Ingeniería de Sistemas y de Control (conjunto con UNED)

Máster. Curso 2018/2019.

ROBÓTICA INDUSTRIAL - 604449

Curso Académico 2018-19

Datos Generales

SINOPSIS

COMPETENCIAS

ACTIVIDADES DOCENTES

Breve descriptor:

Esta asignatura está dedicada al estudio de los robots como elementos esenciales de la automatización de la producción. Los robots son máquinas que integran componentes mecánicos, eléctricos, electrónicos, y dispositivos sensoriales y de comunicaciones, bajo la supervisión de un sistema informático de control en tiempo real. El empleo de robots en la industria persigue dotar de la máxima flexibilidad a los procesos productivos, manteniendo la productividad que se consigue empleando máquinas automáticas especializadas. Si la robótica puede considerarse hoy en día como una disciplina madura se debe en gran medida a la implantación de los robots en la industria durante el siglo pasado. En la actualidad, el ámbito de aplicación de la robótica trasciende del entorno industrial y crece en importancia en otros sectores como el de servicios. La robótica industrial desde sus períodos de iniciación y madurez estuvo muy orientada a las funciones de manipulación. De hecho, suele considerarse un robot industrial esencialmente como un robot manipulador. Esta asignatura está diseñada siguiendo este enfoque y por ello tiene como objetivo el estudio de los elementos que componen un robot manipulador: estructura mecánica, transmisiones y reductores, actuadores, efectores finales y sensores. Se aborda también el estudio del control cinemático y dinámico de robots manipuladores. Otro tema importante considerado en la asignatura es el de programación de robots industriales. Además de estos aspectos tecnológicos, también se analizan otros temas relacionados con la robótica desde el punto de vista de usuario, con contenidos relativos al modo y oportunidad de su aplicación, que proporcionan al alumno unos criterios sobre la conveniencia de usar un robot y el modo más adecuado de hacerlo. Se dejan para la asignatura “Robots autónomos” otros aspectos más específicamente relacionados con la robótica denominada móvil, tales como los desplazamientos autónomos, la planificación o la navegación.

Requisitos

CONTEXTUALIZACIÓN:
La asignatura ¿Robótica industrial¿ se encuentra integrada en el Máster en Ingeniería de Sistemas y Control dentro del Módulo denominado ¿Robótica y automatización industrial¿. Este módulo está organizado en dos materias y se desarrolla en un total
de tres asignaturas optativas. Concretamente la asignatura ¿Robótica industrial¿ es la primera de las dos asignaturas que forman la materia ¿Robótica¿ y se encuentra en el primer cuatrimestre, mientras que la segunda asignatura se denomina ¿Robots
autónomos¿ y se imparte en el segundo cuatrimestre. La otra materia del módulo es "Automatización¿ que se compone de una sola asignatura del segundo cuatrimestre denominada ¿Automatización industrial¿. Por otro lado, toda la materia ¿Robótica¿ está
íntimamente relacionada con la materia ¿Sensores y actuadores¿ y con la asignatura optativa del segundo cuatrimestre ¿Prácticas de computación y robótica¿.

También es interesante resaltar que tanto en el Módulo ¿Modelado y simulación¿, donde se encuentra la asignatura ¿Modelado de sistemas dinámicos¿, como en el Módulo ¿Control¿, donde hay cuatro asignaturas complementarias, se ofrecen planteamientos más genéricos que los estudiados en esta asignatura sobre los temas de modelado y control dinámico de robots.

CONOCIMIENTOS PREVIOS RECOMENDABLES:
La formación previa que deberían tener los alumnos para el adecuado seguimiento de esta asignatura son los propios de ingreso al posgrado, haciendo especial recomendación en conocimientos científico-matemáticos en temas de álgebra, física y mecánica, así como en principios de programación.

Objetivos

RESULTADOS DEL APRENDIZAJE: Los resultados de aprendizaje que se espera alcanzar con esta asignatura por parte del estudiante son: · Comprender qué es un robot industrial e identificar sus principales aplicaciones · Conocer el problema del modelado y control cinemático en robots manipuladores y comprender sus soluciones. · Conocer el problema del modelado y control dinámico en robots manipuladores y comprender sus soluciones. · Valorar las características diferenciadoras de las técnicas de programación de robots y de sistemas robotizados · Evaluar opciones en el diseño e implementación de sistemas robotizados METODOLOGÍA: La docencia de esta asignatura se impartirá a distancia, siguiendo el modelo educativo propio de la UNED adaptado al EEES. El principal instrumento docente será un curso virtual dentro de las plataformas educativas para la enseñanza a distancia, complementado con la asistencia personalizada del equipo docente y la tutela presencial y telemática. Dentro del curso virtual el alumnado dispondrá de: Página de bienvenida, donde se indica el concepto general de la asignatura y se presenta el equipo docente. Calendario, donde se establece el orden temporal de actividades y sugerencias sobre el reparto temporal de la materia, para que el estudiante los adapte a su disponibilidad y necesidades. Materiales: i. Guía didáctica del curso, donde se establecen los objetivos concretos y los puntos de interés. ii. Programa, donde se especifica la división del contenido por capítulos. iii. Procedimiento, donde se sugieren al alumno las tareas que debe realizar. iv. Ejemplos de exámenes, donde se orienta sobre las pruebas escritas y se muestran ejemplos de exámenes de cursos anteriores. v. Pruebas de auto evaluación y de evaluación a distancia en línea. Comunicación: i. Correo para comunicaciones individuales. ii. Foros de Debate donde se intercambian conocimientos y se resuelven dudas de tipo académico general. iii. Grupos de trabajo para intercambiar información dentro de los grupos. Fuera del curso virtual el estudiante también tendrá acceso a realizar consultas al equipo docente a través del correo, teléfono y presencialmente en los horarios establecidos para estas actividades. También se podrán organizar videoconferencias si las necesidades docentes lo hicieran preciso.

Contenido

Unidad Didáctica I TEMA 1. INTRODUCCIÓN Resumen: En este tema se muestra la Robótica como tecnología multidisciplinar, definiendo al robot industrial y comentando su desarrollo histórico y estado actual. Objetivos: 1.1. Presentar los antecedentes históricos. 1.2. Mostrar el Origen y desarrollo de la robótica. 1.3. Definir y clasificar los robots. TEMA 2. MORFOLOGÍA DEL ROBOT Resumen: En este tema se presentan los elementos fundamentales que constituyen la estructura de un robot. Objetivos: 2.1. Mostrar la estructura mecánica de un robot. 2.2. Presentar las transmisiones y reductores. 2.3. Mostrar qué actuadores existen. 2.4. Aprender cómo son los sensores internos. 2.5. Conocer cuáles son los elementos terminales. Unidad Didáctica II TEMA 3. HERRAMIENTAS MATEMÁTICAS PARA LA LOCALIZACIÓN ESPACIAL Resumen: En este tema se estudia una serie de herramientas matemáticas que permiten especificar la posición y orientación en el espacio de piezas, herramientas y, en general, de cualquier objeto. Objetivos: 3.1. Establecer cómo se representa la posición. 3.2. Establecer cómo se representa la orientación. 3.3. Presentar las matrices de transformación homogénea. 3.4. Aprender a aplicar los cuaternios. 3.5. Relacionar y comparar los distintos métodos de localización espacial. TEMA 4. CINEMÁTICA DEL ROBOT Resumen: En este tema se presenta el estudio de la descripción analítica del movimiento espacial del robot como una función del tiempo, y en particular por las relaciones entre la posición y la orientación del extremo final del robot con los valores que toman sus coordenadas articulares. Objetivos: 4.1. Aprender a resolver el problema cinemático directo. 4.2. Aprender a resolver el problema cinemático inverso. 4.3. Mostar cómo se obtiene la Matriz Jacobiana. TEMA 5. DINÁMICA DEL ROBOT Resumen: En este tema se presenta el estudio de la relación entre el movimiento del robot y las fuerzas aplicadas sobre el mismo. Objetivos: 5.1. Estudiar el modelo dinámico de la estructura mecánica de un robot rígido. 5.2. Obtener el modelo dinámico de un robot mediante la formulación de Lagrange. 5.3. Obtener el modelo dinámico de un robot mediante la formulación recursiva de Newton-Euler. 5.4 Estudiar el modelo dinámico en variables de estado. 5.5 Estudiar el modelo dinámico en el espacio de la tarea. 5.6 Estudiar el modelo dinámico de los actuadores. TEMA 6. CONTROL CINEMÁTICO Resumen: En este tema se estudia cómo establecer cuáles son las trayectorias que debe seguir cada articulación del robot a lo largo del tiempo para lograr los objetivos del usuario (punto de destino, trayectoria cartesiana del efector final, tiempo invertido en el movimiento fijado por el usuario, etc.). Objetivos: 6.1. Presentar cuáles son las funciones del control cinemático. 6.2. Mostrar qué tipos de trayectorias existen. 6.3. Aprender a generar trayectorias cartesianas. 6.4. Aprender a muestrear de trayectorias cartesianas. 6.5. Aprender a interpolar trayectorias. TEMA 7. CONTROL DINÁMICO Resumen: En este tema se estudia cómo procurar que las trayectorias realmente seguidas por el robot sean lo más parecidas posibles a las propuestas por el control cinemático. Objetivos: 7.1. Estudiar el control monoarticular. 7.2. Estudiar el control multiarticular. 7.3. Estudiar el control adaptativo. 7.4. Aprender cómo se implanta desde el punto de vista práctico el Regulador. Unidad Didáctica III TEMA 8. PROGRAMACIÓN DE ROBOTS Resumen: En este tema se estudia cómo se le indica a un robot la secuencia de acciones que deberá llevar a cabo durante la realización de una tarea. Objetivos: 8.1. Estudiar los métodos de programación de robots y su clasificación. 8.2. Estudiar los requerimientos de un sistema de programación de robots. 8.3. Mostrar un ejemplo de programación de un robot industrial. 8.4. Presentar las características básicas de los lenguajes RAPID y V+. TEMA 9. CRITERIOS DE IMPLANTACIÓN DE UN ROBOT INDUSTRIAL Resumen: En este tema se abordan, tanto desde un aspecto técnico como económico, aquellas materias relacionadas con la implantación de un robot en un entorno industrial. Objetivos: 9.1. Estudiar el diseño y control de una célula robotizada. 9.2. Mostrar las características a considerar en la selección de un robot. 9.3. Estudiar la seguridad en instalaciones robotizadas. 9.4. Aprender a dar una justificación económica. 9.5. Estudiar el mercado de robots. TEMA 10. APLICACIONES DE LOS ROBOTS Resumen: En este tema se repasan las aplicaciones más frecuentes, destacando las posibilidades del robot y sus ventajas frente a otras alternativas. Objetivos: 10.1. Estudiar cómo se clasifican las aplicaciones de los robots. 10.2. Aprender cuáles son las principales aplicaciones industriales de los robots. 10.3. Analizar cuáles son los nuevos sectores de aplicación de los robots y en qué consisten los robots de servicio.

Evaluación

EVALUACIÓN DE LOS APRENDIZAJES:
La calificación final de la asignatura se obtendrá a partir de los siguientes elementos:

· Examen presencial final, en el que se deben resolver distintas cuestiones con el fin de evaluar los conocimientos adquiridos. Este examen es obligatorio y se celebrará al final del cuatrimestre. Representará un 60 % de la calificación final.
Los alumnos que no hayan podido superar este examen en el cuatrimestre correspondiente dispondrán de una convocatoria extraordinaria a comienzos de septiembre.

· Trabajo del alumno, se realizará a lo largo del cuatrimestre, con la supervisión y asesoramiento del equipo docente. Representará un 40 % de la calificación final.

TUTORIZACIÓN Y SEGUIMIENTO:
La tutorización de los alumnos se llevará a cabo fundamentalmente a través de los instrumentos de comunicación del curso virtual. También se atenderán consultas por teléfono por parte del equipo docente:
Horario:
Jueves de 16:00 a 20:00
Profesorado:
Carlos Cerrada Somolinos : Telf. 91-398.64.77
Juan José Escribano Ródenas: Telf. 91-398.76.17

Bibliografía

ISBN(13): 9788448156367
Título: FUNDAMENTOS DE ROBÓTICA (2ª)
Autor/es: Peñín Honrubia, Luis Felipe ; Balaguer Bernaldo De
Quirós, Carlos ; Aracil Santonja, Rafael ; Barrientos Cruz, Antonio ;
Editorial: MC GRAW HILL

BIBLIOGRAFÍA COMPLEMENTARIA:
ISBN(13): 9788420535746
Título: ROBOTS Y SISTEMAS SENSORIALES (1ª)
Autor/es: Torres Medina, Fernando ;
Editorial: PEARSON ALHAMBRA

Bibliografía opcional:
OLLERO BATURONE, A.: Robótica. Manipuladores y robots móviles. Marcombo, 2001.
TORRES, F. y otros: Robots y Sistemas Sensoriales. Prentice Hall, 2002.
GROOVER, M. P. y otros: Robótica Industrial. Tecnología, Programación y Aplicaciones. McGraw-Hill, 1989.
FU; GONZÁLEZ y LEE: Robotics. Control, Sensing Vision and Intelligence. McGraw-Hill, 1987.

Otra información relevante

La plataforma de e-Learning alf, proporcionará el adecuado interfaz de interacción entre el alumno y sus profesores. aLF es una plataforma de e-Learning y colaboración que permite impartir y recibir formación, gestionar y compartir documentos, crear y participar en comunidades temáticas, así como realizar proyectos online.

Se ofrecerán las herramientas necesarias para que, tanto el equipo docente como el alumnado, encuentren la manera de compaginar tanto el trabajo individual como el aprendizaje cooperativo.

Estructura

MódulosMaterias
No existen datos de módulos o materias para esta asignatura.

Grupos

Clases teóricas y/o prácticas
GrupoPeriodosHorariosAulaProfesor
Grupo A - - -EVA BESADA PORTAS


Exámenes finales
GrupoPeriodosHorariosAulaProfesor
Grupo único de examen final - - -