- O3. Conocimiento en materias basicas y tecnológicas, que les capacite para el aprendizaje de nuevos métodos y teorías, y les dote de versatilidad para adaptarse a nuevas situaciones.
- G1. Capacidad de análisis y síntesis
- G2. Capacidad de aplicar los conocimientos a la práctica
- G3. Planificación y gestión del tiempo
- G6. Habilidades informáticas básicas
- G10. Capacidad crítica y autocrítica
- G11. Capacidad de adaptación a nuevas situaciones
- G12. Capacidad para generar nuevas ideas
- G13. Resolución de problemas
- G15. Trabajo en equipo
TEMARIO DE AULA
1. Bloque temático I: Consideraciones básicas sobre la Robótica.
1.1 Introducción a la Robótica. Reseña histórica. Definiciones. Clasificaciones. Estructura mecánica de un robot. Características y especificaciones de un robot. Descripción de las estructuras robóticas: Estructura cartesiana, estructura cilíndrica, estructura polar, estructura articulada, estructura Scara, otras estructuras.
2. Bloque temático II. Herramientas físicas y matemáticas necesarias en Robótica.
2.1. Introducción. 2.2. Descripciones matemáticas espaciales de la posición, rotación y localización de un sólido. 2.3. Cambio de descripciones y transformaciones espaciales: traslaciones; rotaciones (simples, compuestas); ángulos de alabeo, cabeceo y giro; ángulos de Euler; Modelo ángulo/eje, modelos descriptivos de la orientación. 2.4. Transformaciones homogéneas: coordenadas y matrices homogéneas; significado geométrico; aplicación de la matriz homogénea al brazo, muñeca y pinza de un robot. 2.5. Grafos de transformación y movimiento. 2.6. Localización y movimientos de objetos.
2.7. Aspectos físicos y mecánicos aplicados a la robótica. Centroide y centro de masas de un sólido rígido: aplicación a eslabones con geometrías tridimensionales. 2.8. Momento de inercia de un sólido rígido; aplicación a eslabones con geometrías tridimensionales. Teorema de Steiner. 2.9. Tensor de inercia de un sólido rígido. 2.10. Cinemática vectorial (posición, velocidad y aceleración lineal) de un sólido rígido en sistemas de referencia inerciales y no inerciales. 2.11. Cinemática vectorial (posición, velocidad y aceleración angular) de un sólido rígido en sistemas de referencia inerciales y no inerciales.
2.12. Descripción vectorial de las energías mecánicas (traslacional y rotacional) de un sólido rígido. 2.13. Leyes de equilibrio estático en un sólido rígido.
3. Bloque temático III: Estudio de la cinemática de un robot.
3.1. El problema cinemático directo. Introducción. Planteamiento y resolución del problema cinemático directo P.C.D.: Representación de Denavit-Hartenberg; Sistemas de referencia según la notación de Denavit-Hartenber; Pasos a seguir en la resolución del P.C.D.. Estudio del P.C.D. en varios brazos y muñecas de varios robots industriales. Estudio de la ubicación de un robot en un entorno de aplicación.
3.2. El problema cinemático inverso. Introducción. Planteamiento y resolución del problema cinemático inverso P.C.I.: Estudio de la existencia y unicidad del P.C.I.; Métodos de resolución del P.C.I. (métodos genéricos y métodos particulares); Desacoplo del P.C.I.; Fases en la resolución del P.C.I.. Estudio del P.C.D. en varios brazos y muñecas de varios robots industriales.
3.3. Estudio del mapa de velocidades de un robot. Introducción. Relaciones diferenciales entre los desplazamiento infinitesimales de las articulaciones de un robot y el desplazamiento infinitesimal de su elemento terminal. Método de obtención de la matriz Jacobiana: jacobiano de velocidad lineal y jacobinao de velocidad angular. Obtención del Jacobiano de varios robots industriales. Configuraciones singulares de un robot: Desacoplo del problema; Obtención de las configuraciones singulares del brazo y de la muñeca de un robot.
3.4. Estudio de la estática de un robot. Leyes de equilibrio estático aplicadas a un eslabón. Cálculo recursivo de las ecuaciones de la estática en un robot. Resolución de sencillos ejemplos de manipuladores industriales.
4. Bloque temático IV. Introdución a la dinámica de un robot.
4.1. Estudio de la dinámica de un robot mediante la formulación de Newton-Euler. Introducción. Formulación recursiva de Newton-Euler: Ecuaciones dinámicas de Newton-Eulet recursivas directas e inversas. Método de obtención del modelo dinámico de un robot mediante la formulación de Newton-Euler. Resolución de sencillos ejemplos de manipuladores industriales.
4.2. Estudio de la dinámica de un robot mediante la formulación de Lagrange-Euler. Introducción. Definición de la ecuación de Lagrange. Cálculo de las energías cinética y potencial de los eslabones de un robot: Tensores de inercia y Jacobianos de los eslabones; Tensor de inercia global del robot y Fuerzas gravitacionales. Fuerzas generalizadas de un robot. Método de obtención del modelo dinámico de un robot mediante la formulación de Lagrange Euler. Resolución de sencillos ejemplos de manipuladores industriales.
5. Bloque temático V. Control cinemático de un robot. Planificación de trayectorias.
5.1. El control cinemático de un robot. Introducción. Relación entre el modelo cinemático de un robot y su control cinemático.Tipos de trayectorias de un robot. Generación y planificación de trayectorias: Interpoladores lineales, cúbicos, PSB, otros.
6. Bloque temático VI. Introducción al control dinámico de un robot.
6.1. Introducción a la teoría de control de sistemas lineales. Introducción. Modelos matemáticos que describen el comportamiento dinámico de sistemas. Descripción del comportamiento dinámico de sistemas de 1º y 2º orden: regimen transitorio y permanente. Estudio del error en regimen permanente. Estudio de la estabilidad. Controladores PID. Estudio de un servomecanismo como elemento de control de una articulación. Modelo de estado aplicado a las ecuaciones dinámicas de un robot.
6.2. Controles dinámicos de un robot. Introducción. Controles monoarticulares y multiarticulares. Control monoarticular PID. Control monoarticular PID con prealimentación. Control monoarticular PID con prealimentación. Otros tipos de control.
7. Bloque temático VII. Métodos de programación de robots.
7.1. Introducción. Métodos de programación de robots: programación por guiado y programación textual. Requerimientos de un sistema de programación de robots. Características básicas de los lenguajes de programación de robots. Ejemplos de programación de un robot industrial.
8. Bloque temático VIII. Introducción a la tecnología de los robots.
8.1. Introducción. Actuadores utilizados en robótica: actuadores neumáticos (cilindros y motores), actuadores hidráulicos (cilindros y motores), actuadores electromecánicos (motores paso a paso, c.c., c.a., etc). Sensores utilizados en robótica: Medida de la posición lineal y angular (encorders absolutos e incrementales, resolvers); Medida de la velocidad (dinamos tacométricas); otros sensores. Transmisiones y reductoras. Elementos terminales.
TEMARIO DE LABORATORIO
Prácticas dirigidas a la PROGRAMACIÓN de modelos utilizados en los robots industriales
Prácticas dirigidas a la PROGRAMACIÓN de tareas básicas sobre manipuladores didácticos.
Prácticas dirigidas a la PROGRAMACIÓN de un manipulador industrial ligero.
Tipo: | Título |
Básica | Analytical robotics and mechatronics / Wolfram Stadler-- New York : McGraw-Hill, cop. 1995 Absys Biba |
Básica | Fundamentals of robotics : analysis and control / Robert J. Schilling-- Englewood Cliffs, New Jersey : Prentice Hall, cop. 1990 Absys Biba |
Básica | Fundamentos de robótica / Antonio Barrientos...[et al.]-- 2ª ed-- Madrid : McGraw Hill/Interamericana de España, 2007 Absys Biba |
Básica | Introduction to robotics : mechanics and control / John J. Craig-- 3rd ed-- Upper Saddle River (New Jersey) : Pearson Education International, [2005] Absys Biba |
Básica | Introduction to robotics. Mc Kerrow P.J. Addison Wesley. ISBN: 0201182408. |
Básica | Modelling and Control of Robot Manipulators. L. Sciavicco B. Siciliano. Springer-Verlag. ISBN: 1852332212 |
Básica | Robot Manipulators. Mathematics, programming and control. Paul R. P. MIT-Press. ISBN: 026216082X |
Básica | Robot dynamics and control / Mark W. Spong, M. Vidyasagar-- New York : John Wiley & Sons, cop. 1989 Absys Biba |
Básica | Robótica. Control, detección, visión e inteligencia. Fu K. S. Pearson Educacion. ISBN: 8476152140. |
Básica | Theory of Robot Control. Carlos Canudas de Wit. Springer-Verlag. ISBN: 3540760547. |
Complementaria | Robotics : modelling, planning and control / Bruno Siciliano...[et al.]-- New York : Springer, cop. 2009 Absys Biba |
Complementaria | Fundamentos de robótica / Antonio Barrientos... [et al.]-- Madrid [etc.] : McGraw-Hill, [1997] Absys Biba |
Complementaria | Introduction to Robotics : mechanics and control / John J. Craig-- 2nd ed-- Reading, Massachusetts : Addison-Wesley Publishing Company, 1989 Absys Biba |
Complementaria | Robot analysis : the mechanics of serial parallel manipulators / Lung-Wen Tsai-- New York [etc.] : John Wiley & Sons, [1999] Absys Biba |
Complementaria | Robots y sistemas sensoriales / Fernando Torres ... [et.al.]-- Madrid : Prentice Hall, [2002] Absys Biba |
Complementaria | Theory of applied robotics : kinematics, dynamics, and control / Reza N. Jazar-- New York : Springer, [2007] Absys Biba |
Recursos en Internet |
Web del profesor. Guía de la asignatura "Control y programación de robots" |
Canal de YouTube CEIAR.UR. Lista de vídeos de robótica CPR:UR.
Sesiones docentes de la asignatura. |
Servidor CEIAR de apoyo a la docencia en la asignatura |
Servidor SAGE de apoyo a las prácticas de laboratorio de la asignatura |
Campus virtual oficial de la UR (Blackboard) |
Canal de YouTube. Lecture Collection | Introduction to Robotics.
Stanford University. Lecture by Professor Oussama Khatib for Introduction to Robotics (CS223A) |
SageMathCloud collaborative computational mathematics |