Guía Docente de Fundamentos Físicos de la Robótica

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1 Guía Docente de Fundamentos Físicos de la Robótica 1. ESQUEMA GENERAL Datos identificativos Universidad: Politécnica de Valencia Centro: E.T.S. de Informática Aplicada Título: Ingeniero Técnico en Informática de Sistemas Departamento: Física Aplicada Nombre de la Fundamentos físicos de la Robótica asignatura: Código: 5977 Créditos 4,8 ECTS: Ciclo: 1º Curso: 3º Duración: Cuatrimestre 1 Tipo de materia: Optativa Profesor/es Jorge Más Estellés responsable/s: Lengua en que se Castellano imparte la materia: Tutorías Horario: Lugar: A determinar cada inicio de curso Descripción general de la asignatura En esta asignatura se tratan temas de Sistemas de referencia y Mecánica, que permiten comprender y analizar el movimiento de sistemas mecánicos y brazos articulados. También se estudian los fundamentos físicos de los de accionadores y de los captadores de señal. Todo ello orientado a un estudio introductorio de la Robótica y de la Informática Industrial Competencias específicas y genéricas Análisis y diseño de sistemas mecánicos. Valorar las posibles soluciones a un problema de Robótica Ejercicio ético de la profesión Comunicación de forma oral y escrita Aprendizaje de forma autónoma

2 1.4.- Conocimientos recomendados para el aprendizaje de la asignatura Habilidades requeridas para cursar la asignatura Adquisición * Operación con las funciones algebraicas básicas Secundaria Operación con funciones trigonométricas básicas Identificación del radio de curvatura de una curva Operación e interpretación de derivación e integración de funciones elementales Resolución e interpretación de integrales definidas Identificación y discriminación de magnitudes vectoriales Operaciones con vectores (suma, resta, producto escalar, producto vectorial, doble producto vectorial y producto mixto) Operaciones de derivación e integración de funciones vectoriales básicas Operaciones de álgebra matricial (suma, resta, multiplicación e MDA inversión de matrices) Resolver problemas de diagonalización de matrices. Valores propios. MDA Identificar conceptos de cinemática y dinámica del punto (conceptos de velocidad, aceleración, masa y fuerza) Interpretar las Leyes de Newton Describir conocimientos generales de electromagnetismo y FFI semiconductores Operar con circuitos eléctricos sencillos de c.c. FFI Selección y estructuración de los contenidos en unidades didácticas Unidad didáctica 1: Principios físicos de los captadores de señal. Unidad didáctica 2: La geometría de un sistema mecánico. Unidad didáctica 3: Cinemática Unidad didáctica 4: Dinámica Unidad didáctica 5: Accionamiento y transmisiones Metodología de enseñanza-aprendizaje La metodología relativa a las clases presenciales se basa en: Clases teóricas: El profesor expone los contenidos teóricos de la asignatura mediante clases dialogadas. Laboratorio: Los alumnos manejan algunos dispositivos con el fin de comprender su funcionamiento, y adquirir destreza en su manejo. Clases prácticas: A los alumnos se les plantea un problema real de un sistema mecánico, que deben analizar y resolver. Para ello se utiliza el método del caso. Presentación de trabajos en grupo: Cada grupo expone el modo en que va a resolver el caso que se le ha planteado, con el fin de contrastar sus soluciones. Tutorías: De trabajo individualizado de los alumnos con el profesor. Evaluación: Tanto de los contenidos teóricos explicados en clase, como de los trabajos propuestos a cada grupo.

3 En cuanto a las actividades de trabajo autónomo, se basan en: Estudio teórico: de la teoría expuesta en clase. Estudio práctico: relacionado con las clases prácticas. Trabajos prácticos: de los casos planteados y de las Prácticas de Laboratorio Evaluación La evaluación de la asignatura tiene dos componentes: Tras la primera mitad de la asignatura, donde se ha expuesto la práctica totalidad de los fundamentos mecánicos de la Robótica, se hace un examen en el aula, que versa sobre la aplicación de dichos fundamentos. Este examen contabiliza la mitad de la calificación final de la asignatura. En la segunda mitad del curso, a los alumnos se les plantea la resolución de un caso real, que van resolviendo conforme, en las clases teóricas, se les explica la metodología de resolución. Este trabajo, junto con las Prácticas de Laboratorio, contabilizan la otra mitad de la calificación final de la asignatura Atribución de la carga ECTS En este caso la asignatura consta de 6 créditos en total, de los cuales: 3 créditos de clase presencial de teoría. 1,5 créditos de prácticas de aula (problemas). 1,5 créditos de prácticas de laboratorio. Lo que equivaldría a: 30 horas presenciales de teoría, más 30 horas presenciales de práctica, más 45 horas de trabajo personal relacionados con la teoría, más 22.5 horas de trabajo personal relacionado con las prácticas. En total: horas (4.7 créditos ECTS) Recursos Los recursos que se ponen a disposición de los alumnos son: Material impreso y vía web con todos los contenidos de la asignatura. Presentaciones electrónicas utilizadas en las clases teóricas. Material de Laboratorio. Bibliografía adicional disponible en la Biblioteca de la Universidad Bibliografía 1. "Fundamentos Físicos de la Robótica", J. Más, J. Molina. Editorial de la U.P.V. V Instrumentación electrónica. Captadores de señal, Ferrero, J.M. S.P.U.P.V "Problemas de mecánica", Bonet, Cruz, y otros. S.P.U.P.V "Dinámica", Meriam J.L., 2ª ed. Reverte "Dinámica", Riley, Sturges, Reverte "Robotics", Craig, J.J., Addison Wesley "Física", Tipler, P.A., Reverte "Robótica", Fu, K.S., González, R.C., Lee, C.S.G., McGraw Hill 1988

4 Cronograma de la asignatura Unidad didáctica 1: Principios físicos de los captadores de señal. Lección 1: Principios físicos de los captadores de señal. Semana 1 Prácticas Laboratorio 1, 2 y 3 Semanas 1, 2 y 3 Unidad didáctica 2: La geometría de un sistema mecánico. Lección 2: Vectores Lección 3: El sólido rígido Lección 4: Sistemas de referencia Semanas 2, 3, 4 Sesión 1 Caso: Sistemas de referencia. Semanas 4, 5 Unidad didáctica 3: Cinemática Lección 5: Cinemática del punto Lección 6: Cinemática del sólido Semanas 5, 6, 7 Sesión 2 Caso: Cinemática de un brazo articulado Semanas 6, 7 y 8 Unidad didáctica 4: Dinámica Lección 7: Dinámica del punto Lección 8: Estática Lección 9: Dinámica del sólido rígido Semanas 8, 9, 10, 11, 12 Práctica de Laboratorio 4: Dinámica del sólido y momentos de inercia Sesión 3 Caso: Dinámica de un brazo articulado. Semanas 9, 10, 11, 12 Unidad didáctica 5: Accionamiento y transmisiones Lección 10: Transmisión de movimientos Lección 11: Accionadores Semanas 13, 14 Práctica de Laboratorio 5: El motor de corriente continua. Semanas 13 y PROGRAMACIÓN DETALLADA DE LAS UNIDADES DIDÁCTICAS 2.1. Objetivos de aprendizaje de cada unidad didáctica Unidad didáctica 1: Fundamentar los principios de funcionamiento de los captadores de señal más comunes. Usar los captadores de señal más comunes.

5 Unidad didáctica 2: Resolver cálculos de centros de gravedad de cuerpos de geometrías sencillas. Componer la matriz de inercia de cuerpos de geometrías sencillas. Fundamentar y manipular las matrices de cambio de sistema de referencia. Identificación de elementos, articulaciones y parámetros de un brazo articulado de lazo abierto. Uso de las matrices de cambio de sistema de referencia en estos sistemas. Explicar el procedimiento para generar trayectorias predefinidas en un brazo articulado de lazo abierto. Unidad didáctica 3: Describir las nociones básicas de la cinemática del sólido rígido. Resolver problemas en situaciones sencillas. Computar las velocidades y aceleraciones de distintos puntos de un brazo articulado a partir de las velocidades y aceleraciones de las articulaciones. Unidad didáctica 4: Identificar las fuerzas actuantes sobre un sólido rígido en distintas situaciones. Distinguir entre sistemas isostática e hiperestáticamente determinados. Describir las nociones básicas de la dinámica del sólido rígido. Resolver problemas en situaciones sencillas. Computar los esfuerzos en las articulaciones de brazos articulados de lazo abierto. Unidad didáctica 5: Describir el funcionamiento y los parámetros de las transmisiones por ruedas dentadas, cadenas y tornillos. Describir los sistemas de accionamiento mecánico más comunes. Identificar y describir los distintos tipos de motores eléctricos. Identificar y operar con los parámetros de funcionamiento de los motores eléctricos de corriente continua Contenidos Lección 1: Principios físicos de los captadores de señal. Lección 2: Vectores Lección 3: El sólido rígido. Lección 4: Sistemas de referencia. Lección 5: Cinemática del punto. Lección 6: Cinemática del sólido Lección 7: Dinámica del punto. Lección 8: Estática. Lección 9: Dinámica del sólido rígido. Lección 10: Transmisión de movimientos. Lección 11: Accionadotes. Práctica 1: Transductores luminosos. Práctica 2: Transductores de temperatura. Práctica 3: Transductores angulares de posición y velocidad. Práctica 4: Sistemas de referencia. Práctica 5: Cinemática de un brazo articulado.

6 Práctica 6: Dinámica del sólido y momentos de inercia. Práctica 7: Dinámica de un brazo articulado Objetivos de aprendizaje Habilidades que los alumnos deben alcanzar cursando la asignatura Fundamentar los principios de funcionamiento de los captadores de señal más comunes. Usar los captadores de señal más comunes. Resolver cálculos de centros de gravedad de cuerpos de geometrías sencillas. Construir la matriz de inercia de cuerpos de geometrías sencillas. Fundamentar y manipular las matrices de cambio de sistema de referencia. Identificar elementos, articulaciones y parámetros de un brazo articulado de lazo abierto. Uso de las matrices de cambio de sistema de referencia en estos sistemas. Explicar el procedimiento para generar trayectorias predefinidas en un brazo articulado de lazo abierto. Describir las nociones básicas de la cinemática del sólido rígido. Resolver problemas en situaciones sencillas. Computar las velocidades y aceleraciones de distintos puntos de un brazo articulado a partir de las velocidades y aceleraciones de las articulaciones. Identificar las fuerzas actuantes sobre un sólido rígido en distintas situaciones. Distinguir entre sistemas isostática e hiperestáticamente determinados. Describir las nociones básicas de la dinámica del sólido rígido. Resolver problemas en situaciones sencillas. Computar los esfuerzos en las articulaciones de brazos articulados de lazo abierto. Describir el funcionamiento y los parámetros de las transmisiones por ruedas dentadas, cadenas y tornillos. Describir los sistemas de accionamiento mecánico más comunes. Identificar y describir los distintos tipos de motores eléctricos. Identificar y operar con los parámetros de funcionamiento de los motores eléctricos de corriente continua. Elaborar y defender informes y documentación técnica. Integrar conocimientos mustidisciplinares para resolver problemas Recursos de apoyo, materiales y bibliografía Unidad didáctica 1: Principios físicos de los captadores de señal. Bibliografía: (1, 2) Unidad didáctica 2: La geometría de un sistema mecánico. Bibliografía: (1, 3, 4, 5, 8) Unidad didáctica 3: Cinemática Bibliografía: (1, 3, 4, 5, 6) Unidad didáctica 4: Dinámica Bibliografía: (1, 3, 4, 5, 6) Unidad didáctica 5: Accionamiento y transmisiones Bibliografía: (1, 7)