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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARÍA DE INVESTIGACIÓN Y POSGRADO

PROGRAMA INSTITUCIONAL DE

DOCTORADO EN INGENIERÍA DE SISTEMAS ROBÓTICOS Y MECATRÓNICOS

1 Plan de Estudios Doctorado en Ingeniería de Sistemas Robóticos y Mecatrónicos

1. PLAN DE ESTUDIOS DOCTORADO EN INGENIERÍA DE SISTEMAS

ROBÓTICOS Y MECATRÓNICOS 2017

El Programa de Doctorado en Ingeniería en Sistemas Robóticos y Mecatrónicos tiene una orientación de tipo científica, con un marcado interés en generar productos con un fuerte componente de desarrollo tecnológico a partir, precisamente, de los resultados de la investigación científica. El Programa de Doctorado en Ingeniería en Sistemas Robóticos y Mecatrónicos es de tipo Multisede, con una sede principal y dos alternas, lo cual le da al Programa mayor flexibilidad curricular y la oportunidad de alcanzar una mayor cobertura, se tienen estudiantes y profesores distribuidos en tres sedes, lo que le permite a los estudiantes realizar sus estudios y trabajo de Tesis doctoral en la sede de su interés.

Las Unidades Académicas del Instituto Politécnico Nacional que participan como Sedes del Programa Doctoral son las siguientes:

Centro de Innovación y Desarrollo Tecnológico en Cómputo, CIDETEC, Cd. de México.

Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, ESIME-Azcapotzalco, Cd. de México.

Unidad Profesional Interdisciplinaria en Ingeniería y Tecnologías Avanzadas, UPIITA Ciudad de

México.

El Plan de Estudios del Programa de Doctorado en Ingeniería en Sistemas Robóticos y Mecatrónicos se sustenta en el análisis de pertinencia que se realiza cada año a partir de las tendencias del mercado laboral, el diagnostico socio económico del sector productivo del país y el estado del arte en los campos del conocimiento, que justifica la viabilidad del programa.

En conclusión, del análisis de pertinencia realizado, se evidencia que el continuo y rápido avance del conocimiento científico-tecnológico en el campo de la mecatrónica y la integración de herramientas tecnológicas (redes industriales, sensores inteligentes, monitorización remota, robots autónomos, control multivariable, supervisión, modelado y simulación, diseño óptimo, cómputo suave, inteligencia artificial) que se ha experimentado en las dos últimas décadas en diferentes sectores, hace necesario el desarrollo de un programa de estudios de doctorado de calidad, que contemple como objetivo fundamental “ Formar investigadores de alta capacidad y competencia, cualificados para la innovación y la generación de conocimientos, capaces de liderar la actividad de investigación y desarrollo de nuevas tecnologías en nuestro país en el campo de la Robótica y la Mecatrónica”.

El estudio de pertinencia y campo ocupacional, se presenta en un anexo a este documento.





La necesidad de la industria a nivel nacional e internacional de integrar la investigación científica en el desarrollo de sus procesos de produccion cada vez más complejos; la necesidad de los sectores productivos del país de desarrollar productos más eficientes reduciendo costos, protegiendo el medio ambiente y desarrollando tareas más eficacez; la necesidad de modernizar el sector agrícola, de industrializar el campo y los procesos de cultivo, de irrigación, de recolección, tecnificar áreas de vital importancia como la ganadería, la piscicultura, los invernaderos; la necesidad del sector Defensa de modernizarse y contar con personal capacitado para afrontar los retos que se presentan debido al continuo desarrollo tecnologico en áreas propias de seguridad y defensa, la continua busqueda por alcanzar autonomía en el manejo de la tecnología existente, la necesidad de formar investigadores que puedan asimular y adaptar los conocimientos derivados de las transferencias de tecnología; justifican plenamente la formación de profesionales que profundicen en el conocimiento científico en las áreas de robótica y mecatrónica que se proponen en este programa de doctorado.

El graduado de este programa será un profesional experto en el área de formación seleccionada, gestor y educador, cualificado para el desarrollo de proyectos en la industria, capaz de liderar la actividad de innovación e investigación aplicada, que permita la solución de problemas en el campo de la mecatrónica y que conduzcan al desarrollo tecnológico, económico y social de México y de Latino América. Podrá interactuar en proyectos de desarrollo tecnológico, grupos de investigación y dirigir la formación posgraduada de profesionales interdisciplinarios en Instituciones de Educación Superior y Centros de Investigación. El egresado de este programa estará en condiciones de ocupar puestos de liderazgo en el Sector Productivo e Industrial del país.

De acuerdo a lo aquí presentado, el programa de doctorado propuesto es pertinente en el ámbito local, regional, nacional e internacional, ya que su propósito esencial es la formación de capital humano de alto nivel académico e investigativo, comprometido con el proceso de construcción de una nueva sociedad mexicana, buscando la generación de conocimientos, metodologías y desarrollos científicos y tecnológicos avanzados, con el objeto de realizar la aplicación práctica de los mismos para lograr soluciones eficientes, innovadoras y pertinentes que contribuyan a resolver problemas de la sociedad, con énfasis particular en el estudio y solución de problemas en los campos de la robótica y la mecatrónica.

1.1. Justificación.

La robótica y la mecatrónica son, hoy en día, dos disciplinas con un nivel de madurez muy alto, principalmente en todos los países con alto desarrollo. No se puede poner en tela de juicio su potencial, aplicabilidad e impacto en la sociedad actual. Prácticamente en todas las casas, oficinas de trabajo, lugares de negocios, etcétera, se cuenta con algún dispositivo robotizado o mecatrónico que hace la vida más fácil al usuario, extiende las capacidades del ser humano, y lo libera de actividades engorrosas; en resumen, brinda una mejor calidad de vida. 1. En materia de robótica, los logros obtenidos permitirán, en unos cuantos años, que cada hogar cuente con al menos un robot que sea capaz de auxiliar a las amas de casa en muchas de sus labores domésticas. Estos son los llamados robots de servicio. Se trata de máquinas con capacidades





adecuadas para poder interactuar con los seres humanos, para atender algunas de sus necesidades, para auxiliar, por ejemplo, a una persona con una incapacidad, alimentarla o bañarla. En las fábricas, los robots cooperantes auxiliarán a los seres humanos a realizar las tareas difíciles, con menor riesgo y con una eficiencia y eficacia que no se pudieran lograr únicamente con grupos de personas. En materia de vigilancia y seguridad, sistemas autónomos constituidos por grupos de robots aéreos, submarinos y terrestres podrán monitorear los accesos, las acciones y demás actividades que pudieran ocurrir en espacios cerrados y abiertos. 2. En cuanto a la mecatrónica, entendiendo a ésta como la intersección de las disciplinas de la mecánica, electrónica y control, se ha convertido en un elemento indispensable en la sociedad actual. Tal es el desarrollo de refrigeradores, estufas, lavadoras, incluso ollas exprés inteligentes, cámaras, vehículos autónomos (drones y sistemas autónomos no tripulados), entre otros, son ya una realidad en muchos países, incluso en México. Sin embargo, la mayoría de estos dispositivos mecatrónicos se desarrollan en otros países y, por tanto, muy pocos diseños y patentes se obtienen en nuestro país. 3. La robótica y la mecatrónica, en muchos países son campos con avances notorios, a todos los niveles, desde el desarrollo de ciencia básica hasta la obtención de prototipos de aplicación industrial. Por lo que coadyuvan al desarrollo sustentable de estos países, así como a la creación y fortalecimiento de su industria. Por lo antes mencionado, constituyen un espacio de grandes oportunidades para el desarrollo científico y tecnológico, para la apertura de nuevos mercados y de nuevos negocios. Es importante destacar que la creación de dispositivos robóticos y mecatrónicos que combinen tanto avances científicos como tecnológicos, es uno de los principales quehaceres de universidades en países que cuentan con una industria fortalecida. 4. En nuestro país, la robótica y a mecatrónica han experimentado avances interesantes, sin embargo, la mayoría de estos avances se han dado de una forma inconexa, los avances científicos básicos y de desarrollo de patentes se han dado por separado. Por ello, poca aplicación han encontrado en la problemática relacionada planteada por la sociedad. La industria mexicana sigue siendo una industria maquiladora y no generadora de desarrollos tecnológicos, no se produce aquí ni siquiera la maquinaria necesaria para apoyar el desarrollo de sectores muy productivos en el país, como el automotriz, el desarrollo de componentes electrónicos, o emergente como el aeronáutico, o la explotación petrolera. 5. El Instituto Politécnico Nacional se caracteriza no solo por formar individuos competentes en los tres niveles educativos: medio superior, superior y posgrado; se distingue también por impulsar la investigación básica y aplicada. En materia de robótica y mecatrónica, un gran número de personas, entre investigadores, docentes, técnicos y estudiantes trabajan arduamente en el desarrollo de nuevas metodologías, y en el diseño, construcción y puesta en operación de dispositivos mecatrónicos y robóticos. La mayoría de estos desarrollos tienen su culminación en la escritura de trabajos en revistas, libros y congresos, así como en la participación en concursos y competencias. Muchos de estos trabajos han sido publicados, varios prototipos de competencia también han





obtenido premios; pero pocos son, sin embargo, los desarrollos orientados al registro de patentes y, más aún, a la solución de problemas planteados por los sectores público, privado y la sociedad misma. 6. El Instituto cuenta con una diversidad de programas que permiten formar a los cuerpos de individuos que demanda la sociedad. Aunque existen varios programas relacionados con las temáticas de la robótica y la mecatrónica, no existe un programa de doctorado que, de manera directa, se avoquen a estos campos tan importantes, como se puede verificar en el Anexo A. Es por eso que en este documento se describe una propuesta para la puesta en operación de un programa de doctorado en ingeniería en sistemas robóticos y mecatrónicos. La característica más importante de la propuesta es que, a diferencia con los otros programas vigentes, el aquí planteado aunque es un doctorado con orientación científica tiene la intensión de volcar ese conocimiento obtenido hacia la solución de problemas planteados por los sectores público y privado. Con esta orientación se espera que este programa brinde la oportunidad de realizar una vinculación efectiva con estos sectores; pretende también relacionar todos los niveles de desarrollo científico y tecnológico, lo que se traduciría en una eventual comercialización de los productos desarrollados. 7. Adicionalmente, este programa ofrece una alternativa de excelencia para la formación de profesionales que hasta ahora viajan al extranjero buscando programas con el perfil que se ofrece en este doctorado, de igual forma ofrece una opción a profesionales de centro y sur América que ven frustrados sus deseos de formación, al no contar con la posibilidad de continuar estudios a nivel de doctorado en otros países, por limitaciones económicas y de idioma.

8. Simultáneamente, el programa quiere promover una significativa interrelación con la industria basado en que las líneas de generación de conocimiento que se han seleccionado, desde perspectivas que consultan los intereses locales, regionales y nacionales pero con rigor y perspectiva internacional. Se espera que a través de trabajos de desarrollo tecnológico e investigación aplicada se creen y fortalezcan los lazos de cooperación con instituciones de prestigio tanto a nivel nacional como internacional.

1.2. Objetivos y Metas.

El programa de Doctorado en Ingeniería en sistemas Robóticos y Mecatrónicos tiene una orientación científica, con el objetivo de preparar al alumno, proporcionándole una formación académica de alto nivel para la generación de conocimientos originales, por medio de la investigación y su aplicación innovadora en la solución de problemas, en el campo de los sistemas mecatrónicos y la robótica, integrando conocimientos de manufactura, diseño, control, inteligencia artificial, mecánica, electrónica, computación, entre otros; capacitándolo para preparar y dirigir investigadores o grupos de investigación, o para ingresar al sector productivo con el fin de innovar en los procesos de fabricación o en el desarrollo tecnológico de nuevos productos.





Por lo tanto, las metas que particularizan el programa se evidencian principalmente en: 1. Contribuir, mediante la aplicación de nuevos esquemas de enseñanza, a la formación de

profesionales capaces de enfrentar los problemas de una renovación tecnológica, basándose en el proceso de desarrollo científico y tecnológico a través de la investigación.

2. El desarrollo en sus egresados de competencias que permiten elevar el nivel de competitividad, productividad, calidad y avance de la ciencia en distintas aplicaciones de la robótica y la mecatrónica en el país.

3. La formación de expertos con capacidad para la asimilación, adaptación y desarrollo de nuevas tecnologías en las áreas que involucran la robótica y la mecatrónica, con aplicación directa a las necesidades del país en los diferentes sectores.

4. La formación de investigadores específicamente involucrados con la innovación tecnológica, a partir de los conocimientos que soportan la robótica y la mecatrónica.

5. La formación de expertos, capaces de emprender proyectos de investigación, con participación en el interior de un grupo de investigación, para solucionar problemas específicos en los sectores ya mencionados.

6. La formación de competencias específicas en el área tecnológica, que permitan a los egresados del programa desempeñarse en diferentes tipos de empresas o crear la suya propia, donde su actividad en el campo de la Robótica y la Mecatrónica los lleve a realizar desarrollo tecnológico a partir de los conocimientos generados en su investigación científica.

1.3. Perfil de Ingreso

Dada la naturaleza del programa, los aspirantes a ingresar deben poseer ciertas características que le permitan culminar con éxito su programa doctoral, las más relevantes son:

El aspirante al Programa de Doctorado debe contar con sólidos conocimientos en el campo de la ingeniería y las ciencias físico matemáticas, con gran disposición para aprender los conceptos y las herramientas tecnológicas asociadas con la robótica y la mecatrónica, con vocación para el trabajo en equipo e inclinado hacia el análisis y la producción de resultados efectivos. Es conveniente que el aspirante posea conocimientos previos especializados en automatización, diseño mecánico, electrónica, robótica, control o áreas afines.

Debe a su vez demostrar en su historial académico la capacidad suficiente para la finalización de sus estudios en los tiempos reglamentarios. Mostrar hábitos personales capaces de ayudarle en su desempeño profesional tales como proactividad, trabajo en grupo y disciplina académica.





Adicionalmente, mostrar un interés definido sobre una de las áreas académicas, o líneas de generación y aplicación del conocimiento, LGAC con las que cuenta el programa de doctorado.

Debe poseer conocimientos del idioma inglés, principalmente en las cuatro habilidades básicas que son comprensión de lectura, producción escrita, comprensión auditiva y producción oral, acreditados respecto a una institución reconocida.

Con disposición para dedicarse a sus estudios preferiblemente de Tiempo Completo, siguiendo

todos los lineamientos establecidos en la reglamentación vigente del Instituto Politécnico

Nacional.

1.4. Perfil de Egreso

El programa de Doctorado en Ingeniería en Sistemas Robóticos y Mecatrónicos plantea una

formación multi e interdisciplinaria, en la que se pretende conservar en todo momento una visión

sinérgica y holística que enriquezca las múltiples relaciones que se dan entre los distintos campos

que constituyen la Robótica y la Mecatrónica, permitiendo así el abordar al más alto nivel, los

problemas que plantea el desarrollo tecnológico de una amplia gama de sistemas. Este programa

de posgrado tiene por finalidad la formación de doctores del más alto nivel, preparados para dirigir

y desarrollar, en forma autónoma, proyectos de investigación científica y aplicada, orientados al

desarrollo tecnológico; cuyos resultados sean innovadores y constituyan un aporte sustancial en

esta área interdisciplinaria, para la comunidad nacional e internacional, por ello las características

que identifican a sus egresados son:

El egresado tendrá una formación científica sólida que le permita continuar una carrera científica con la capacidad de integrarse con equipos de trabajo afines e interdisciplinarios.

El egresado será capaz de desarrollar investigación original de alto nivel con orientación científica, vinculada a las ramas de la robótica y la mecatrónica.

El egresado desarrollará competencias que le permitirán elevar el nivel de competitividad, productividad, calidad y avance de la ciencia en distintas aplicaciones de la robótica y la mecatrónica en el país.

El egresado desarrollará la habilidad para apropiar tecnologías emergentes en las áreas que involucran la robótica y la mecatrónica, y proponer soluciones innovadoras.





El egresado será un experto, con capacidad para la asimilación y desarrollo de nuevas e innovadoras tecnologías, con aplicación directa a las necesidades del país en los diferentes sectores.

El egresado estará en capacidad de dirigir y coordinar proyectos de investigación, innovación y desarrollo tecnológico, los cuales deriven en la formación de recursos humanos, además de soluciones a problemas de impacto científico, tecnológico y social.

El egresado estará en capacidad de desempeñarse en diferentes tipos de instituciones académicas, industriales o empresas, o crear la suya propia, donde la actividad en el campo de la Robótica y la Mecatrónica sea realizar investigación, innovación y desarrollo tecnológico.

El egresado tendrá la capacidad de comunicar efectivamente en contextos académicos y profesionales el avance de nuevas e innovadoras tecnologías en el campo de la robótica y la mecatrónica.

1.5. Mapa Curricular 2018-2019

El Mapa Curricular presentado en este documento es el correspondiente al generado a partir del cambio del Reglamento de Estudios de Posgrado en 2017, el mapa Curricular anterior se puede observar en el documento Anexo Mapa Curricular 2014-2017. El Mapa Curricular del programa de doctorado en Ingeniería de Sistemas Robóticos y Mecatrónicos permite visualizar la congruencia de la propuesta de formación con el perfil de egreso, el diagnóstico socioeconómico y el estado del arte en los campos de conocimiento que justifican la pertinencia del programa. El Mapa Curricular del programa posee una estructura flexible, individualizada, centrada en la investigación, cuyo objetivo es preparar al estudiante para la generación de conocimiento y la obtención de productos científicos y tecnológicos a través del desarrollo de la investigación y su aplicación innovadora. El Programa de Doctorado en Ingeniería en Sistemas Robóticos y Mecatrónicos es de tipo Multisede, con una sede principal y dos alternas, todas las sedes siguen de igual forma los lineamientos del Mapa Curricular que se detalla en este apartado.

La modalidad en la que el programa es impartido es ESCOLARIZADA de tipo PRESENCIAL, de acuerdo a esto el Mapa Curricular ha sido previsto para que el estudiante desarrolle sus estudios de doctorado en un periodo de seis semestres académicos, sin embargo el Reglamento de Estudios de Posgrado del Instituto, indica que la duración del programa doctoral de un estudiante no podrá ser mayor a 48 meses (8 semestres académicos), por lo cual se considera que el estudiante defienda su





Trabajo de Tesis a partir del sexto semestre, y como plazo máximo podrá hacerlo en el octavo semestre.

El calendario académico es de tipo semestral, con ingreso semestral y por las características académicas del mismo es un programa preferiblemente de tiempo completo, sin embargo se ofrece la oportunidad a aspirantes que vengan del sector productivo y académico para que realicen sus estudios doctorales siempre y cuando su Tesis Doctoral esté relacionada con la solución de necesidades reales de su ámbito laboral. Estos estudiantes se consideran de tiempo parcial y la duración de su programa es máximo 60 meses, (10 semestres académicos).

El tiempo que el estudiante dedica a sus actividades académicas formales y complementarias es de

8 horas diarias, el semestre académico consta de 18 semanas, y el horario de las actividades académicas es definido en cada sede de acuerdo a la disposición de los recursos humanos e infraestructura. De acuerdo a lo establecido en el Reglamento de Estudios de Posgrado los planes de estudio se integran mediante unidades de aprendizaje teóricas, prácticas, teórico-prácticas, seminarios, estancias especiales de aprendizaje y actividades complementarias, con programación semestral; de tipo obligatorias u optativas. La asignación de créditos para Unidades de aprendizaje teóricas, prácticas, teórico- prácticas y Seminarios es de un crédito por cada 16 horas de trabajo al semestre. La asignación de créditos de las actividades complementarias, como las estancias de movilidad es de un crédito por cada 50 horas de trabajo y la asignación de créditos para la Tesis de Grado de Doctorado es de 108 créditos, una vez concluida. De tal forma que el Mapa Curricular del programa está conformado por 29 unidades de aprendizaje, de las cuales 5, que corresponde al 17%, son de carácter obligatorio; incluyendo los Seminarios de Tesis (14%) y 24 son unidades de aprendizaje optativas enmarcadas dentro del campo del conocimiento de las Líneas de Generación y Aplicación del Conocimiento, LGAC, que corresponden al 83%, como se observa en la gráfica de la Figura 1.

Figura 1. Distribución de las unidades de aprendizaje

Optativas 24

83%

Obligatorias Seminario 4

14%

ObligatoriaBásica 1

3%

Obligatorias5

17%

Unidades de Aprendizaje





Cada estudiante para obtener su grado de doctor debe cumplir con 138 créditos como mínimo y 164 créditos como máximo; que corresponden a 13 créditos por las unidades de aprendizaje obligatorias, Matemáticas para Sistemas Robóticos y Mecatrónicos (5 créditos) y los cuatro Seminario de Tesis (con 2 créditos cada uno), 15 por las tres unidades de aprendizaje optativas, de 2 a 28 créditos de acuerdo al tiempo que dure su estancia de investigación, (el mínimo tiempo son tres semanas y se le asignan 2 créditos, el máximo tiempo es dos semestres o sea 36 semanas y se le asignan 28 créditos) y 108 créditos para la Tesis de Grado. Una distribución de créditos promedio, para un estudiante que realice una estancia de un semestre académico, se observa en la gráfica de la Figura 2.

Figura 2. Distribución promedio de créditos obtenidos por un estudiante

Por lo tanto, el Mapa Curricular se basa en un sistema de créditos y se desarrolla fundamentalmente en dos etapas que enmarcan las diferentes actividades de formación de los estudiantes:

Etapa de Formación Doctoral

Esta etapa involucra los tres o cuatro primeros semestres, (dependiendo si el estudiante es de tiempo completo o de tiempo parcial), el estudiante fundamenta su formación como investigador a partir del apoyo de los Seminarios de Tesis, uno por semestre y el inició de su Trabajo de Tesis.

En esta etapa se inicia el Trabajo de Tesis con la Presentación del Tema de Tesis Doctoral que realiza el estudiante al terminar el primer semestre ante un Comité Evaluador y finaliza con la presentación de su Examen Predoctoral en tercero o cuarto semestre ante su Comité Tutorial. Adicionalmente, durante esta etapa se complementa la formación del estudiante con una unidad de aprendizaje obligatoria que cursa en primer semestre, Matemáticas para Sistemas Robóticos y Mecatrónicos, la cual le ofrece las herramientas necesarias para afrontar las problemáticas de ingeniería que aborda durante el desarrollo de su Trabajo de Tesis.

Estancias de investigación 14

9%

Optativas 1510%

Tesis de Grado 10872%

Obligatorias 139%

Distribución de Créditos





De igual forma, el estudiante cursa al menos tres unidades de aprendizaje optativas que son seleccionadas con apoyo del Tutor, el Director y su Comité Tutorial. Estas unidades de aprendizaje tienen como finalidad apoyar su formación en el área específica de su investigación, enmarcada en las LGAC involucradas en el desarrollo de su tema de Tesis Doctoral. Estas unidades de aprendizaje las puede tomar por flexibilidad dentro de otros programas y unidades académicas al interior del Instituto Politécnico Nacional o por movilidad en otras instituciones a nivel nacional e internacional, de acuerdo al análisis que su Director y su Comité Tutorial realicen. En esta etapa el estudiante cursa una asignatura obligatoria de 5 créditos, cuatro Seminarios de Tesis de 2 créditos cada uno y mínimo tres unidades de aprendizaje optativas que se le designen, de 5 créditos cada una, distribuidas como se observa en la parte de la estructura del Mapa Curricular correspondiente, presentada en la Figura 3.

Figura 3. Estructura del Mapa Curricular Etapa de Formación Doctoral

Etapa de Desarrollo de la Investigación

Esta etapa involucra los tres o cuatro últimos semestres, (dependiendo si el estudiante es de tiempo completo o de tiempo parcial), corresponde a la realización de la investigación a través de la unidad de aprendizaje Trabajo de Tesis, conducente al desarrollo de la Tesis Doctoral con el apoyo del Director de Tesis y el Comité Tutorial. Esta etapa concluye con la presentación de la Tesis de Grado ante el Jurado, actividad por la cual se le asignan 108 créditos al estudiante.

Para culminar exitosamente esta etapa el estudiante se apoya del trabajo realizado en la unidad de aprendizaje Trabajo de Tesis, la cual no tiene créditos pero si se considera calificación de la misma de tipo cualitativa y cuantitativa, a partir de un juicio emitido por los miembros del Comité Tutorial durante una sesión de evaluación al final de cada semestre, denominada Comité Tutorial, cuya nota APROBATORIA debe ser mayor a 8.0.

2C 2 S 2C 2 S 2C 2 S 2C 2 S

5C 4 T

5C 4 TP 5C 4 TP 5C 4 TP

Presentación de

Tema de Tesis

Formación para

la investigación

Formación

Básica

Formación en

áreas de contexto

de investigación

en la LGAC

Examén Predoctoral

Primer

Semestre

Segundo

Semestre

Tercer

Semestre

Cuarto

Semestre

CLAVE

U. A. Electiva

LGAC

CLAVE

U. A. Electiva

LGAC

13B6709

CLAVE

U. A. Electiva

LGAC

13B6711 13B6712

13B6710

Seminario de

Tesis I

Matemáticas

SRyM

Seminario de

Tesis II

Seminario de

Tesis III

Seminario de

Tesis IV

13B6713





El Comité Tutorial hace la revisión de tesis a partir de la presentación oral y un documento de Reporte de Tesis Doctoral por parte del estudiante, para determinar el estado de evolución del tema y considerar si es necesario realizar un ajuste en su cronograma de actividades o si el trabajo se ha desarrollada en el tiempo adecuado y terminará dentro del plazo establecido. Durante el sexto semestre el estudiante debe solicitar su Comisión Revisora, la cual está conformada por los mismos profesores que hacen parte de su Comité Tutorial, dado que ya conocen su trabajo de Tesis y pueden verificar si todas las recomendaciones realizadas durante las revisiones semestrales fueron atendidas. La Comisión Revisora determinará si el estudiante ha alcanzado los objetivos que planteó durante su propuesta, y ha obtenidos los productos necesarios para hacer la divulgación adecuada del conocimiento generado, de forma tal que esté preparado para realizar su Defensa de Tesis Doctoral.

La cantidad de créditos que el estudiante alcanza en esta etapa es variable y depende de cuánto tiempo dure realizando su Estancia de Investigación, la cual puede tener una duración mínima de 3 semanas con una asignación de 2 créditos y máxima de dos semestres académicos, (36 semanas) con una asignación de 28 créditos. La estructura del Mapa Curricular de esta etapa se presenta en la Figura 4.

Figura 4. Estructura del Mapa Curricular Etapa de Desarrollo de la Investigación

A continuación se hará una descripción de las unidades de aprendizaje que componen el Mapa Curricular:





Formación para la Investigación – Seminarios de Tesis. Los seminarios de tesis tienen como finalidad que el estudiante desarrolle las competencias y habilidades en el área investigativa necesarias para desarrollar su Tesis Doctoral. La descripción de cada seminario se presenta a continuación.

El contenido de cada una de las unidades de aprendizaje de Seminario de Tesis, está alineado con el Perfil del Egresado, al garantizar en el estudiante:

Seminario

de Tesis I

Durante este seminario al estudiante se le dan las herramientas necesarias en Metodología de Investigación Científica para realizar la definición de su Trabajo de Tesis Doctoral y con el apoyo de su Tutor debe preparar su Protocolo de Tesis y realizar la defensa del mismo ante su Comité Evaluador, para en caso de ser aprobado realizar su registro de Tema de Tesis Doctoral.

Seminario

de Tesis II

Este seminario está orientado a dar a conocer al estudiante las políticas de gestión y administración de proyectos de desarrollo tecnológico e innovación y protección de derechos de propiedad intelectual, dado que una parte de su formación implica que conozca los procedimientos y requisitos necesarios para desarrollar tecnología y lograr su protección a través de figuras como patentes, modelos de utilidad, diseños industriales, registro de software, entre otras. Adicionalmente, es propósito del programa formar doctores, capaces de participar en los procesos de gestión de proyectos tecnológicos desde la perspectiva de los centros educativos, de investigación y de la industria, a través del dominio de la información científica, tecnológica, financiera, jurídica, normativa y de mercado.

Seminario

de Tesis III

A partir de este seminario el estudiante debe preparar su documento para realizar su Examen Predoctoral, donde presenta su tema de tesis, la metodología que se ha planteado para lograr los objetivos y metas establecidas en su propuesta doctoral y presentará los conocimientos que sobre el tema ha adquirido y los avances en el desarrollo de su tema de investigación.

Seminario

de Tesis IV

Durante este seminario se hará una revisión de la Tesis Doctoral para determinar el estado de evolución del tema y considerar si es necesario realizar ajustes en las actividades a realizar el último año o si el trabajo se ha desarrollada en el tiempo adecuado y terminará dentro del plazo establecido. Al culminar este seminario la formación investigativa del estudiante está completa y debe abordar de lleno su investigación específica.





Una formación científica sólida que le permita continuar una carrera científica con la capacidad de integrarse con equipos de trabajo afines e interdisciplinarios.

Capacidad de dirigir y coordinar proyectos de investigación, innovación y desarrollo tecnológico, los cuales deriven en la formación de recursos humanos, además de soluciones a problemas de impacto científico, tecnológico y social.

Competencias para desempeñarse en diferentes tipos de instituciones académicas, industriales o empresas, o crear la suya propia, donde la actividad en el campo de la Robótica y la Mecatrónica sea realizar investigación, innovación y desarrollo tecnológico.

Habilidades para comunicar efectivamente en contextos académicos y profesionales el avance de nuevas e innovadoras tecnologías en el campo de la robótica y la mecatrónica.

Formación Básica- Matemáticas para sistemas robóticos y mecatrónicos: Esta unidad de aprendizaje la brinda a los estudiantes una importante herramienta para el estudio de modelos y aplicaciones que se presentan en sistemas de tipo robótico y mecatrónico. De esta manera los estudiantes adquieren las competencias y habilidades necesarias para abordar el planteamiento analítico de problemas en el campo tecnológico sin importar el área de ingeniería de la cual provengan, garantizando así una formación científica sólida que le permita continuar con el desarrollo de su Tesis de Doctorado y en un futuro con su quehacer investigativo. Formación en áreas de contexto de investigación en la LGAC Estas unidades de aprendizaje son las que posibilitan la formación específica en un área del conocimiento y son seleccionadas de un grupo de unidades de aprendizaje propuestas por los profesores miembros de las diferentes Líneas de Generación y Aplicación del Conocimiento, LGAC, y tienen como finalidad apoyar al estudiante al brindarle competencias, habilidades y conocimientos en el campo del conocimiento que se desea abordar y aportar, mediante su investigación doctoral. La selección de estas optativas la realiza el estudiante con apoyo de su Tutor y posterior Director de Tesis y de su Comité Tutorial. También los estudiantes pueden tomar como unidades de aprendizaje optativas cursos ofrecidos en otros programas y unidades académicas al interior del Instituto Politécnico Nacional mediante una figura denominada Flexibilidad o en otras instituciones a nivel nacional e internacional, por Movilidad. Las unidades de aprendizaje optativas desarrollan en el estudiante competencias que le permitirán elevar el nivel de competitividad, productividad, calidad y avance de la ciencia en distintas aplicaciones de la robótica y la mecatrónica en el país. Adicionalmente, preparan al estudiante para desarrollar la habilidad de apropiar tecnologías emergentes en las áreas que involucran la robótica y la mecatrónica, y proponer soluciones innovadoras.





En la Figura 5 se presenta la distribución de unidades de aprendizaje optativas por LGAC, es importante indicar que muchas de estas aportan a más de una LGAC, ya que tratan temáticas de tipo multidisciplinario y transdisciplinario.

Figura 5. Unidades de Aprendizaje Optativas por Línea de Generación y Aplicación de Conocimiento -LGAC

Se resalta de la Figura 5 que las unidades de aprendizaje son complementarias entre las LGAC, las de Manufactura con Diseño por ejemplo, al igual que las unidades de aprendizaje de Diseño con las de Sistemas Inteligentes Aplicados y hay correspondencia entre las de Sistemas Inteligentes Aplicados y Sistemas de Control. Por ello, para la formación completa del estudiante, este puede tomar unidades de aprendizaje de las diferentes LGAC con el fin de fortalecer su formación en el campo de interés y de brindarle competencias, conocimientos y habilidades necesarias para desarrollar su Trabajo de Tesis Doctoral.

De igual forma, se tienen dos unidades de aprendizaje cuyo contenido temático está definido de acuerdo a las tendencias en las áreas que corresponden a las LGAC, son Tópicos Selectos en Robótica

MANUFACTURA

Diseño mecánico avanzado

Análisis elastoplásticos de

Mecanismos

Física mecánica de materiales

Sensores optoelectrónicos

MEMS

Tópicos selectos en robótica y mecatrónica I

DISEÑO

Robótica avanzada

Robótica móvil

Optimización en sistemas

mecatrónicos

Sistemas de tiempo real y programación

Tratamiento y análisis digital de

imagenes

Tópicos selectos en robótica y

mecatrónica II

SISTEMAS INTELIGENTES

APLICADOS

Algoritmos inteligentes

Computo suave

Quantum computation

Algoritmos heurísticos

Optimización multiobjetivo

Sistemas embebidos multinucleo

SISTEMAS DE CONTROL

Modelado y control de sistemas

mecatrónicos

Control de SNL y estabilidad

Control Inteligente de

sistemas mecatrónicos

Control digital de sistemas

Sistemas robóticos y

mecatrónicos robustos

Detección de fallas y sistemas

de control predictivo





y Mecatrónica I y II; si se ofrece la misma temática en varios semestres consecutivos se convierten así en una nueva unidad de aprendiza optativa, que se incorpora al Mapa Curricular, previo análisis del Cuerpo Académico.

Es el caso específico de las unidades de aprendizaje que en la Figura 5 aparecen sombreadas en azul, en la LAGC de Sistemas Inteligentes Aplicados: • Quantum computation, se ofreció como una temática en Tópicos Selectos en Robótica y

Mecatrónica durante 2016 y 2017 por considerarse un campo de creciente interés en la robótica y la mecatrónica, especialmente en los tópicos de la LGAC Sistemas Inteligentes Aplicados, por tal razón en el año 2018 se oficializo como una electiva adicional del programa.

• Algoritmos heurísticos y Optimización multiobjetivo, de igual forma se ofrecieron durante el año 2017 y 2018 como temáticas de las unidades de aprendizaje Tópicos Selectos en Robótica y Mecatrónica I y II, y por considerarse que son herramientas útiles para los procesos de diseño y control de sistemas robóticos y mecatrónicos, desde la generación de herramientas computacionales desarrolladas por los miembros de la LGAC Sistemas Inteligentes Aplicados, y por ello en el año 2019 se oficializo su inclusión en el Plan de Estudios del programa.

• Sistemas embebidos multinucleo, fue la última unidad de aprendizaje incluida en el Plan de Estudios en el año 2019, se ofreció como Tópicos Selectos en Robótica y Mecatrónica durante 2018 porque se detectó la necesidad de embeber en sistemas reducidos los controladores que son aplicados a sistemas robóticos móviles terrestres, aéreos y acuáticos; y esta unidad de aprendizaje aborda las nuevas tecnologías en sistemas embebidos que permiten realizar este tipo de desarrollos tecnológicos.

Para dar balancea a las LGAC, algunas unidades de aprendizaje que son complementarias entre las líneas se cambiaron de LGAC, que son las sombreadas en color morado que se observan en la Figura 5: • Optimización en sistemas mecatrónicos, es una unidad de aprendizaje propuesta inicialmente

por la LGAC de Sistemas Inteligentes Aplicados, pero al abordar estudiantes y profesores de esta línea las nuevas tendencias en el campo de la optimización, esta unidad de aprendizaje se convirtió en una herramienta útil para la formación de competencias de los estudiantes que están en la LGAC de Diseño, y por ello se consideró al interior del Cuerpo Académico que debía hacer parte de esa línea.

• Modelado y control de sistemas mecatrónicos, fue propuesta por la LGAC de Diseño, como

una base inicial para fortalecer las competencias en el área de control de aquellos estudiantes que estaban en la LGAC de Diseño y no contaban con esas competencias, pero dado que se determinó que estudiantes con una fuerte formación en el área de computo se interesaban por la LGAC de Sistemas de Control, el Cuerpo Académico decidió ofrecer esta Unidad de Aprendizaje en esta línea con la finalidad de desarrollar las conocimientos y habilidades en





modelado de sistemas mecatrónicos en aquellos estudiantes que no tiene una formación fuerte en robótica y mecatrónica.

Con la finalidad de que las LGAC crezcan de manera equilibrada, en este momento las unidades de aprendizaje Tópicos Selectos en Robótica y Mecatrónica I y II están ofertando temáticas de interés en áreas propias de las LGAC de Diseño y Manufactura. Si estos tópicos tienen amplia aceptación entre los estudiantes y se ofrecen durante 2019 y 2020 se evaluará la posibilidad de incorporarlos como nuevas unidades e aprendizaje optativas. Desarrollo de la Investigación - Estancia En esta etapa también se considera que el estudiante realice una Estancia de Investigación, tomando en cuenta que el programa busca que su tema de investigación tenga en lo posible una correspondencia directa con un problema planteado por un sector académico, productivo o industrial. Se plantea que el estudiante vaya a una Institución, Centro de Investigación o Empresa donde se involucre en el desarrollo de una investigación en la temática que él ha elegido para llevar a cabo su Tesis Doctoral, donde las actividades realizadas aporten con el desarrollo de su trabajo de formación doctoral y el estudiante este en relación directa con académicos o profesionales involucrados en el problema al cual su Tesis Doctoral está enfocada. La estancia puede ser de uno a dos semestres, de acuerdo al Director y el Comité Tutorial, y se desarrolla preferiblemente entre el tercer y quinto semestre. El Director de Tesis será el encargado de dar seguimiento al desarrollo de la Estancia de Investigación de su estudiante, él estará en contacto directo con un Tutor Externo, quien es la persona a cargo de la investigación o proyecto en el cual este participe, ya sea en una empresa o en una institución o centro de investigación. De esta manera apoyará y evaluará permanentemente las actividades que el estudiante realice y terminada la estancia emitirá un dictamen sobre el desempeño del estudiante durante la misma. El estudiante, al terminar su estancia, deberá entregar un reporte detallado sobre las actividades realizadas y cuál fue su aporte en la solución del problema específico planteado en la investigación o el proyecto en el cual participaba. De igual forma, la institución donde se realizó la estancia emitirá una Carta de Conformidad del trabajo realizado por el estudiante, donde se resalte cual fue el aporte del mismo a la solución de la problemática planteada. Desarrollo de la Investigación - Trabajo de Tesis De acuerdo a lo establecido en el Reglamento de Estudios de Posgrado del Instituto Politécnico Nacional, la actividad de desarrollo de la Tesis Doctoral es obligatoria, la elaboración de la misma es considerada como la unidad de aprendizaje Trabajo de Tesis y no tiene valor en créditos. Trabajo de Tesis se desarrolla del segundo al sexto semestre, se planea que el estudiante defienda su Tesis





Doctoral a partir del sexto semestre, y como plazo máximo podrá hacerlo hasta octavo semestre, pasado este tiempo el estudiante es dado de baja del programa. El Director de Tesis a través de Trabajo de Tesis realiza el seguimiento y acompañamiento de su estudiante para verificar sus alcances y el progreso de su trabajo. Semestralmente, el estudiante entregará un reporte del avance de su trabajo de Tesis Doctoral y realizará una presentación ante su Comité Tutorial para evidenciar los avances alcanzados, durante esta sustentación recibirá las recomendaciones del Comité Tutorial, las cuales deben ser tomadas en cuenta para el buen desarrollo de su trabajo doctoral.

Si bien esta unidad de aprendizaje no tiene créditos, el estudiante si obtiene una calificación de tipo cualitativa y cuantitativa a partir del juicio emitido por los miembros del Comité Tutorial durante la sesión de evaluación al final del semestre, donde de forma oral el estudiante defiende sus avances y contesta a las inquietudes de sus evaluadores. La nota APROBATORIA debe ser mayor a 8.0, en caso de no alcanzar esta nota el estudiante perderá la unidad de aprendizaje y será reportada en su promedio general.

El último Comité Tutorial realizado corresponde a su examen a puerta cerrada, donde se definirá si tanto el documento de Tesis, como el Trabajo de Tesis Doctoral esta culminado y el estudiante puede defender su Tesis en un examen a puerta abierta.

La finalidad de esta unidad de aprendizaje es generar las competencias en el estudiante para que sea capaz de desarrollar investigación original de alto nivel con orientación científica, vinculada a las ramas de la robótica y la mecatrónica.

Adicionalmente, a través de su Trabajo de Tesis el estudiante desarrollará la habilidad para apropiar tecnologías emergentes en las áreas que involucran la robótica y la mecatrónica, y será capaz de proponer soluciones innovadoras.

De la misma forma, el desarrollo de su Trabajo de Tesis el estudiante adquirirá las competencias necesarias para ser un experto en su campo de investigación, con capacidad para la asimilación y desarrollo de nuevas e innovadoras tecnologías, con aplicación directa a las necesidades del país en los diferentes sectores.

A continuación se presenta el esquema que resume el Mapa Curricular del Programa de Doctorado

en Ingeniería de Sistemas Robóticos y Mecatrónicos.





1.6. Actualización del Plan de estudios

Las Unidades de Aprendizaje y demás actividades académicas que integran el plan de estudios son revisadas por el Cuerpo Académico semestralmente para ajustarlas de acuerdo a los resultados obtenidos y a partir de la primera cohorte generacional se realizó una revisión profunda a partir de la cual se modificaron los contenidos según las necesidades del programa y a la medición del impacto del programa a partir del desempeño laboral y el reconocimiento de sus egresados. De igual forma, se realizó un nuevo estudio de la pertinencia del programa y de las necesidades del sector productivo del país en los diferentes campos a los cuales el programa quiere contribuir con desarrollo de tecnología. Para garantizar este tipo de acciones el Cuerpo Académico del programa se reúne una vez al mes y se designan Comités encargados de realizar seguimiento a los estudiantes, a los contenidos temáticos de las Unidades de Aprendizaje del programa, a los egresados y de hacer contactos para la vinculación con el sector productivo. En el documento anexo Actualización del Plan de Estudios se presentan en detalle las modificaciones que el Plan de estudios ha tenido en los últimos dos años.

1.7. Opciones de Graduación

De acuerdo a lo establecido en el Reglamento de Estudios de Posgrado del Instituto Politécnico Nacional, el tema de Tesis se selecciona durante el primer semestre y hace parte de uno de los temas planteados y aprobados por un miembro del cuerpo académico del programa y debe ser avalado por el Colegio de Profesores.

1.8 Idioma

Como parte de su formación complementaria, en los estudiantes del programa se fomentará el mejoramiento de sus habilidades y formación en lenguas extranjeras, utilizando los diferentes CENLEX y CELEX con que cuentan las Sedes participantes, con el fin de apoyar su desarrollo académico, ya sea para la elaboración y presentación de trabajos en otro idioma, o para brindarle la oportunidad de realizar intercambios académicos a países que no son hispanohablantes.





1.9. Descripción de las actividades académicas complementarias que deberá realizar el

alumno y sus procedimientos de evaluación.

Tomando en cuenta el que la Tesis desarrollada tenga en lo posible una correspondencia directa con un problema planteado por los sectores productivo o industrial, se buscá que el estudiante realice una Estancia de Investigación en la empresa o institución que planteó el problema. La estancia puede ser de uno a dos semestres, según convenga, y se desarrolla preferiblemente en el tercer y quinto semestre. Se busca que el estudiante esté en relación directa con el personal involucrado en el problema al cual su Tesis está enfocada. De igual forma, esta Estancia de Investigación también la puede realizar el estudiante en una Institución o Centro donde se involucre en el desarrollo de una investigación en la temática que él ha elegido para desarrollar su Tesis doctoral, donde las actividades realizadas aporten con el desarrollo de su trabajo de formación doctoral. A partir de las modificaciones realizadas en el Plan de Estudios del 2017, el Cuerpo Académico del Programa considera importante que esta actividad complementaria sea una actividad obligatoria. Otro programa donde también pueden participar los estudiantes del doctorado es el Programa Institucional de Formación de Investigadores, PIFI, a partir del cual el Instituto Politécnico Nacional apoya con un estímulo económico a los estudiantes que participan de forma directa en los Proyectos de Investigación que sus directores están realizando financiados por la Secretaría de Investigación y Posgrado del Instituto. El desempeño de los estudiantes es evaluado a partir de los productos obtenidos durante la participación en la investigación, los cuales pueden ser artículos en revistas de carácter científico, ponencias en congresos nacionales o internacionales, desarrollo de prototipos, de software o de hardware específico. Adicionalmente, aunque el programa es un doctorado con orientación científica, la formación para creación de empresas hace parte de las actividades complementarias que el director y el estudiante programarán de acuerdo a los intereses del estudiante. Se llevará a cabo a partir de fomentar la formación de emprendedores y empresarios con apoyo del programa de POLIEMPRENDE, Programa Institucional de Emprendedores, coordinado por el Centro de Incubación de Empresas de Base Tecnológica, CIEBT. Dado que este programa ofrece el apoyo y la capacitación para transformar un desarrollo científico y tecnológico en una idea de negocio y en una empresa innovadora, los estudiantes interesados en convertir su investigación en un desarrollo tecnológico comercializable, serán orientados por medio de este programa para que adquieran las competencias necesarias para cumplir con su meta.

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