Control y programacin de robotsGrado en Ingeniera Electrnica Industrial y Automtica

Curso 2013-14

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CONTROL Y PROGRAMACIN DE ROBOTSGUA DOCENTE CURSO 2013-14

Titulacin: Grado en Ingeniera Electrnica Industrial y Automtica 805GAsignatura: Control y programacin de robots 640Materia: Automtica y controlMdulo: Formacin obligatoria en tecnologa electrnica industrialCarcter: Obligatoria Curso: 3 Semestre: SemestralCrditos ECTS: 6,00 Horas presenciales: 60,00 Horas estimadas de trabajo autnomo: 90,00

Idiomas en que se imparte la asignatura: EspaolIdiomas del material de lectura o audiovisual: Ingls, Espaol

DEPARTAMENTOS RESPONSABLES DE LA DOCENCIA

INGENIERA ELCTRICA R109Direccin: C/ Luis de Ulloa, 20 Cdigo postal: 26004Localidad: Logroo Provincia: La RiojaTelfono: 941299477 Fax: 941299478 Correo electrnico:

PROFESORADO PREVISTO

Profesor responsable de la asignatura: Elvira Izurrategui, CarlosTelfono: 941299481 Correo electrnico: carlos.elvira@unirioja.esDespacho: 109 Edificio: Edificio DepartamentalHorario de tutoras: L:8-9; L:10-11; X:12-14; X:20-22.

DESCRIPCIN DE LOS CONTENIDOS

Modelo y control cinemticos y dinmicos de robots industriales. Tcnicas de programacin de robots. Diseo y desarrollo de aplicaciones de automatizacin, robotizacin y control.Tener conocimientos de las siguientes materias del mdulo de formacin obligatoria comn a la rama industrial: fundamentosde ingeniera mecnica (teora de mecanismos, ciencia de materiales, tecnologa de fabricacin, resistencia de materiales),fundamentos de ingeniera elctrica, electrnica y automtica (sistemas elctricos, sistemas electrnicos, control yautomatizacin industrial).

Relacin de asignaturas que proporcionan los conocimientos y competencias requeridos

CONTEXTO

COMPETENCIAS

Competencias generalesG1. Capacidad de anlisis y sntesisG2. Capacidad de aplicar los conocimientos a la prcticaG6. Habilidades informticas bsicasG8. Capacidad de aprendizajeG10. Capacidad crtica y autocrticaG11. Capacidad de adaptacin a nuevas situacionesG13. Resolucin de problemasG14. Toma de decisionesG19. Habilidad para trabajar de forma autnoma

Competencias especficas

E9. Conocimientos de principios y aplicaciones de los sistemas robotizados.

RESULTADOS DEL APRENDIZAJE

Tendr conocimientos de principios y aplicaciones de los sistemas robotizados.

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Curso 2013-14

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TEMARIO

TEMARIO DE AULA1. Bloque temtico I: Consideraciones bsicas sobre la Robtica.1.1 Introduccin a la Robtica. Resea histrica. Definiciones. Clasificaciones. Estructura mecnica de un robot. Caractersticasy especificaciones de un robot. Descripcin de las estructuras robticas: Estructura cartesiana, estructura cilndrica, estructurapolar, estructura articulada, estructura Scara, otras estructuras.2. Bloque temtico II. Herramientas fsicas y matemticas necesarias en Robtica.2.1. Introduccin. Descripciones matemticas espaciales de la posicin, rotacin y localizacin de un slido. Cambio dedescripciones y transformaciones espaciales: traslaciones ;rotaciones (simples, compuestas); ngulos de alabeo, cabeceo ygiro; ngulos de Euler; Modelo ngulo/eje, modelos descriptivos de la orientacin. Transformaciones homogneas:coordenadas y matrices homogneas; significado geomtrico; aplicacin de la matriz homognea al brazo, mueca y pinza deun robot. Grafos de transformacin y movimiento. Localizacin y movimientos de objetos.2.2. Aspectos fsicos y mecnicos aplicados a la robtica. Conceptos bsicos: inercia, fuerza inercial, masa inercial, momentode inercia, energa cintica, energa potencial; aplicacin a geometras tridimensionales sencillas. Centroide y centro de masasde un slido rgido; aplicacin a geometras tridimensionales sencillas. Momento lineal y angular de un slido rgido; aplicacina geometras tridimensionales sencillas. Momento e inercia de un slido rgido; aplicacin a geometras tridimensionalessencillas. Teorema de Steiner. Tensor de inercia de un slido; aplicacin a geometras tridimensionales sencillas. Estudioespacial y tridimensional de la velocidad lineal de un slido rgido. Estudio espacial y tridimensional de la velocidad angular deun slido rgido. Estudio tridimensional y espacial de las energas de un slido.3. Bloque temtico III: Estudio de la cinemtica de un robot.3.1. El problema cinemtico directo. Introduccin. Planteamiento y resolucin del problema cinemtico directo P.C.D.:Representacin de Denavit-Hartenberg; Sistemas de referencia segn la notacin de Denavit-Hartenber; Pasos a seguir en laresolucin del P.C.D.. Estudio del P.C.D. en varios brazos y muecas de varios robots industriales. Estudio de la ubicacin deun robot en un entorno de aplicacin.3.2. El problema cinemtico inverso. Introduccin. Planteamiento y resolucin del problema cinemtico inverso P.C.I.: Estudiode la existencia y unicidad del P.C.I.; Mtodos de resolucin del P.C.I. (mtodos genricos y mtodos particulares); Desacoplodel P.C.I.; Fases en la resolucin del P.C.I.. Estudio del P.C.D. en varios brazos y muecas de varios robots industriales.3.3. Estudio del mapa de velocidades de un robot. Introduccin. Relaciones diferenciales entre los desplazamientoinfinitesimales de las articulaciones de un robot y el desplazamiento infinitesimal de su elemento terminal. Mtodo de obtencinde la matriz Jacobiana: jacobiano de velocidad lineal y jacobinao de velocidad angular. Obtencin del Jacobiano de variosrobots industriales. Configuraciones singulares de un robot: Desacoplo del problema; Obtencin de las configuracionessingulares del brazo y de la mueca de un robot.4. Bloque temtico IV. Introducin a la dinmica de un robot.4.1. Estudio de la dinmica de un robot mediante la formulacin de Lagrange-Euler. Introduccin. Definicin de la ecuacin deLagrange. Clculo de las energas cintica y potencial de los eslabones de un robot: Tensores de inercia y Jacobianos de loseslabones; Tensor de inercia global del robot y Fuerzas gravitacionales. Fuerzas generalizadas de un robot. Mtodo deobtencin del modelo dinmico de un robot mediante la formulacin de Lagrange Euler. Resolucin de sencillos ejemplos demanipuladores industriales.4.2. Estudio de la dinmica de un robot mediante la formulacin de Newton-Euler. Introduccin. Formulacin recursiva deNewton-Euler: Ecuaciones dinmicas de Newton-Eulet recursivas directas e inversas. Mtodo de obtencin del modelodinmico de un robot mediante la formulacin de Newton-Euler. Resolucin de sencillos ejemplos de manipuladoresindustriales.5. Bloque temtico V. Control cinemtico de un robot. Planificacin de trayectorias.5.1. El control cinemtico de un robot. Introduccin. Relacin entre el modelo cinemtico de un robot y su controlcinemtico.Tipos de trayectorias de un robot. Generacin y planificacin de trayectorias: Interpoladores lineales, cbicos, PSB,otros.6. Bloque temtico VI. Introduccin al control dinmico de un robot.6.1. Introduccin a la teora de control de sistemas lineales. Introduccin. Modelos matemticos que describen elcomportamiento dinmico de sistemas. Descripcin del comportamiento dinmico de sistemas de 1 y 2 orden: regimentransitorio y permanente. Estudio del error en regimen permanente. Estudio de la estabilidad. Controladores PID. Estudio de unservomecanismo como elemento de control de una articulacin. Modelo de estado aplicado a las ecuaciones dinmicas de unrobot.6.2. Controles dinmicos de un robot. Introduccin. Controles monoarticulares y multiarticulares. Control monoarticular PID.Control monoarticular PID con prealimentacin. Control monoarticular PID con prealimentacin. Otros tipos de control.7. Bloque temtico VII. Mtodos de programacin de robots.7.1. Introduccin. Mtodos de programacin de robots: programacin por guiado y programacin textual. Requerimientos de unsistema de programacin de robots. Caractersticas bsicas de los lenguajes de programacin de robots. Ejemplos deprogramacin de un robot industrial.8. Bloque temtico VIII. Introduccin a la tecnologa de los robots.8.1. Introduccin. Actuadores utilizados en robtica: actuadores neumticos (cilindros y motores), actuadores hidrulicos(cilindros y motores), actuadores electromecnicos (motores paso a paso, c.c., c.a., etc). Sensores utilizados en robtica:

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Medida de la posicin lineal y angular (encorders absolutos e incrementales, resolvers); Medida de la velocidad (dinamostacomtricas); otros sensores. Transmisiones y reductoras. Elementos terminales.TEMARIO DE LABORATORIOPrcticas dirigidas a la PROGRAMACIN de modelos utilizados en los robots industrialesPrcticas dirigidas a la PROGRAMACIN de tareas bsicas sobre manipuladores didcticos.Prcticas dirigidas a la PROGRAMACIN de un manipulador industrial ligero.Prcticas dirigidas al control de distintos accionamientos electromecnicos en sus diversas tecnologas.

BIBLIOGRAFA

Tipo: Ttulo

Bsica Analytical robotics and mechatronics / Wolfram Stadler-- New York : McGraw-Hill, cop. 1995 AbsysBiba

Bsica Fundamentals of robotics : analysis and control / Robert J. Schilling-- Englewood Cliffs, New Jersey :Prentice Hall, cop. 1990 Absys Biba

Bsica Fundamentos de robtica / Antonio Barrientos...[et al.]-- 2 ed-- Madrid : McGraw Hill/Interamericanade Espaa, 2007 Absys Biba

Bsica Introduction to robotics : mechanics and control / John J. Craig-- 3rd ed-- Upper Saddle River (NewJersey) : Pearson Education International, [2005] Absys BibaBsica Introduction to robotics. Mc Kerrow P.J. Addison Wesley. ISBN: 0201182408.

Bsica Modelling and Control of Robot Manipulators. L. Sciavicco B. Siciliano. Springer-Verlag. ISBN:1852332212

Bsica Robot Manipulators. Mathematics, programming and control. Paul R. P. MIT-Press. ISBN:026216082X

Bsica Robot dynamics and control / Mark W. Spong, M. Vidyasagar-- New York : John Wiley & Sons, cop.1989 Absys BibaBsica Robtica. Control, deteccin, visin e inteligencia. Fu K. S. Pearson Educacion. ISBN: 8476152140.Bsica 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 BibaComplementaria Fundamentos de robtica / 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.] : JohnWiley & Sons, [1999] Absys BibaComplementaria 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 BibaRecursos en Internet

METODOLOGA

Modalidades organizativasClases tericasSeminarios y talleresClases prcticasTutorasEstudio y trabajo en grupoEstudio y trabajo autnomo individual

Mtodos de enseanzaMtodo expositivo - Leccin magistralEstudio de casosResolucin de ejercicios y problemas

ORGANIZACIN

Actividades presenciales Tamao de grupo HorasClases prcticas de aula Reducido 4,00Clases prcticas de laboratorio Laboratorio 24,00

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Clases tericas y pruebas presenciales de evaluacin Grande 32,00Total de horas presenciales 60,00

Trabajo autnomo del estudiante HorasElaboracin de trabajos e informes -Estudio personal 40,00Estudios previos, y anlisis posterior de resultados de las prcticas 10,00Resolucin de ejercicios y problemas. 40,00Total de horas de trabajo autnomo 90,00

Total de horas 150,00

EVALUACIN

Sistemas de evaluacin % Recuperable?Evaluacin continua 30 NoExamen y pruebas escritas 60 SExposicin de trabajos 10 NoTotal 100%

ComentariosPara los estudiantes a tiempo parcial (reconocidos como tales por la Universidad), las actividades de evaluacin norecuperable podrn ser sustituidas por otras, a especificar en cada caso. Esta posibilidad se habilitar siempre y cuando lacausa que le impida la realizacin de la actividad de evaluacin programada sea la que ha llevado al reconocimiento de ladedicacin a tiempo parcial.Con el objetivo de planificar para el estudiante a tiempo parcial las actividades sustitutivas, ste deber entregar al profesorresponsable de la asignatura un documento acreditativo que justifique su dedicacin parcial fuera de la universidad junto consu dedicacin horaria.

Criterios crticos para superar la asignaturaPara superar la asignatura el alumno deber cumplir:

Evaluacin continua. Mnimo: 4 puntos (sobre una escala de 0 a 10 puntos)Examen y pruebas escritas.

Exposicin de trabajos.*0.3 + ( + (I(Evaluacin continua) Examen y pruebas escritas)*0.6 nformes de prcticas de laboratorio y

)*0.1 >= 5 PUNTOS. (SOBRE UNA ESCALA DE 0 a 10 PUNTOS)resolucin de problemas