Curso ASIGNATURA Control y Programación de Robots

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1 ASIGNATURA Control y Programación de Robots TITULACIÓN Ingeniero de Telecomunicación Curso 2006/2007

2 PROFESORADO Profesorado: Aníbal Ollero Baturone (Responsable de la asignatura). Guillermo Heredia Benot OBJETIVOS La asignatura está dedicada fundamentalmente a los aspectos de la robótica relacionados con las tecnologías de la información. Así, se contemplan temas sobre control, sensores y procesamiento de la información a diferentes niveles. Los modelos cinemáticos y dinámicos de los robots se tratan de forma introductoria. En la asignatura se estudian tanto robots manipuladores como robots móviles y se introducen también conceptos relacionados con la teleoperación y la telerrobótica. DESARROLLO La asignatura se imparte en 6 créditos. Se realizan ejercicios de simulación con la herramienta Matlab-Simulink denominada HEMERO (HErramienta Matlab-simulink para la Enseñanza de la RObótica), y su versión para utilización a través de Internet HETERO. (HErramienta para la Tele-Enseñanza de la RObótica). Asimismo, se realiza un trabajo en el cual se desarrolla un prototipo de laboratorio, o bien se emplea la mencionada herramienta para la simulación de un determinado robot o el diseño de un sistema de control.

3 PROGRAMA 1. ROBÓTICA Introducción a la Robótica. Robótica. Antecedentes. Esquema general del sistema robot. Robots manipuladores. Robots móviles. Robots autónomos. Morfología de los robots. Estructura de los robots manipuladores: tipos de articulaciones, estructuras básicas, orientación del efector final, tipos de efectores finales. Nuevas estructuras de robots manipuladores. Robots móviles: configuraciones con ruedas, otras configuraciones. 2. MODELADO Y SIMULACIÓN DE ROBOTS Representación de la posición y la orientación. Posición y orientación en el plano. Posición y orientación en el espacio. Transformaciones compuestas. Transformación inversa. Otras representaciones de la orientación. Representación de la posición y orientación en HEMERO. Modelos cinemáticos de robots manipuladores. Introducción. Relación entre sistemas de referencia. Modelo directo de un manipulador. Modelo inverso. Jacobiano del manipulador. Modelos cinemáticos en HEMERO. Modelos cinemáticos de robots móviles. Hipótesis básicas. Restricciones. Modelo Jacobiano. Modelos de diferentes configuraciones. Estimación de la posición y orientación empleando el modelo. Modelos cinemáticos de robots móviles en HEMERO. Introducción al modelo dinámico. Introducción a la dinámica. Formulación iterativa mediante ecuaciones de Newton Euler. Modelo dinámico en forma cerrada de un robot manipulador. Modelos dinámicos de vehículos robóticos. Modelos dinámicos en HEMERO.

4 3. CONTROL Arquitecturas para control de robots. Niveles de Control. Especificaciones. Arquitecturas para control: funciones básicas y de control inteligente, requerimientos, tipos de arquitecturas, diseño funcional. Gestión de ejecución e implantación. Descripción de algunas implantaciones. Sensores. Sensores y magnitudes. Características de sensores. Medidas de desplazamientos lineales y giros: potenciómetros, codificadores ópticos y otros sensores. Medidas de velocidad. Sensores de presencia y proximidad. Sensores de tacto. Medidas de fuerza y par. Introducción a los sensores de tacto. Sensores para robótica móvil. Sensores de navegación. Sensores Doppler. Compás magnético. Giróscopos. Sistemas de navegación inercial. Empleo de balizas. Sistemas de posicionamiento global por satélite. Sistemas diferenciales. Sensores para vehículos autoguiados industriales. Control de articulaciones de manipuladores robóticos. Planteamiento del problema. Método del par computado. Control PID individual de articulaciones. Consideración de inercias. Desacoplamiento inercial. Control mediante el par computado en HEMERO. Introducción a otras técnicas de control: adaptativo, con aprendizaje, control de esfuerzos. Introducción al control de robots móviles. Introducción. Estimación básica de la posición. Seguimiento de caminos. Métodos básicos de seguimiento de caminos. Control de robots móviles en HEMERO. Generación de Trayectorias. Planteamiento del problema. Definición paramétrica de curvas y técnicas de interpolación. Generación de caminos en el espacio cartesiano. Generación de trayectorias para manipuladores. Trayectorias articulares para manipuladores: Empleo de polinomios cúbicos, empleo de polinomios de orden superior, funciones lineales con enlace parabólico. Métodos en espacio cartesiano. Generación de trayectorias en HEMERO.

5 4. INTRODUCCIÓN A LA PROGRAMACIÓN Programación de robots. Sistemas de programación. Programación por guiado. Programación textual. Sistemas de referencia. Especificación de movimientos en robots manipuladores. Estructuras de datos. Especificación de localizaciones. Interacción con el entorno y características tiempo real. Programación en VAL II. Programación de vehículos robóticos. 5. TELERROBÓTICA Teleoperación y Telerrobótica. Introducción y conceptos básicos. Teleactuación. Diseño de sistemas de control de teleoperación. Sistemas bilaterales maestro-esclavo. Compensación de retardos en el bucle de control: gráficos predictivos. Teleprogramación. Control de supervisión. Telesensorización. Sistemas de visión en teleoperación.

6 BIBLIOGRAFÍA BÁSICA En la asignatura se emplea como libro de texto: A. Ollero. "Robótica. Manipuladores y robots móviles". Marcombo-Boixareu editores Otros textos de referencia son: J. Gómez de Gabriel, A. Ollero y A. García Cerezo. Teleoperación y Telerrobótica. Pearson-Prentice Hall, J. Craig. "Introduction to Robotics. Mechanics and Control". Addison Wesley. A. Barrientos y otros. "Fundamentos de Robótica". McGraw Hill, K.S. Fu, R.C. González y C.S.G. Lee. "Robótica, Control, Detección, Visión e Inteligencia". McGraw-Hill Interamericana, R.P. Paul. "Robot Manipulators. Mathematics, Programming and Control". MIT Press, 1982.