APD SATCA 1 : Carrera:

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1 1. Datos Generales de la asignatura Nombre de la asignatura: Clave de la asignatura: SATCA 1 : Carrera: Robótica Industrial APD Ingeniería Mecánica 2. Presentación Caracterización de la asignatura Esta asignatura permite aplicar las nuevas tecnologías en el campo de la automatización y desarrollar la capacidad para realizar estudios cinemáticos de los movimientos de robots industriales para el diseño, aplicando conocimientos previos de las materias de Dinámica y Estática; generando un diagrama de cuerpo libre para analizar las cargas y fuerzas aplicadas, Sistemas electrónicos; realizando interfaces electrónicas para el control de elementos mecánicos e Ingeniería de los materiales Metálicos y no Metálicos; a la selección materiales para construcción de robots y manipuladores. Proyectando la aplicación y control de sistemas robóticos, así como la posibilidad para seleccionar y programar robots comerciales para un determinado proceso de automatización industrial. Intención didáctica La materia se conforma de seis temas las cuales permiten que el alumno adquiera los conocimientos relacionados con el diseño de elementos robóticos, desde el aspecto mecánico, electrónico y digital, para al terminar sea capaz de aplicarlos en un proyecto final. Tema 1. Morfología del robot. En el primer tema aprenderá los antecedentes de la robótica, la estructura mecánica de un robot, sus tipos y características de los robots y algunos elementos y variables considerando su diseño. El alumno conocerá la importancia de la robótica dentro de la industria sus alcances y limitantes. Tema 2. Cinemática En el segundo tema se estudiara la Cinemática en el diseño robótico desde el sistema de coordenadas, así como los movimientos y representaciones, a través de matrices de traslación, rotación y transformación homogénea para algún movimiento determinado de un robot, dada su configuración aplicación.. Tema 3. Dinámica En el tercer tema vemos la Dinámica aplicada en la robótica mediante modelados virtuales de los componentes de los robots con ayuda de un software, el cual proporcionara y capacitara el docente. Tema 4. Control El cuarto tema aprenderá los conceptos básicos de control y modelos así como su aplicación y análisis para manejar la posición, velocidad y fuerza en robots, así como el 1 Sistema de Asignación y Transferencia de Créditos Académicos

2 uso de lenguajes de programación y monitoreo de procesos de manufactura robotizados. El docente promoverá la realización de los diagramas de control para diferentes situaciones a modo de práctica. Tema 5. Programación El quinto tema aprenderá acerca de Programación, sus lenguajes y aplicación, mediante la planificación de trayectorias de los robots manipuladores. Se realizaran prácticas a modo de ejemplificar el funcionamiento del robot en diferentes casos todas incentivadas y guiadas por el docente. Tema 6. Proyecto final En el tema seis se desarrollará un proyecto mediante la aplicación al análisis e implementación del movimiento de robots bidimensionales utilizando estrategias de control lineal, con el objetivo de que el alumno desarrollo todos los conocimientos adquiridos en la materia. 3. Participantes en el diseño y seguimiento curricular del programa Lugar y fecha de elaboración o revisión Ciudad Serdán, Puebla, Marzo 2013 Participantes Ing. Osbaldo Avila Peralta, Ing. Maribel Moreno Alta, Ing. Martin Carlos de Dios Sacramento, Ing. José Rubén Pérez González, Ing. María Teresa García Campos, Ing. Sergio Adrián Navarrete García, Ing. Oscar Gerardo Pinelo Zúñiga e Ing. Cesar Alejandro Martínez Aguilar. Observaciones Séptima Reunión Extraordinaria de la academia de Ing. Mecánica, con fecha 20 de Marzo de Competencia(s) a desarrollar Competencia(s) específica(s) de la asignatura Diseña elementos y dispositivos mecánicos en sistemas dinámicos para emplearlos en los robots y selecciona sensores y transductores para aplicarlos a sistemas y procesos industriales. 5. previas Aplica fundamentos de física, mecánica, electrónica y programación para el diseño y control de un robot. Realiza operaciones con matrices para solucionar ecuaciones de movimiento. Automatiza la operación de máquinas para hacer una industria más productiva.

3 6. Temario No. Temas Subtemas 1 Morfología del Robot 1.1 Antecedentes 1.2 Estructura mecánica de un robot. 1.3 Tipos y características de los robots 1.4 Transmisiones y reductores. 1.5 Elementos terminales 1.6 Espacio de trabajo 2 Cinemática 2.1 Sistemas de coordenadas 2.2 Movimiento rígido y transformaciones homogéneas. 2.3 Representación de Denavit-Hartenberg 2.4 Cinemática inversa a partir de la matriz homogénea 3 Dinámica 3.1 Modelado dinámico de la estructura mecánica de un robot 3.2 Modelado dinámico, ecuaciones de Euler Lagrange. 4 Control 4.1 Conceptos básicos de control y modelos 4.2 Control cinemático de funciones y de generación de trayectorias. 4.3 Interpolación de trayectorias 4.4 Control monoarticular (Control PID) 4.5 Análisis de un sistema de control 5 Programación 5.1 Lenguajes de programación 5.2 Programación orientada a tareas 6 Proyecto final 6.1 Aplicación al análisis e implementación del movimiento de robots bidimensionales utilizando estrategias de control lineal. 7. de los temas Nombre de Tema: Morfología del Robot Conoce los componentes de un robot industrial, las características de robots, elementos y terminales. Capacidad de búsqueda de información en diversas fuentes. Capacidad de identificar y determinar el espacio de trabajo de un sistema Mostrar en clase la forma de modelar la cinemática de los robots. Consultar diversas fuentes para conocer publicaciones científicas y tecnológicas de la robótica. Describir los componentes de un robot industrial, las características de robots y las definiciones básicas de la robótica. Identificar y determinar los grados de libertad y el espacio de trabajo de un

4 mecánico. Habilidad para reconocer ventajas y desventajas de los sistemas de acción. sistema mecánico articulado. Comparar los diferentes sistemas de acción destacando sus ventajas y desventajas. Nombre del tema: Cinemática Mostrar en clase la forma de modelar la cinemática de los robots manipuladores Obtener la matriz de traslación, rotación y transformación homogénea para algún movimiento determinado de un robot, dada su configuración particular Comprende los conceptos sobre el modelo cinemático de un manipulador, su importancia y limitaciones. Capacidad de análisis al obtener la solución por medio de modelación matemática. Capacidad de búsqueda y selección de simuladores. Habilidad de simulación del modelo de cinemática de un robot. Comprende los conceptos sobre el modelo dinámico de un manipulador, su importancia y limitaciones. Capacidad de realizar trabajo en equipo. Habilidad para la simulación y la programación. Realizar la cadena cinemática de los eslabones de un robot utilizando la metodología Denavit Hartenberg. Efectuar una búsqueda en internet sobre simuladores de uso gratuito Realizar ejemplos de modelación que el profesor exponga en clase Realizar una práctica en donde se programe en computadora y se simule el modelo de la cinemática de un robot. Nombre del tema: Dinámica Mostrar en clase la forma de modelar la dinámica de los robots manipuladores. Realizar el modelado dinámico de los eslabones de un robot utilizando Lagrange-Euler y Newton-Euler. Reconoce los diferentes esquemas de control y su aplicación para los requerimientos de movimiento de un manipulador. Capacidad de análisis de información. Realizar un proyecto el modelo dinámico de un manipulador. Realizar prácticas en donde se implemente un programa en computadora que simule el modelo de la dinámica de un robot y que analizar los resultados de las simulaciones. Nombre del tema: Control Analizar la forma de controlar la posición, velocidad y fuerza en robots industriales Realizar prácticas orientadas a simular modelos de control de uno o varios grados de libertad de un robot Utilizar lenguajes de programación virtual para control y monitoreo de procesos de manufactura robotizados

5 Habilidad para el desarrollo de diagramas de control. Nombre del tema: Programación Aprende a realizar la programación de un robot, con la finalidad de dar solución a problemas reales dentro de un proceso de producción. Capacidad de modelar la planificación de trayectorias. Capacidad de llevar los conocimientos a la práctica. Aplica los conocimientos adquiridos durante el curso, por medio del desarrollo de un prototipo de un robot, en un ambiente real. Habilidad de selección de los materiales diversos. Capacidad de trabajo en equipo. Capacidad de llevar los conocimientos a la práctica. 8. Práctica(s) Mostrar la forma de modelar la planificación de trayectorias de los robots manipuladores Realizar prácticas en donde se programe en computadora y se simule el modelo de la cinemática y dinámica de un robot deseada que efectúe un robot y se analicen los diferentes resultados obtenidos Nombre del tema: Proyecto final Desarrollar el prototipo de un robot para realizar la manipulación de una tarea específica, utilizando un ambiente lo más real posible. Determinación de los parámetros que definen dimensionalmente a un robot de 2GDL. Diseño de un controlador dinámico articular para un sistema robótico propuesto. Simulación de robots bidimensionales con el apoyo del software Matlab/Simulink, entre otros. Realización del análisis cinemático directo e inverso del robot bidimensional. Aplicación del modelo dinámico a un robot de 2GDL mediante el método de Euler Lagrange.

6 Aplicación del modelo dinámico establecido por Newton Euler a un robot de 2GDL. Realización de un programa en computadora que simule el modelo de la Cinemática y Dinámica de un robot. 9. Proyecto Integrador Establecer un robot experimental esquematizado que satisfaga a una necesidad real. El objetivo del proyecto es la simulación de un robot para el análisis de todos los factores que intervienen en su funcionamiento. Fundamentación: El alumno observara en su medio ambiente y en el ámbito laboral las necesidades existentes y desarrollara una solución para las mismas. Planeación: Se trabajara bajo un cronograma, la fecha de inicio será a partir de que se termine con la unidad III, ya que tendrá las bases necesarias para el diseño del robot y se aplicara una continua revisión de su avance. Ejecución: Aplicara los conocimientos adquiridos durante el desarrollo de la materia, comenzando por el diseño, selección de materiales, cálculos dinámicos y cinéticos y a la par desarrollara la parte electrónica y de control. El alumno contara con asesorías del docente. Evaluación: En la fase final se calificara el funcionamiento, utilidad, diseño y creatividad con base al ámbito laboral-profesional. 10. Evaluación por competencias Evaluación teórico práctica de conceptos básicos de la unidad Reportes de prácticas realizadas durante los temas Entrega de trabajos de investigación de temas específicos de la unidad Realización de proyectos integrales de simulación, en ambientes reales. 11. Fuentes de información 1. Fu, K. S., González, R. C., y Lee, C. S. G., Robótica: Control, Detección, Visión e Inteligencia. Ed. McGraw Hill, Barrientos, et. Al, Fundamentos de robótica. Ed: McGraw Hill. 3. Spong, M.W., Vidyasagar., 1989 Robot Dynamics and control. Ed: John Wiley & Sons, 4. Craig, J.., Introduction to Robotics Mechanics and Control. Addison-Wesley Leading, MA. 5. Shahinpoor, M., A robot Engineering Textbook.Ed: Harper & Row, N.Y. 6. Standler, W., Analytical Robotics and mechatronics, Ed: McGraw Hill

7 International Ed catalog catalog.10. Safford, E.L., Handbook of Advanced Robotics, TAB BOOKS inc.,