Nombre de la asignatura: Robótica Industrial. Carrera: Ingeniería Electrónica

Transcripción

1 1.- DATOS DE LA ASIGNATURA Nombre de la asignatura: Robótica Industrial Carrera: Ingeniería Electrónica Clave de la asignatura: Horas teoría - horas práctica créditos: HISTORIA DEL PROGRAMA Lugar y Fecha de Elaboración o Revisión Instituto Tecnológico de la Laguna Participantes Academia de Electrónica Observaciones (cambios y justificación) Se añade esta materia en la curricula de especialidad por considerarla de gran importancia para el desarrollo profesional del egresado

2 3.- UBICACIÓN DE LA ASIGNATURA a) Relación con otras asignaturas del plan de estudios Anteriores Posteriores Asignatura Temas Asignatura Temas Microprocesadores. Programación de Materias relacionadas Robótica microcontroladores con la maestría Control de robots y microprocesadores Interfaces de entrada salida Electrónica Matemáticas Sistemas lineales I Diseño de amplificadores de potencia Álgebra lineal Transformada de Laplace, transformación de coordenadas Controladores Sistemas de lazo cerrado, Sensores b) Aportación de la asignatura al perfil del egresado Esta materia le servirá al egresado para: Proyectar, diseñar y poner en operación plantas y sistemas que integren equipos de la ingeniería en robótica industrial. Capacitar, instruir y entrenar en las ramas de la ingeniería en robótica industrial a diverso personal. Manejar los principios y aplicaciones de otras disciplinas relacionadas con la ingeniería en robótica industrial. Utilizar los procesos, métodos, instrumentos y herramientas propios de la ingeniería en robótica industrial. Continuar con estudios de postgrado.

3 4.- OBJETIVO(S) GENERAL(ES) DEL CURSO El objetivo de la asignatura es introducir al estudiante de electrónica en el campo de la Robótica industrial tanto en el aspecto teórico como práctico y que sean capaces de trabajar con robots industriales si se requiere y capacitar al personal técnico en sistemas que incluyan elementos de robótica industrial. Además de los conceptos básicos, la asignatura pretende enseñar los principios y técnicas de programación de robots, de manera que el alumno adquiriera un conocimiento suficiente de las posibilidades y limitaciones de los robots y de su programación. Así mismo que tengan los conocimientos básicos necesarios para continuar un postgrado en robótica 5.- TEMARIO Unidad 1 Temas Conceptos básicos de neumática y motores eléctricos Subtemas 1.1Actuadores Neumáticos 1.2 Tipos de válvulas 1.3 Simulación de sistemas neumáticos 1.4 Motores de CD, AC y de pasos 2 Sensores utilizados en robótica 2.1 Ultrasónicos 2.3 Capacitivos 2.4 Presión 2.5 Posición y proximidad 2.6 Velocidad 2.7 Fuerza y par 2.8 Opto electrónicos 3 Introducción a la Robótica. 3.1 Historia de los robots 3.2 Definiciones de robot 3.3Aplicaciones industriales clásicas y modernas 3.4 Características principales de los robots industriales 3.5 Robots autónomos 3.5 Robots Móviles 3.6 Tipos de elementos terminales 3.7 Grados de libertad. Configuraciones básicas, Estructura mecánica. 3.8Transmisiones y reductores

4 4 5 6 Matrices de transformación Cinemática de robots Programación de robots. 3.9 Tipos de pinzas o efectores 4.1 Formulación matricial de las transformaciones 4.2Matriz de translación 4.3 Matriz de rotación 4.4 Cambio de coordenadas 4.5 Cambio de escala, perspectiva. 5.1Ecuaciones Cinemáticas 5.2 Algoritmo de Denavit Hartenberg 5.3 Modelo Cinemático Directo 5.3 Modelo Cinemático Inverso 5.4 Solución a las ecuaciones cinemáticas 5.5 Generación de trayectorias 5.5 Orientación y posición del elemento terminal. 6.1Introducción al programa Solid Work 6.2 Métodos de Programación de un robot 6.3 Requerimientos de un sistema de programación 6.4 Programación por guiado 6.5 Programación a nivel de Robot y programación a nivel de tarea. 7 Control de robots 7.1Fundamentos de control usando microprocesadores, PLC o microcontroladores 7.2 Algoritmos de control 7.3 Sistemas de comunicación 6.- APRENDIZAJES REQUERIDOS Se requiere que el alumno tenga conocimientos de máquinas eléctricas, de Control I y II, de diseño de sistemas con microprocesadores y microcontroladores, electrónica de potencia, álgebra lineal, calculo integral y programación.

5 7.- SUGERENCIAS DIDÁCTICAS GENERALES Se combinan las clases teóricas con clases prácticas si es posible, de forma que se puedan aplicar los conceptos enseñados. Se propone además un proyecto práctico sobre algún aspecto relacionados con la asignatura a realizar en grupos de dos o tres personas, con el objeto de fortalecer también la idea de trabajo en equipo. Como recursos didácticos se hace uso de los convencionales como el cañón de vídeo, pintarrón y computadoras para correr programas de simulaciones correspondientes a la asignatura. Se completa el curso con una visita a una empresa caracterizada por un entorno de fabricación robotizado y a la celda de manufactura del mismo Instituto. 8.- LINEAMIENTOS DE EVALUACIÓN. Se aplicarán 2 o 3 exámenes escritos. Se evaluará un proyecto práctico como trabajo final. A las tareas, consultas y exposiciones se les dará el peso que el maestro juzgue conveniente 9.- UNIDADES DE APRENDIZAJE Unidad 1: Objetivo Educacional Introducir al alumno en los conocimientos básicos de la neumática y de los motores eléctricos 1.1 Conocer el funcionamiento básico de las válvulas distribuidoras 1.2 Estudiar ejemplos simulados en el pneusim 1.3 Conocer las servoválvulas 1.4 En forma breve repasar el funcionamiento básico de los motores de DC, AC, a pasos 1, 2, 3, 4, 5 Fuentes de Información

6 Unidad 2: Conocer los sensores usados en robótica Actividades de aprendizaje Comprender el funcionamiento básico de los : 2.1 Sensores electrónicos 2.2 Sensores ópticos 2.3 Sensores mecánicos Fuentes de información UNIDAD 3: El alumno debe comprender la utilización práctica de los robots en la industria. 3.1 Conocimiento de la historia de los robots. 3.2 Sus características principales 3.3 Las configuraciones básicas 3.4 Conocer en forma simple las principales estructuras mecánicas que se pueden usar Fuentes de Información UNIDAD 4: La manipulación de un robot requiere giros, escalamientos y translaciones en un espacio tridimensional, por lo que el alumno debe familiarizarse con las matrices de transformación 4.1 Conocer las matrices de translación 4.2 Conocer las matrices de rotación 4.3 Conocer matrices de cambio de coordenadas tridimensionales 4.4 En caso de que el robot tenga visión se debe familiarizar el estudiante con la transformación de perspectiva Fuentes de Información

7 UNIDAD 5: El alumno debe conocer las ecuaciones que rigen el comportamiento cinemático de los robots para analizar los problemas de posicionamiento del manipulador sin incluir análisis de velocidades, aceleraciones, etc. 5.1 Conocer la posición y orientación de la mano, algoritmo de Denavit Hartenberg 5.2 Identificación de los grados de libertad 5.3 Conocer la región accesible del manipulador 5.4 Solución del modelo cinemático directo 5.5 Solución del modelo cinemático inverso 5.6 Comprender el Jacobiano del manipulador Fuentes de Información UNIDAD 6: Poder programar una tarea repetitiva del manipulador en base a aprender cada uno de los puntos de la tarea o manejando las ecuaciones cinemáticas 1. Se debe aprender un programa que nos permita visualizar el funcionamiento de la tarea, se propone usar Solid Works 2. Instruir al alumno sobre como construir un lenguaje de programación que contenga las instrucciones mínimas tales como moverse de el punto a al b, pararse, abrir la pinza, rotar etc. 3. Explicar la diferencia entre programación a nivel tarea y nivel robot Fuentes de Información

8 UNIDAD 7: El computador interviene en el sistemas de control de los robots industriales en dos aspectos : Primero Adaptación de las entradas (sensores y comandos y segundo control general de los movimientos y otros parámetros de trabajo, por lo que el estudiante debe familiarizarse con los sistemas de cómputo 7.1El estudiante debe conocer o repasar lo visto en otras materias con lo que respecta a puertos de entrada salida serie, paralelos y usb 7.2 Se deben conocer las características principales de uso de los microcontroladores 7.3 Se deberá poder usar un PLC para que sea integrante de un sistema de control de lazo cerrado 7.4 El estudiante debe ser capaz de usar un algoritmo de control de lazo cerrado tal como un P, PI, PID discreto usando ecuaciones de diferencia 7.5 El estudiante debe ser capaz de entender los diversos sensores de posición para poder usar los algoritmos de captura de datos e interpretarlos Fuentes de Información 10.- FUENTES DE INFORMACIÓN 1. Control de movimiento de robots manipuladores Victor Santibáñez y Rafael Nelly Prentice Hall 2. Ferraté, G., Amat, F. y otros. "Robótica industrial". Prentice Hall 3. Ayres, R.U. y otros. "Robotics and flexible manufacturing technologies". 4. Lothe, F., Kauffmann, J.M. "Robot components and systems". 5. José María Angulo Usategui, Curso de Robótica, Paraninfo Madrid

9 11.- PRÁCTICAS 1.-Prácticas con el Pneusim 2.- Aprender a usar el paquete MATHCAD o MATLAB para resolver matrices. 3.- Aprender a usar el programa SOLID WORKS