UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA Facultad de Ingeniería Eléctrica y Electrónica Unidad de Posgrado y Segunda Especialización Sílabo Curso: EE- 72 ROBÓTICA (Aplicación de Técnicas Avanzadas de Control) I. INFORMACIÓN GENERAL: Maestría en Ciencias, Mención Código y Curso Créditos Pre requisito Duración total del ciclo Horas lectivas por semana Horas lectivas por ciclo Profesor II. : Automática e Instrumentación : EE-72 Robótica :4 : ninguno : 14 semanas : 4 (cincuenta minutos cada hora) : 56 horas académicas : M. Sc. José Machuca Mines OBJETIVO: La Robótica es un campo multidisciplinario complejo en el cual intervienen diversas áreas tecnológicas y especialidades de Ingeniería, como Ing. Mecánica, Ing. Electrónica, Ing. Automática, Ing. Computacional, Procesamiento de señales, Inteligencia artificial, etc. haciendo uso de las ciencias básicas teóricas y aplicadas. El objetivo del curso es dar un conocimiento general de los diversos métodos de controlar trayectorias articulares y espaciales de robots industriales usando técnicas avanzadas de control. Al finalizar el curso el participante debe ser capaz de formular la dinámica de cualquier tipo de robot, acoplarlo con la dinámica de los actuadores y sensores internos del robot, analizar y proponer la solución apropiada del problema de control y validarlas aplicando simulación gráfica III. RESUMEN: Terminología y definiciones generales. Formulación dinámica inversa y directa de robots, formulación dinámica de motores y sensores. Generación de trayectorias articulares y cartesianas. Control PID Robusto Multivariable. Control mediante Compensación No Lineal. Control mediante Compensación Adaptiva. Control de Estructura Variable. Control Adaptivo de Simple Articulación. Control Adaptivo Autosintonizable Multivariable. Control Difuso. ____________________________________________________________________________________ Profesor: M. Sc. José Machuca Mines Curso: EE-72 Robótica Periodo Académico: 2015-I 1 UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA Facultad de Ingeniería Eléctrica y Electrónica Unidad de Posgrado y Segunda Especialización IV. CONTENIDO: Capítulo 1. INTRODUCCIÓN Generalidades de Robótica. Definición de Robots. Componentes de un robot. Estructura mecánica de robots. Arquitectura Electrónica para un robot. Especificaciones de robots. Estructuras de robots industriales. Sensores de posición, velocidad y esfuerzo de robots. Modelamiento Matemático de sensores. Modelamiento matemático de motores DC. Motores sin escobillas (Brushless Motors) Modelamiento matemático de motores Brushless. Capitulo 2. FORMULACIÓN DINÁMICA DE ROBOTS Representación de la Dinámica Inversa de la estructura mecánica de un robot mediante la Formulación de Lagrange-Euler y de Newton-Euler. Capitulo 3. FORMULACIÓN MATEMÁTICA DEL MOTOR-ROBOT-SENSOR Acoplo de la dinámica de los motores y de los sensores con la dinámica del robot. Dinámica Inversa del Sistema Motor-Robot-Sensor. Representación de la Dinámica Directa del Sistema Motor-Robot-Sensor. Representación de la Dinámica Directa del Sistema en el espacio de estados. Solución Numérica de la Dinámica Directa del sistema. Capitulo 4. GENERACIÓN DE TRAYECTORIAS Trayectorias articulares. Trayectorias articulares polinómicas lineales, polinómicas cúbicas. polinómicas quínticas y de orden superior. Trayectorias articulares trigonométricas, etc. Trayectorias Cartesianas. Tipos: Vectoriales, de una Rotación y una traslación, de dos rotaciones y un traslación, etc. Capitulo 5. CONTROL DE ARTICULACIÓN SIMPLE (SISO) Control PID de simple articulación. Control de estructura variable. Control Adaptivo con Modelo de referencia. Control Adaptivo Autosintonizable. Control Difuso. Capitulo 6. CONTROL DE MULTIPLE ARTICULACIÓN SIMPLE (MIMO) Control mediante Compensación No Lineal. Control mediante Compensación Adaptiva. Control Adaptivo con Modelo de referencia. Control Adaptivo Autosintonizable Multivariable. Capitulo 7. CONTROL DE ROBOTS EN EL ESPACIO CARTESIANO Control PID Cartesiano. Control de Movimiento Resuelto. Control Difuso. Capitulo 8. INTRODUCCIÓN AL CONTROL PARA ROBOTS DE ARQUITECTURA COMPLEJA Control para robots redundantes. Control para robots Paralelos. Control para robots rodantes. Control para robots Caminantes. ____________________________________________________________________________________ Profesor: M. Sc. José Machuca Mines Curso: EE-72 Robótica Periodo Académico: 2015-I 2 UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA Facultad de Ingeniería Eléctrica y Electrónica Unidad de Posgrado y Segunda Especialización Capitulo 9. DISEÑO, CONSTRUCCIÓN E IMPLEMENTACIÓN DE ROBOTS Análisis del Robot a Construir. Arquitectura Mecánica. Arquitectura General Electrónica. Controladores Digitales. Sistemas Operativos en Tiempo real. Programación de Robots. V. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS: [1] Robótica: manipuladores y Robots Móviles, Aníbal Ollero Batrone. Editorial Alfaomega MARCOMBO 2001. [2] Introduction to robotics, Miomir Vukobratovic. Institute Mihajlo Pupin, Beograd, Yogoslavia 1989. [3] Fundamentals of Robotics , Analys, Robert J. Schilling. Editorial PRENTICE HALL 1990. [4] Robotic, Control, Detection, vision and intelligence, K. S. Fu, R. C. Gonzales. Editorial Mc Graw Hill 1988. [5] Robotic Engineering, an Integrated Approach, R. Klafter, Chmielewski Negin. Editorial PRENTICE HALL 1989. [6] Modeling, Identification e Control of Robots, W. Khalil e Dombre. Editorial Taylor & Francis Booksl 2002. [7] Fundamentos de Robótica, Antonio Barrientos, Luis Felipe Peñin, Carlos Balager. Editorial Mc Graw Hill 1999. [8] Control de Movimientos de Robots manipuladores, Rafael Kelly. Editorial PRENTICE HALL 2003. [9] Robot Dynámics and Control, Mark W. Spong, M. Vidyasagar. Editorial JOHN WILEY & SONS 1989. [10] Robot Analysis, The Mechanics of Serial and Parallel Manipulators. Lung-Wen Tsai. Editorial JHON WILY & SONS, INC. 1999. [11] Robotics: Modelling, Planning and Control Bruno Siciliano, Lorenzo Sciavicco. Luigi Villani, Giuseppe Oriolo. Editorial SPRINGER 2009. VI. SISTEMA DE EVALUACIÓN PF 0.3x( PPyPL) 0.3x( EP) 0.4 x( EF ) Donde: PF=Promedio final. PP=Promedio de prácticas. PL=Promedio de prácticas en el laboratorio. EP=Examen parcial (semana n° 7). EF=Examen final (semana n° 14). *********** ____________________________________________________________________________________ Profesor: M. Sc. José Machuca Mines Curso: EE-72 Robótica Periodo Académico: 2015-I 3