tratado el tema de la energía en las asignaturas que forman el plan de estudios del Grado de Ingeniería en Tecnologías Industriales en la Escola Tècnica Superior d’Enginyeria Industrial de Barcelona. De entre todos los objetivos de desarrollo sostenible, la energía está directamente relacionada con: el ODS7, cuyo objetivo es asegurar el acceso a energía asequible, fiable, sostenible y moderna; el ODS9 que busca promover la construcción de infraestructuras resilientes, sostenibles e inclusivas, es decir, desarrollar tecnologías de energía limpia, mejorar la eficiencia energética de las instalaciones e implementar soluciones de energía renovable; el ODS12 que pretende fomentar patrones de consumo y producción sostenibles, que en el ámbito industrial está directamente relacionado con la implementación de tecnologías de reciclaje y reutilización y la optimización de los recursos energéticos utilizados en los procesos; y el ODS13 que busca combatir el cambio climático y sus efectos negativos, objetivo relacionado con el desarrollo de tecnologías de energía limpia, la reducción de las em, Peer Reviewed, Objectius de Desenvolupament Sostenible::4 - Educació de Qualitat, Postprint (published version)

La aparición de ChatGPT en noviembre de 2022 ha despertado el interés social en el uso de la Inteligencia Artificial. Se trata de una herramienta generativa con capacidad para crear contenido escrito altamente coherente y que se asemeja considerablemente a los textos creados por seres humanos. A pesar de no tratarse de una herramienta específica para el campo de la ingeniería, el uso de ChatGPT en el campo de la enseñanza y aprendizaje de la ingeniería mecánica ha ganado popularidad en los últimos tiempos. En este estudio, evaluamos la idoneidad de ChatGPT como apoyo al aprendizaje de Teoría de Máquinas y Mecanismos. El estudio ha involucrado a estudiantes a los que se ha pedido que interactúen con ChatGPT para obtener definiciones, aclaraciones, cálculos y razonamientos relacionados con la Ingeniería Mecánica. Los resultados obtenidos muestran que la mayoría de los estudiantes están familiarizados con ChatGPT y lo han utilizado para encontrar respuestas a preguntas académicas o técnicas. También opinan que es fácil de usar y que abarca una amplia gama de temas. Sin embargo, señalan que las respuestas proporcionadas por ChatGPT no siempre son claras y a veces son ambiguas. Uno de nuestros resultados muestra que la importancia del pensamiento crítico, las habilidades analíticas y las capacidades de toma de decisiones son claves para saber utilizar los resultados proporcionados por ChatGPT. Si bien ChatGPT puede ser una ayuda valiosa para los estudiantes, mejorando su productividad y proporcionándoles información rápida no puede reemplazar su experiencia y habilidades. Opinamos que se requieren más estudios para profundizar el potencial que ofrece ChatGPT en la educación y la práctica de la ingeniería., Peer Reviewed, Postprint (published version)

The use of language models such as ChatGPT in the field of engineering has gained popularity in recent years due to their ability to assist engineers in their projects and tasks. In this study, we evaluated the effectiveness of ChatGPT in supporting students' learning in the Mechanism and Machine Theory (MMT) subject. The study involved participants who were asked to interact with ChatGPT to obtain concept clarification and factual information related to MMT. Our results show that the majority of participants were familiar with ChatGPT and had used it for academic or technical questions. They also found it easy to use and felt that it covered a wide range of topics. However, they noted that the answers provided by ChatGPT were not always clear or were ambiguous. Our research also emphasizes the significance of critical thinking, analytical skills, and decision-making abilities while utilizing ChatGPT. While ChatGPT can serve as a valuable aid to students, enhancing their productivity and providing them with prompt information, it cannot replace their expertise and specialized skills. More studies are required to delve deeper into the complete potential of ChatGPT in bolstering engineering education and practice., Postprint (published version)

Para el análisis del movimiento humano, usualmente se recurre a los laboratorios de biomecánica que están equipados con cámaras de infrarrojo para capturar la posición de marcadores reflectantes situados en puntos anatómicos del sujeto. Habitualmente, cuando el análisis del movimiento se realiza fuera del laboratorio (al aire libre o en viviendas) se utilizan sensores inerciales. La aparición de la aplicación OpenCap para dispositivos iOS, en octubre de 2022, puede representar una gran revolución en la captura de movimientos. Esta aplicación, de los mismos desarrolladores de OpenSim, permite obtener la cinemática articular del movimiento de un sujeto sin la necesidad de utilizar marcadores ni cámaras de infrarrojo. Requiere un mínimo de dos dispositivos iOS (iPhone, iPad o iPod) colocados en trípodes, un tablero de calibración y un tercer dispositivo para ejecutar la aplicación web de OpenCap. Las características cinemáticas se derivan utilizando los algoritmos OpenPose y HRNet, así como la cinemática inversa en OpenSim. La aplicación web de OpenCap permite a los usuarios recopilar videos sincronizados y visualizar datos de movimiento que se procesan automáticamente en la nube, eliminando así la necesidad de hardware especializado. Este trabajo va un paso más allá y se centra en el uso de OpenCap y OpenSim para analizar el movimiento cinemático realizado en máquinas deportivas. A diferencia de la mayoría de los estudios previos, que se limitan a modelar solo al sujeto sin la capacidad de agregar otros elementos, nuestro enfoque incluye el modelado de las máquinas de gimnasio y la realización de grabaciones en un entorno no controlado, permitiendo así explorar las capacidades de estas herramientas en el ámbito recreativo y deportivo. En el trabajo, se presentan los resultados obtenidos mediante la utilización de las aplicaciones OpenCap y OpenSim en el análisis del movimiento realizado en dos máquinas deportivas situadas fuera de un laboratorio biomecánico. Si bien s, Postprint (published version)

El present treball de fi de grau avalua els diferents tipus sistemes GNSS, determinant els components essencials que han d'adquirir-se per a aconseguir un sistema funcional. S'analitzaran les diferents constel·lacions determinant si és millor utilitzar un únic sistema com podria ser el GPS o el Galileu o si seria més eficient utilitzar la combinació de diferents constel·lacions de satèl·lits. El projecte es realitza sota la supervisió i suport dels membres del CDEI-UPC amb els quals es treballarà conjuntament per a definir i aconseguir els reptes proposats. Una vegada determinat quals són els components necessaris, es formalitzaran reunions amb diferents proveïdors de sistemes GNSS per a triar el sistema que compleixi amb el major nombre d'especificacions i objectius que es proposen durant el treball i es testessin els sistemes triats per a així prendre decisions basats en les dades reals comprades amb teòrics proporcionats pels fabricants. Per últim, s'analitzarà la viabilitat de la integració del sistema triat en el robot mitjançant l'ús del llenguatge ROS per a així en les següents fases del projecte dur a terme la integració física del sistema, El presente trabajo de fin de grado evalúa los diferentes tipos sistemas GNSS determinando los componentes esenciales que deben adquirirse para conseguir un sistema funcional. Se analizarán las diferentes constelaciones determinando si es mejor utilizar un único sistema como podría ser el GPS o el Galileo o si sería más eficiente utilizar la combinación de diferentes constelaciones de satélites. El proyecto se realiza bajo la supervisión y soporte de los miembros del CDEI-UPC con los cuales se trabajará conjuntamente para definir y conseguir los retos propuestos. Una vez determinado cuales son los componentes necesarios, se formalizarán reuniones con diferentes proveedores de sistemas GNSS para escoger el sistema que cumpla con el mayor número de especificaciones y objetivos que se proponen durante el trabajo y se testearan los sistemas escogidos para así tomar decisiones basados en los datos reales comprados con los teóricos proporcionados por los fabricantes. Por último, se analizará la viabilidad de la integración del sistema escogido en el robot mediante el uso del sistema operativo ROS para así en las siguientes fases del proyecto llevar a cabo la integración física del sistema, This thesis evaluates the different types of GNSS systems by determining the essential components that must be acquired to achieve a functional system. The different constellations will be analysed to determine if it is better to use a single system such as GPS or Galileo or if it would be more efficient to use a combination of different satellite constellations. The project is carried out under the supervision and support of the members of the CDEI- UPC with whom I will work together to define and achieve the proposed challenges. Once the necessary components are determined, meetings will be formalized with different GNSS system providers to choose the system that meets the highest number of specifications and objectives proposed during the work, the chosen systems will be tested in order to make decisions based on the real data purchased with the theoretical data provided by the manufacturers. Finally, the feasibility of the integration of the chosen system in the robot will be analysed through the use of the ROS language to carry out the physical integration of the system in the following phases of the project.

This study was conducted with the goal of proposing alternative materials that would reduce the environmental impact of an existing design of a robot, using Life Cycle Assessment (LCA) techniques as well as Ashby diagrams. The design in question was of an autonomous agricultural robot, part of a project called agroMOBY. The general procedure of this thesis was to study the LCA of the then current design using the openLCA software and the Environmental Footprint (EF) database. Once that was done, a material selection process was conducted to replace the most environmentally harmful components, and the new options were then incorporated in the openLCA model to perform another LCA and assess them. The main limitations of the project came from the database, which was not very detailed and the inability to replace components such as electronics because their fabrication was not dependent on agroMOBY or batteries which were an intrinsic component of the design, thus these were not considered for substitution. The initial LCA showed that the main impact of the robot came from the galvanized steel and aluminum components, however, if recycling of aluminum was considered, only the steel parts remained as the most environmentally harmful ones. The material selection process tried to minimize the mass based on specific strength using galvanized steel as a reference point. Also, only those materials present in the EF database were considered. The process ended with three possible replacements for galvanized steel: stainless steel, epoxy + glass fiber and pine wood, but the first one was discarded due to its high environmental impact. Lastly, two alternative designs where proposed, one using wood for some internal parts and fiberglass for the frame and the other one with the same wooden parts but skipping the use of fiberglass as a cost reduction measure. The best balance between performance, reduction of environmental impact and cost, was found to be the option using pine wood, Este estudio se llevó a cabo con el objetivo de proponer materiales alternativos que reducirían el impacto ambiental de un diseño existente de un robot, utilizando técnicas de Análisis del Ciclo de Vida (ACV) y diagramas de Ashby. El diseño en cuestión era de un robot agrícola autónomo, parte de un proyecto llamado agroMOBY. El procedimiento general de este trabajo consistió en estudiar el ACV del diseño utilizando el software openLCA y la base de datos Environmental Footprint (EF). Una vez hecho esto, se llevó a cabo un proceso de selección de materiales para reemplazar los componentes más perjudiciales para el medio ambiente, y las nuevas opciones se incorporaron al modelo de openLCA para realizar otro ACV y evaluarlas. Las principales limitaciones del proyecto provenían de la base de datos, que no era muy detallada, y la incapacidad de reemplazar componentes como los electrónicos porque su fabricación no dependía de agroMOBY, o las baterías, que eran un componente intrínseco del diseño y, por lo tanto, no se consideraron para su sustitución. El ACV inicial mostró que el impacto del robot provenía principalmente de los componentes de acero galvanizado y aluminio, sin embargo, si se consideraba el reciclaje del aluminio, solo las partes de acero permanecían como las más perjudiciales para el medio ambiente. El proceso de selección de materiales intentó minimizar la masa basándose en la resistencia específica utilizando el acero galvanizado como punto de referencia. Además, solo se consideraron aquellos materiales presentes en la base de datos EF. El proceso concluyó con tres posibles substitutos para el acero galvanizado: acero inoxidable, epoxi + fibra de vidrio y madera de pino, pero se descartó el primero debido a su alto impacto ambiental. Por último, se propusieron dos diseños alternativos, uno que utilizaba madera para algunas partes internas y fibra de vidrio para la carcasa, y otro con las mismas piezas de madera, pero sin utilizar fibra de vidrio como medi, Aquest estudi es va realitzar amb l'objectiu de proposar materials alternatius que reduirien l'impacte ambiental d'un disseny existent d'un robot, utilitzant tècniques d'Anàlisi del Cicle de Vida (ACV) i diagrames d'Ashby. El disseny en qüestió era d'un robot agrícola autònom, part d'un projecte anomenat agroMOBY. El procediment general d'aquest treball consistia en estudiar l'ACV del disseny utilitzant el programari openLCA i la base de dades Environmental Footprint (EF). Un cop fet això, es va dur a terme un procés de selecció de materials per substituir els components més perjudicials per al medi ambient, i les noves opcions es van incorporar al model d'openLCA per realitzar un altre ACV i avaluar-les. Les principals limitacions del projecte provenien de la base de dades, que no era molt detallada, i la incapacitat de substituir components com els electrònics perquè la seva fabricació no depenia d’agroMOBY, o les bateries, que eren un component intrínsec del disseny i, per tant, no es van considerar per a la substitució. L'ACV inicial va mostrar que l'impacte del robot provenia principalment dels components d'acer galvanitzat i alumini, però si es tenia en compte el reciclatge de l'alumini, només les peces d'acer quedaven com les més perjudicials per al medi ambient. El procés de selecció de materials va intentar minimitzar la massa basant-se en la resistència específica utilitzant l'acer galvanitzat com a punt de referència. A més, només es van considerar aquells materials presents a la base de dades EF. El procés va concloure amb tres possibles substitucions per a l'acer galvanitzat: acer inoxidable, epoxi + fibra de vidre i fusta de pi, però es va descartar el primer a causa del seu alt impacte ambiental. Finalment, es van proposar dos dissenys alternatius, un que utilitzava fusta per a algunes peces internes i fibra de vidre per a la carcassa, i un altre amb les mateixes peces de fusta però sense utilitzar fibra de vidre com a mesura de reducció de costos. El

El treball ha estat dissenyat per comparar l’impacte ambiental que tenen un robot agrícola autònom i el seu equivalent amb sensors fixes, intentant demostrar que l’alternativa del robot és més viable a nivell ambiental. Amb un primer pas de recerca d’informació sobre la situació actual, la informació proporcionada per l’equip del CDEI sobre el robot i buscant informació addicional sobre sensors fixes i les seves característiques, s’han elaborat dos Anàlisis del Cicle de Vida amb el software obert OpenLCA, un pel robot i l’altre pels sensors. Aquests dos resultats s’ha comparat mitjançant gràfics per veure si la implementació del robot és ambientalment viable o no. Finalment, s’ha conclòs que la solució proposada del robot agrícola autònom és millor enfront dels sensors fixes, recomanant l’ús daquests en projectes similars, El trabajo ha sido diseñado para comparar el impacto ambiental que tienen un robot agrícola autónomo y su equivalente con sensores fijos, intentando demostrar que la alternativa del robot es más viable a nivel ambiental. Con un primer paso de investigación sobre la situación actual, la información proporcionada por el equipo del CDEI sobre el robot y buscando información adicional sobre sensores fijos y sus características, se han elaborado dos Análisis del Ciclo de Vida con el software abierto OpenLCA, uno para el robot y el otro para los sensores. Estos dos resultados se han comparado mediante gráficos para ver si la implementación del robot es ambientalmente viable o no. Finalmente, se ha concluido que la solución propuesta del robot agrícola autónomo es mejor enfrente de los sensores fijos, recomendando el uso de este en proyectos similares, The project has been designed to compare the environmental impact of an au tonomous agricultural robot and its equivalent with fixed sensors, aiming to demonstrate that the robot alternative is more environmentally viable. With an initial research step on the current situation, information provided by the CDEI team about the robot, and seeking additional information about fixed sensors and their characteristics, two Life Cycle Analysis have been developed using the open -source software OpenLCA, one for the robot and the other for the sensors. These two results have been compared using graphics to prove if the implementation of the robot is environmentally viable or not. Finally, it has been concluded that the proposed solution of the autonomous agricultural robot is better compared to the alternative of fixed sensors, recommending its use in similar projects

In the present paper the comparison of dimensional accuracy and form errors of FFF (Fused Filament Fabrication) 3D printed spur gears obtained in two different polymeric materials (PLA and Nylon-PA6) is presented. Two types of gears were designed and printed, having different module and teeth number. First, the gear modelling process is presented. The printing parameters were defined for both materials. Then, the measuring processes were described. Using the method of the sector span, the base circular thickness and the base pitch of the gears were determined. Additionally, the root and tip diameters were measured, and their roundness and concentricity errors were determined. The analysis of the results shows that, in general, PLA allows obtaining better dimensional accuracy than Nylon. Nylon parts, which were obtained with lower infill ratio than PLA parts showed lower from errors., Peer Reviewed, Postprint (published version)

La etapa de diseño conceptual en el desarrollo de un producto determina de manera significativa su alcance, durabilidad, mantenibilidad y costos asociados. Esta etapa se caracteriza por un alto nivel de subjetividad y creatividad. Dentro de las subetapas del diseño conceptual, la modelación funcional resulta esencial para visualizar las futuras estructuras funcionales del producto. El desarrollo de herramientas que permitan mostrar de manera gráfica las funciones e interrelaciones en las etapas primarias del proceso de diseño, facilitarán de manera efectiva la toma de decisiones. Este artículo muestra el desarrollo de un sistema informático orientado a la modelación funcional del diseño de productos, caracterizado por la disponibilidad de datos y una interfaz amigable, lo que favorece la toma de decisiones en este proceso. La función principal de esta herramienta es asistir al diseñador en el establecimiento de las funciones predeterminadas para la creación de los esquemas o diagramas funcionales. Se utilizó el lenguaje de programación Java y para los diseños de reportes, el sistema informático iReport, unido a la librería JasperReport, así como el SQLite para la Gestión de la Base de Datos. El sistema es multiplataforma y los resultados obtenidos son satisfactorios., Se agradece el apoyo del Centro de Estudios CAD/CAM, a la Facultad de Informática Matemática de la Universidad de Holguín; y al Departamento de Ingeniería Mecánica de la Escola Tècnica Superior d’Enginyers Industrials (ETSEIB) de la Universitat Politècnica de Catalunya en Barcelona (España), en la realización de la investigación conjunta., Postprint (published version)

The purpose of this study is to examine the effects of using a gamification tool as a new teaching strategy. Specifically, Kahoot! is evaluated as a tool for enhancing student learning. We test the tool empirically in a university class setting in an engineering degree, namely as part of the laboratory sessions of the subject Mechanism and Machine Theory during two consecutive academic years. The students were randomly divided into three different groups (control group, gamification group and writing group) and their results were evaluated depending on the learning method applied during the class. In terms of gamification, this project introduces real-time feedback to stimulate the interest of students and help them use the typical tools and methodologies of game-based learning. The analysis of their performance in the laboratory exam shows significant differences between the group that used gamification and the groups that did not. The study concludes that gamebased elements and competitive activities enhanced student performance and recommend their use in educational environments to support the learning process., Peer Reviewed, Postprint (published version)

En este trabajo se analiza si los recursos didácticos utilizados durante el confinamiento, debido al Covid-19, han representado una innovación docente para los diferentes grupos del DEM de la UPC. Para ello se han utilizado dos encuestas: en la primera, se ha preguntado por las herramientas utilizadas, las dificultades encontradas y el interés en participar en una jornada para compartir experiencias. En la segunda, se ha preguntado por la utilización de las herramientas en cuatro períodos: antes y durante el confinamiento, a la vuelta y en la actualidad. Las conclusiones son que el uso de las distintas herramientas tuvo su punto álgido durante el confinamiento; actualmente, estas herramientas se utilizan más y se aprovechan mejor sus posibilidades puesto que la percepción que se tiene de ellas ha mejorado. Estos resultados indican que los recursos utilizados han servido para mejorar e innovar en algunos aspectos de la docencia del DEM., Peer Reviewed, Postprint (published version)

de impresión 3D por impresión directa de tinta o direct ink writing (DIW), asistida por pulsos de corriente, con la intención de mejorar la extrusión de la pasta cerámica. Se parte de una impresora Dual Paste Extruder de BCN 3D y de la necesidad de mejorar la fluidez de las tintas cerámicas a través de su extrusor. El diseño se realiza de acuerdo con la metodología de diseño de máquinas propuesta por Riba, que se compone de cuatro fases: definición del producto, diseño conceptual, diseño de materialización y diseño de detalle. Se obtiene un conjunto de propuestas de diseño de unidad extrusora que son evaluados para la selección del diseño de la unidad considerado más adecuado. Todas las propuestas consideran la utilización de un sonotrodo, que es el encargado de introducir las vibraciones deseadas para facilitar la extrusión de la tinta cerámica. Se ha fabricado un prototipo con los diferentes elementos diseñados para dicha unidad extrusora, como son: la jeringa, la boquilla, el sonotrodo, el módulo de soporte, etc. Está previsto realizar la puesta a punto y el ensayo del prototipo., Peer Reviewed, Postprint (published version)

In order to satisfy the power demand in the electrical grid, hydraulic turbine units frequently work under off-design operation conditions and pass through transient events. These operation conditions can lead to high vibration amplitudes in the turbine runners, decreasing their useful life, and in some cases to premature failures. To determine and to understand the behaviour of the fluid damping is a relevant topic, because this parameter limits the maximum amplitude in resonance conditions. The runner of some types of turbines, such as reversible pump-turbine and high head Francis turbine, can be modelled as a disk-like structure, due to their similar mode shapes. Because of this, in this work, the fluid damping of a vibrating disk was studied. The disk was submerged in water and was put in a resonant state at different vibration amplitudes. Moreover, this structure was excited at different distances to a rigid surface, in order to analyse the effects of the distance between the runner and the casing. The main effects on the fluid damping were determined and characterized, showing a dependency of the fluid damping ratio on the different parameters., Peer Reviewed, Postprint (published version)

En la actualidad el principal problema de las industrias cubanas dedicadas a la fundición es la baja calidad en la obtención de las piezas fundidas. La calidad de las piezas depende de muchos factores y estos pueden influir negativamente en la calidad de las piezas que se desea obtener para garantizar las propiedades mecánicas consideradas y para cumplir con su destino de servicio. Debido al elevado costo de la fabricación de las piezas fundidas, es necesario la utilización de herramientas computacionales que permitan a los ingenieros, asegurar a priori, la calidad de las mismas. En este trabajo se muestran los resultados de la aplicación del método de los elementos finitos para el análisis de las probetas experimentales de aleaciones de hierro gris. Se describen los comportamientos en las etapas de llenado del molde y de la solidificación del material. Los resultados indican que, con las condiciones iniciales de cálculo realizadas, se obtienen parámetros adecuados de comportamiento, pero que pueden ser mejorados en sucesivas evaluaciones, Peer Reviewed, Postprint (published version)

Mixed-position kinematic synthesis is used to not only reach a certain number of precision positions, but also impose certain instantaneous motion conditions at those positions. In the traditional approach, one end-effector twist is defined at each precision position in order to achieve better guidance of the end-effector along a desired trajectory. For one-degree-of-freedom linkages, that suffices to fully specify the trajectory locally. However, for systems with a higher number of degrees of freedom, such as robotic systems, it is possible to specify a complete higher-dimensional subspace of potential twists at particular positions. In this work, we focus on the 3R serial chain. We study the three-dimensional subspaces of twists that can be defined and set the mixed-position equations to synthesize the chain. The number and type of twist systems that a chain can generate depend on the topology of the chain; we find that the spatial 3R chain can generate seven different fully defined twist systems. Finally, examples of synthesis with several fully defined and partially defined twist spaces are presented. We show that it is possible to synthesize 3R chains for feasible subspaces of different types. This allows a complete definition of potential motions at particular positions, which could be used for the design of precise interaction with contact surfaces., Peer Reviewed, Postprint (author's final draft)

Conocer la temperatura de la descarga y carcasa de los compresores herméticos de refrigeración doméstica que operan en condiciones de clima tropical, permite garantizar el correcto funcionamiento y vida útil de estos equipos. Este artículo presenta los resultados de las pruebas en calorímetro a fluido secundario del comportamiento de la temperatura de la descarga y carcasa a compresores herméticos de tres fabricantes. Las pruebas se realizaron antes y después de la prueba de vida, a diferentes temperaturas ambientes, voltajes, con y sin subenfriamiento. Los resultados han demostrado que existen diferencias significativas entre los valores de temperatura de descarga y carcasa de los compresores herméticos, para el rango de temperatura ambiente estudiado. La necesaria búsqueda de una mayor eficiencia en los sistemas de refrigeración, conduce a que la información obtenida podría utilizarse en el estudio de mejoras para el diseño de compresores que se desempeñan en climas tropicales., Postprint (published version)

Este trabajo expone la síntesis, materialización y control de un mecanismo de Cruz de Malta. Se parte de la necesidad de disponer de una maqueta didáctica de dicho mecanismo con bajo coste y rápida disponibilidad. Se usa el proceso de diseño de mecanismos, se obtienen sus dimensiones funcionales y sus curvas cinemáticas se grafican con el programa GNU Octave. Se aplica el paradigma de diseño para la fabricación y el ensamblaje, aprovechando la disponibilidad de una impresora 3D. Las piezas móviles se han impreso en PLA de distintos colores y la bancada se ha fabricado en madera. La modelación de las piezas y ensambles, así como la simulación del funcionamiento del mecanismo se realiza mediante SolidWorks. La maqueta incluye un motor paso a paso y su funcionamiento es controlado con una placa Arduino Uno. Como resultado se obtiene una maqueta didáctica funcional y económica, satisfaciendo la necesidad antes expuesta., Peer Reviewed, Postprint (published version)

The alert situation due to Covid-19 caused traditional university teaching to go from face-to-face to on-line in less than a week. This article presents the experience and the measures adopted in this change of type of teaching in some subjects of the Barcelona School of Industrial Engineering of the UPC that depend on the Department of Mechanical Engineering (DEM). The subjects adopted different forms to face the new situation; those analyzed also made efforts to ensure quality teaching by developing new materials and adapting teaching and assessment systems. In some cases, it was decided to promote activities aimed at developing skills, emphasizing student self-management and, ultimately, promoting their active learning. Another aspect of this work is that it analyzes whether, really, the effort made during confinement has represented a teaching innovation in these subjects or has been just a mirage. For this, the results of two surveys carried out among the professors of the department in which they are asked about the tools they used, and still use, and their interest in sharing the experiences are presented. These results indicate that the resources used have served to improve and innovate in some aspects of DEM teaching., Peer Reviewed, Postprint (published version)

Un procés de fabricació correspon a un conjunt d'operacions necessàries per transformar una matèria primera en un producte acabat, complint amb unes especificacions donades., Peer Reviewed, Postprint (published version)

This study examines the effects of using a gamification tool as a teaching strategy. Specifically, Kahoot! is evaluated as a tool for enhancing student learning. The activities were part of the laboratory sessions of the subject Mechanism and Machine Theory during two consecutive academic years. We analyze the effect of a gamification learning system on both, students’ grades and motivation, in a course with a large number of students (n1 = 283 students, n2 = 306 students). The students were divided into three different groups (control group, gamification group and writing group) and their results were evaluated depending on the learning method applied during the class. In terms of gamification, this project introduces real-time feedback to stimulate the interest of students and help them use the typical tools and methodologies of game-based learning. The analysis of their performance in the laboratory exam shows significant differences between the group that used gamification and the groups that did not. The results suggest that gamification in engineering lab activities has a positive effect on students’ motivation and learning outcome. The study concludes that game-based elements and competitive activities enhanced student performance, Peer Reviewed, Postprint (published version)

The equations that appear in the formulation of finite-position synthesis problems tend to increase their complexity and become quite large when solving for multiple-joint systems. In this work, we create a new set of equations that are suited to find all solutions for very large synthesis problems, targeting interval branch-and-cut algorithms. We obtain a system of equations in which all the variables are naturally bounded. Here we present the formulation and preliminary results, while its application to interval analysis is still a work in progress., Peer Reviewed, Postprint (published version)

© 2022. This manuscript version is made available under the CC-BY-NC-ND 4.0 license https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0, This article focuses on the Mixed-Model Assembly Line Balancing single-target problem of type 2 with single-sided linear assembly line configurations, which is common in the industrial environment of small and medium-sized enterprises (SMEs). The main objective is to achieve Algorithmic Transparency (AT) when using Genetic Algorithms for the resolution of balancing operation times. This is done by means of a new matrix methodology that requires working with product functionalities instead of product references. The achieved AT makes it easier for process engineers to interpret the obtained solutions using Genetic Algorithms and the factors that influence decisions made by algorithms, thereby helping in the later decision-making process. Additionally, through the proposed new matrix methodology, the computational cost is reduced with respect to the stand-alone use of Genetic Algorithms. The AT produced using the new matrix methodology is validated through its application in an industry-based paradigmatic example., Peer Reviewed, Postprint (published version)

This report has been performed in a 3d printer BCN3D+ adapted to print ceramic components. The objective of this analysis is to evaluate the maximum vibration induced by the movement of the carriage while printing in terms of displacement error in the x, y and z printer coordinates., This analysis has been performed in a 3d printer type BCN3D+ (2016) serial number 01.161111.1375, modified to adapt ceramic print heads (Figure 1). The objective is to determine the error in the position of the print head during printing, in the x, y and z axis, induced by mechanical vibrations caused by the carriage motion, Peer Reviewed, Postprint (published version)

Quaternions are a type of hypercomplex numbers. Unit quaternions, which describe rotations, were called versors by Hamilton. The concept of versor can be generalized as the product of invertible vectors in the Clifford algebra. Clifford algebras are also named geometric algebras, when referring to the subset of nondegenerate Clifford algebras. Quaternions are four-dimensional elements that form an algebra. Unit quaternions are used to express three-dimensional rotations in a compact way, and their algebraic structure allows performing all related operations, such as composition of rotations, inverse rotations, and action of a rotation on a geometric object, Peer Reviewed, Postprint (published version)

Este trabajo expone las medidas adoptadas en el cambio de docencia presencial a no presencial en las asignaturas de Teoría de Máquinas y Mecanismos y Vibraciones Mecánicas en la Escuela Técnica Superior de Ingeniería Industrial de Barcelona. Se mantuvo el horario habitual de las clases de los diferentes grupos, pero la primera parte de la clase estaba dedicada a que el alumnado visualizara y comprendiera vídeos de teoría o problemas y la segunda parte, en directo, a resolver dudas. El sistema de evaluación se mantuvo. El examen parcial de TMM consistió en un cuestionario secuencial síncrono de 10 preguntas multirespuesta y numéricas, no relacionadas entre ellas, y con variación aleatoria de parámetros. El examen final consistió en la resolución de tres problemas de forma secuencial, dos de corrección automática con variación de parámetros, y uno de corrección manual, con variaciones, que los alumnos debían entregar en el campus digital de la asignatura. El examen parcial de Vibraciones Mecánicas se substituyó por la resolución de dos ejercicios realizados en grupos de tres alumnos y el examen final mantuvo su formato habitual de cuestionario y problema. Una conclusión del trabajo que se presenta es que, a pesar de poner muchas dificultades para evitar la copia por parte del alumnado, la tasa de aprobados en ambas asignaturas fue muy superior a la media de los últimos años desde que se implantaron los nuevos planes de estudio., Peer Reviewed, Postprint (published version)

Este trabajo expone el diseño, la fabricación, la motorización y el control del funcionamiento de una maqueta de un mecanismo de retorno rápido de Withworth. En su diseño se ha utilizado el paradigma de diseño modular. En este caso, permite, utilizando una única bancada, montar módulos intercambiables y configurar tres variantes constructivas del mecanismo de manera rápida y fácil y garantizando la funcionabilidad de cada una de ellas. Para la construcción de la maqueta, se ha utilizado la tecnología de fabricación aditiva mediante el modelado por deposición fundida para la mayoría de las piezas. Las de mayores dimensiones se han obtenido por mecanizado por láser de metacrilato, lo que ha permitido una rápida disponibilidad de la maqueta con un moderado coste económico. La maqueta se acciona a través del uso de un motor paso a paso con un reductor planetario integrado, cuyo funcionamiento es controlado por una placa Arduino. La maqueta es parte del trabajo final de grado de uno de los autores y se utiliza como recurso didáctico de apoyo a la docencia en las asignaturas Teoría de Máquinas y Mecanismos y Proyecto II, ambas impartidas en el Grado de Ingeniería en Tecnologías Industriales de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería Industrial de Barcelona., Peer Reviewed, Postprint (published version)

En el presente trabajo se expone la metodología empleada en la asignatura Proyecto I del Grado en Ingeniería en Tecnologías Industriales (GITI) impartido en la Escuela Técnica Superior de Ingeniería Industrial de Barcelona (ETSEIB). En esta asignatura, los estudiantes pueden escoger entre diversas propuestas de temas para desarrollar un proyecto a lo largo de un cuatrimestre, en grupos de 16 alumnos. En este caso, se presenta el proyecto ofrecido por los departamentos de Ingeniería Mecánica y de Estadística e Investigación Operativa, titulado “¿Estamos midiendo bien las piezas que fabricamos?”, cuyo objetivo es la evaluación del sistema de medición empleado para medir el diámetro de un eje previamente mecanizado. La metodología para la realización de dicha evaluación consta de varias fases: a) Diseño de un utillaje para la fijación de las piezas y los instrumentos de medida, b) Fabricación del utillaje mediante impresión 3D, c) Medición de las piezas y d) Análisis estadístico de los resultados. Los estudiatnes trabajan en subgrupos de 4 personas, y realizan entregas parciales de su trabajo, que consisten en informes escritos y presentaciones orales, desarrollando tanto las competencias específicas de la asignatura como las transversales que se exigen en el citado grado. La metodología implica la vinculación de diversas disciplinas, como el Diseño, la Fabricación, la Metrología y la Estadística, para la resolución de la problemática planteada, aspecto que resulta de gran interés y motivación, tanto para los estudiantes como para el profesorado. Se considera que los resultados obtenidos con dicho proyecto son satisfactorios., Postprint (published version)

Electric vehicles are becoming more and more popular. One of the most promising possible solutions is one where a hybrid powertrain made up of a FC (Fuel Cell) and a battery is used. This type of vehicle offers great autonomy and high recharging speed, which makes them ideal for many industrial applications. In this work, three ways to build a hybrid power-train are presented and compared. To illustrate this, the case of an industrial robot designed to move loads within a fully automated factory is used. The analysis and comparison are carried out through different objective criteria that indicate the power-train performance in different battery charge levels. The hybrid configurations are tested using real power profiles of the industrial robot. Finally, simulation results show the performance of each hybrid configuration in terms of hydrogen consumption, battery and FC degradation, and dc bus voltage and current regulation., Peer Reviewed, Postprint (published version)

En la síntesis de mecanismos, habitualmente se parte de un mecanismo de barras y pares cinemáticos de clase V en el que se introducen algunas modificaciones. Una de las posibles modificaciones consiste en sustituir una de las barras por dos sólidos unidos mediante un par prismático y un mecanismo leva-palpador. Así se convierte la barra original en una “barra” de longitud variable controlada por los perfiles de la leva y el palpador. Mediante esta estrategia se diseñan mecanismos que permiten optimizar trayectorias convirtiendo mecanismos de barras en mecanismos combinados de barra y levas. En el trabajo que se presenta se analiza un mecanismo construido mediante esta técnica. Se realiza un análisis cinemático analítico para distintas sustituciones de barras y distintos perfiles de la leva. Para todas las opciones estudiadas se calculan los índices de prestaciones clásicos del mecanismo: relación de transmisión y ángulo de presión en la leva., Peer Reviewed, Postprint (published version)

Este trabajo expone el diseño de un dispositivo para controlar el funcionamiento de una maqueta de un mecanismo de retorno rápido de Withworth, previamente diseñado, y la instrumentación para registrar información sobre su cinemática. El trabajo tiene dos objetivos: el primero, disponer de un recurso didáctico a utilizar en prácticas docentes relacionadas con el estudio de mecanismos y máquinas y, el segundo, proponer un modelo basado en el uso de coordenadas naturales para el estudio cinemático del mecanismo, simularlo y verificar experimentalmente la bondad del modelo utilizando los datos registrados durante el funcionamiento de la maqueta. La metodología que se expone en el trabajo se aplica en un curso del Máster Universitario en Ingeniería de Sistemas Automáticos y Electrónica Industrial (MUESAEI) impartido en la Universitat Politècnica de Catalanuya (UPC), donde los alumnos no necesariamente tienen una formación mecánica, logrando ser capaces de modelar y simular sistemas mecánicos. Por otro lado, dicha metodología pretende utilizarce en otras asignaturas del ámbito de la cinemática y dinámica de máquinas tanto en estudios de grado como de posgrado en distintas sedes académicas de la UPC. En la maqueta, la velocidad de giro del piñón de entrada se controla mediante un controlador pwm -de modulación por ancho de pulsos-, se utiliza un transitor de efecto Hall para medir la velocidad de giro del piñón (la que se muestra en una pantalla lcd) y el ángulo de orientación de la colisa -elemento considerado de salida- se obtiene mediante un potenciómetro unido rigídamente a un extremo de dicho sólido. Los datos de orientación de la colisa se registran mediante un conversor analógico-digital (A/D) de una placa Arduino Uno, la cual también se utiliza para controlar, mediante pwm, la velocidad de giro del motor-reductor colocado en la maqueta., Peer Reviewed, Postprint (published version)

This article shows the design of a device to automatize an Ambu Spur II manual respirator. The aim of this compassionate medicine device is to provide an emergency alternative to conventional electric respirators—which are in much shortage—during the present COVID-19 pandemic. To develop the device, the classical method of product design based on concurrent engineering has been employed. First, the specifications of the machine have been determined, including the function determining the air volume provided at every moment of the breathing cycle; second, an adequate compression mechanism has been designed; third, the control circuit of the motor has been determined, which can be operated via a touchscreen and which includes sensor feedback; fourth, the device has been materialized with readily available materials and market components, mostly of low cost; and fifth, the machine has been successfully tested, complying with sanitary regulations and operating within desirable ranges. The device has been already manufactured to supply respirators to several hospitals around the Catalan Autonomous Community in Spain, but can also be replicated in developing countries such as Ecuador., Peer Reviewed, Objectius de Desenvolupament Sostenible::3 - Salut i Benestar, Postprint (author's final draft)

The need for an energy transition is nowadays undeniable. Climate change, fossil fuel depletion and economic vulnerability are some of the main drivers of the model change. Therefore, it is necessary to promote local energy generation in order to improve a renewable energy transition. This paper presents the design, installation and performance of an Underwater Turbine Generator prototype with a gravitational vortex and siphon. The development of the prototype was done in five stages: contextualization, specifications, conceptualization, detail design and manufacturing. The result of this research is an appropriate, compact and low-cost prototype with a power range of 2 to 10 kW and head of 0.8 to 3 m. According to field measurements, the efficiency of a 7.5 kW generator for heads differences larger than 0.8 m is 37%. This type of design can be reproduced in another context in order to promote the decentralized generation and sustainable growth between the territory and its resources., Peer Reviewed, Objectius de Desenvolupament Sostenible::7 - Energia Assequible i No Contaminant, Postprint (published version)

This work presents a model for predicting the specific energy consumption (SEC) of HSM of AISI 316L, using an ANN (Artificial Neural Network). The characteristics of material-cutting power and influence of the cutting parameters on the material-cutting energy are both taken into account in the model. The case study indicates that the ANN can be used to predict the SEC of HSM (High Speed Machining) of AISI 316L conveniently under various machining conditions. Introduction With the soar of the energy value and environmental problems is becoming more and more severe, the energy efficiency of manufacturing is becoming the focus of academia and industry gradually. The machining systems that mainly consist of machine tools are numerous and used in a wide range in industries., Postprint (published version)

This study proposes an algorithm to construct back-and-forth motion profiles to reduce residual vibrations of 1-dof linear oscillatory systems, driven through a transmission chain made up of a 1-dof linkage mechanism. This set can be advantageous for high transmission ratios, when multistage drive trains are discouraged to prevent a build-up of backlash nonlinearities. We assume that the mechanism: i) is moved by a conventional electric actuator and, ii) is working through a dead point configuration. The solution focuses on the continuity degree Cn of the motion profile to guarantee its feasibility by means of the mentioned actuators. We aim to provide an algorithm to design these profiles. The development meshes several conclusions from other studies: the classical strategies of residual vibration reduction together with an analytical solution, with regard to Cn, of the inverse kinematic problem at a dead point configuration. The development includes an analytical approach to some methods of residual vibration reduction, in addition to numerical simulations. Finally, we present experimental results on a slider-crank mechanism test bed, with a pendulum acting as the oscillatory system., Peer Reviewed, Postprint (published version)

This article presents a numerical method for the inverse kinematics of serial chains by utilizing dual quaternion formulation of the robot kinematics within a converging paths algorithm. The method is inspired by iterative techniques such as FABRIK, however adding information on the kinematics of the chain to be solved. The method has been tested with 2R, planar 3R and spatial 3R robots. Future work includes optimizing the method to compare with other fast numeric algorithms for inverse kinematics., Peer Reviewed, Postprint (author's final draft)