PROGRAMA ANALÌTICO 2. OBJETIVOS DE LA ASIGNATURA

Transcripción

1 PROGRAMA ANALÌTICO 1. CARACTERIZACIÓN DE LA ASIGNATURA En el presente curso se describen las principales configuraciones geométricas de los robots manipuladores, los diferentes nodos en el proceso de manipulación y los sistemas de actuadores que son utilizados para posicionar los diferentes eslabones que conforman los sistemas robóticos. A continuación se determinan las coordenadas de cada uno de los componentes del robot, para esto se realizará un análisis cinemático de los mismos con uso de las diferentes transformadas, gran atención se brinda a la transformada de Denavit - Hartenverg para resolver los problemas, directo e inverso, de la cinemática de robots. Con efecto de controlar los movimientos del robot, se realizará un análisis dinámico del robot y sus actuadores, teniendo en cuenta la tarea a realizar, y a partir de los resultados, fuerzas y torques requeridos se elegirá la estrategia de control para el posicionamiento de la cadena cinemática. El estudiante estará familiarizado con los diferentes lenguajes de programación de robots industriales, y tendrá la capacidad para programar diferentes tareas para el robot Mitsubishi MELFA, como también desarrollará aplicaciones para telecontrol de robots. 2. OBJETIVOS DE LA ASIGNATURA Determinar las características funcionales de los diferentes tipos de robots Describir el movimiento de los robots manipuladores mediante el análisis de posiciones, velocidades, aceleraciones, fuerzas, y momentos que actúan sobre los eslabones del robot; Planificar trayectorias y las áreas útiles de trabajo; Determinar los sensores y actuadores que permitan al robot seguir las trayectorias propuestas y cumplir con las tareas asignadas Desarrollar aplicaciones para realizar operaciones de Teleoperación de robots 3. CONTENIDOS Introducción, historia de la robótica Clasificación de los robots Transmisiones, Reductores, Actuadores Sensores, Elementos terminales Posición, Orientación espacial Matrices de Transformación Homogénea

2 Cuaternios Cinemática directa Cinemática inversa Modelo diferencial Dinámica del robot Programación de robots manipuladores industriales Aplicaciones de robots manipuladores y de servicios Teleoperación de robots 4. METODOLOGÍA Para el desarrollo del curso es necesario que el estudiante lea la guía, publicada en la plataforma de la Universidad, que conozca las orientaciones generales del curso, prepare los contenidos conforme la guía académica y prepare los materiales para la realización de los proyectos integradores. El docente desarrollará la clase presencial en el horario propuesto por la coordinación de la carrera, en las instalaciones y laboratorios de la carrera. Se evaluará la realización de trabajos de investigación, proyectos, pruebas, exámenes y la participación en las diferentes actividades académicas de la asignatura. 5. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN La evaluación de todos los aportes de los estudiantes es sobre 10 puntos, para determinar la nota final se realizaran las ponderaciones correspondientes de cada aporte conforme la tabla del punto BIBLIORAFÍA BÁSICA: Barrientos Antonio, otros (2007), Fundamentos de robótica. 2.a Edición, McGraw-Hill, Madrid, España COMPLEMENTARIA: Fu, K.S. Gonzalez R.C., Lee C.S.G (1990), Robótica: control, Detección, Visión e Inteligencia, 1. McGraw-Hill, México D.F, México Mitsubishi (2008), Manual de programación robot MELFA, Japon. RECOMENDADA: (Bibliorafía de apoyo, que permitirá enriquecerlos temas tratados) DIRECCIONES ELECTRÓNICAS: Básica Recomendada

3 1. INFORMACIÓN GENERAL SÍLABO FACULTAD / DEPARTAMENTO: CIENCIAS DE LA INGENIERÍA CARRERA: INGENIERÍA MECATRÓNICA Asignatura/Módulo ROBÓTICA Código: Prerrequisitos. Número de Créditos: 2 DISEÑO DE SISTEMAS LÓGICOS Y LABORATORIO Correquisitos: Área Académica: DISEÑO Y AUTOMATIZACION Nivel: OCTAVO Período académico: DOCENTE: Nombre: Fausto Rodrigo Freire Carrera Grado académico: Ph.D ffreire@ute.edu.ec Información Académica/ Profesional En 1995 se gradúa como Ingeniero en Sistemas Computacionales y Máster en Ciencias de Ingeniería en la Universidad Técnica Estatal de Kursk de la Federación de Rusia. En 2001, obtiene los títulos de Máster en Tecnologías de la Información para la Fabricación y Especialista en Robótica en la Universidad Politécnica de Madrid de España, Departamento de Sistemas Inteligentes Aplicados. En 2007, obtienen el Título: Ph.D en Dinámica, Resistencia, Aparatos y Dispositivos por la Universidad Técnica Estatal de Kursk de la Federación de Rusia, en la Facultad de Mecánica Teórica y Mecatrónica. Docente en varias universidades como: Escuela Politécnica Nacional, Universidad Politécnica Salesiana, Universidad Estatal de Bolívar. En la actualidad Docente de la Facultad de Ingenierías de la Universidad Tecnológica Equinoccial. Las áreas de interés son: Control Automático, Dinámica, Robótica Móvil, Inteligencia Artificial, Sistemas Distribuidos, Telemática, Simulación Matemática, Lenguajes de Programación.

4 2. RESULTADOS DE APRENDIZAJE DE LA ASINATURA Resultado del Aprendizaje Describe las principales configuraciones de los robots, grados de libertad, sistema de coordenadas Forma de evidenciarlo Indica, en un diagrama, los tipos de uniones, sistemas de coordenada y posibles movimientos del robot Describe las coordenadas relativas de posición y orientación de un eslabón del robot manipulador con relación al anterior en la cadena cinemática mediante el uso de diferentes transformadas homogéneas; así como también las coordenadas del efector final con relación a la base del robot Determina mediante el diagrama estructural de un robot, las matrices de transformación homogéneas, la configuración cinemática del robot, resuelve el problema cinemático directo e inverso, define la matriz D-H. Presenta, en una herramienta software, los Determina las posibles posiciones, que puede resultados de las trayectorias planificadas alcanzar el efector final, necesarias para describir mediante la interpolación, estas trayectorias el área de trabajo útil del robot manipulador responden a los posibles movimientos que puede realizar el efector final en el área útil de trabajo. Controla el movimiento del robot a partir de un Determina las fuerzas y torques que actúan sobre análisis dinámico del manipulador y la los eslabones de la cadena cinemática, y presenta determinación de las fuerzas y torques necesarios la estrategia de control en lazo cerrado para el para el posicionamiento de este. posicionamiento de los actuadores del sistema Programa robots manipuladores industriales Mitsubishi, para que realicen determinadas operaciones Desarrollo de un programa que permita al manipulador escribir y pintar sobre superficies de diferentes texturas y dimensiones Desarrollo de un proyecto para controlar y Posee habilidades para controlar y programar un visualizar el comportamiento de un robot robot manipulador y móvil a través de una red de manipulador y un robot móvil a través de internet, comunicaciones como internet utilizando herramientas informáticas

5 3. UNIDADES TEMÁTICAS CONTENIDOS SESIÓN TAREAS PREVIAS / LECTURAS OBLIGATORIAS (en base al libro guía) Introducción, historia de la robótica 1 Clasificación de los robots 2 Transmisiones, Reductores, Actuadores 3 Sensores, Elementos terminales 4 Posición, Orientación espacial 5 Matrices de Transformación Homogénea 6 Lectura del libro guía (pág. 2-19) Deber: Informe sobre el origen desarrollo y definiciones de robótica Lectura del libro guía (pág ) Lectura del libro guía (pág ) Lectura del libro guía (pág ), robot con 4 GDL Lectura del libro guía (pág ) Lectura del libro guía (pág ), simulación de robots Cuaternios 7 Lectura del libro guía (pág ) Prueba 1 8 Cinemática directa 9 Lectura del libro guía (pág );

6 CONTENIDOS SESIÓN TAREAS PREVIAS / LECTURAS OBLIGATORIAS (en base al libro guía) Cinemática inversa 10 Lectura del libro guía (pág ); Modelo diferencial 11 Lectura del libro guía (pág ); Dinámica del robot 12 Lectura del libro guía (pág ); Programación de robots manipuladores industriales 13 Lectura del libro guía (pág ); manual del robot Mitsubishi MELFA Aplicaciones de robots manipuladores y de servicios 14 Lectura del libro guía (pág ) Teleoperación de robots 15 Lectura del libro guía (pág ) Prueba VALORES Y ACTITUDES QUE SE DESARROLLAN EN LA ASINATURA: La copia de exámenes o pruebas será severamente sancionada, inclusive podría ser motivo de la pérdida automática del semestre, (código de ética de la Universidad). Respeto en las relaciones docente-alumno y alumno-alumno será exigido en todo momento, esto será de gran importancia en el desarrollo de las discusiones en clase.

7 En los trabajos, consultas se deberán incluir las citas y referencias de los autores consultados (de acuerdo a la normativa APA). Si un plagio es evidenciado, podría ser motivo de la separación del curso del o los involucrados. Si es detectada la poca o ninguna participación en las actividades grupales de algún miembro de los equipos de trabajo y esto no es reportado por los integrantes, se asumirá complicidad serán sancionados. Los casos y trabajos asignados deberán ser entregados el día correspondiente. No se aceptarán solicitudes de postergación. Mantener apagados los celulares, el atraso a clase según el reglamento de estudiantes. 5. ESTRATEGIAS METODOLÓGICAS: El estudiante deberá preparar los temas, previo su asistencia a las sesiones de acuerdo a la asignación programada para cada clase. El profesor actuará como un facilitador, por lo tanto, es obligación de los estudiantes trabajar con anterioridad sobre los temas correspondientes a cada sesión. El estudiante deberá documentar en el portafolio todas las actividades de aprendizaje (pruebas, trabajos fuera de clase, trabajos dentro de clase, anotaciones, participaciones en foros, etc.) Consultas puntuales podrán ser hechas al profesor mediante el uso de las TIC (Correo electrónico, foros, publicación en redes sociales, conferencias web, etc.), de manera que puedan establecerse intercambio de opiniones sobre los temas tratados. La nota de participación en los encuentros será evaluada de acuerdo a la calidad de los aportes que los estudiantes realicen en las discusiones en clase, o a los aportes adicionales realizados en los foros, wikis, presentaciones, etc. La estructura del curso y la guía del material, se encuentran detallados en el punto 9 del presente documento. 6. RECURSOS: Aula virtual de la Universidad Laboratorios de computación equipados con proyectores, internet Laboratorio con manipulador robótico Mitsubishi MELFA Software de modelación MatLab, Robotic Arm Kinematics 2 horas clase/semana, 4 horas de preparación autónoma del estudiante mediante lecturas previas, resolución de problemas, desarrollo de proyectos 7. ESCENARIOS O AMBIENTES DE APRENDIZAJE Aulas de la Facultad de Ingenierías

8 Laboratorios de mecatrónica 8. EVALUACIÓN: % Trabajos fuera de clase: individual o colectiva 10 Trabajos de investigación (proyectos) 30 Participación en clase-control de lecturas 10 Laboratorios 10 Pruebas 20 Examen 20 TOTAL 100%