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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SUR 1/4 BAHÍA BLANCA --- ARGENTINA DEPARTAMENTO DE: Ingeniería Eléctrica y de Computadoras PROGRAMA DE : Robótica Industrial CÓDIGO: 2840 ÁREA NO: 5: Control Realimentado H O R A S D E C L A S E P R O F E S O R R E S P O N S A B L E T E Ó R I C A S P R Á C T I C A S Dr. Héctor G. Chiacchiarini Por semana Por Cuatrimestre Por semana Por Cuatrimestre 4 64 2 32 A S I G N A T U R A S C O R R E L A T I V A S P R E C E D E N T E S A P R O B A D A S C U R S A D A S Fundamentos de Control Realimentado DESCRIPCIÓN Esta materia está principalmente orientada al estudio de robots en aspectos cinemáticos, dinámicos, de control y aplicaciones, considerando además su vinculación con otros elementos de producción en celdas automatizadas de manufactura. El objetivo es dar al alumno conocimientos básicos y operativos sobre los aspectos fundamentales de la robótica. Se enfatiza sobre sistemas manipuladores robóticos aunque también se incluyen algunos aspectos de análisis y control de robots móviles. Las competencias y/o habilidades para las que se capacita son: Modelado cinemático y dinámico, control e instrumentación de robots, Análisis de sistemas robotizados, Experiencia de uso de equipo industrial, conceptos de seguridad de montaje y operación PROGRAMA SINTÉTICO 1. Introducción 2. Modelos cinemáticos 3. Modelos dinámicos 4. Sensores, actuadores y control 5. Aplicaciones de robots Vigencia Años 2011 UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SUR 2/4 BAHÍA BLANCA --- ARGENTINA DEPARTAMENTO DE: Ingeniería Eléctrica y de Computadoras PROGRAMA DE : Robótica Industrial CÓDIGO: 2840 ÁREA NO: 5: Control Realimentado PROGRAMA ANALÍTICO 1. Introducción Robótica: Significado actual. Manipuladores: tipos y aplicaciones: Descripción. Clasificación de acuerdo a capacidades, grados de libertad, y aplicación. Robots móviles: Problemática general – usos y aplicaciones de robots móviles (RM) en ambientes estructurados y en ambientes no estructurados. Problemas típicos en robótica industrial: modelado, control del robot, planificación de trayectorias, sensado, integración de robots en celdas de producción flexibles. 2. Modelos cinemáticos Manipuladores rígidos: Modelo cinemático. Rotaciones, composición. Rotaciones en torno a un eje arbitrario. Representación de rotaciones. Traslaciones. Transformaciones homogéneas. Convención de Denavit Hartemberg. Cinemática directa. Cinemática inversa: Métodos de resolución. Método de la cinemática desacoplada. Cinemática diferencial: El Jacobiano. Resolución dinámica de la cinemática inversa mediante matriz Jacobiana. Singularidades del manipulador. Modelos cinemáticas de robots con ruedas –configuraciones de ruedas y su efecto sobre la maniobrabilidad. Realidades versus idealidades. 3. Modelos dinámicos Modelado dinámico de manipuladores de brazos rígidos en base al principio de Euler-Lagrange y Hamilton. Descomposición de Energía cinética. Ecuaciones de movimiento. Método recursivo de Newton-Euler. Fuerzas y torques exteriores. Flexibilidad y rigidez del manipulador. Fricción. Combinación de fricción y fuerzas exteriores. Reversibilidad de las transmisiones. Juego libre. Modelos dinámicos de robots móviles. Restricciones no holonomicas. Uso de los modelos con fines de control. Limitaciones de los modelos. 4. Sensores, actuadores y control Actuadores y sensores. Tipos de actuadores y sus modelos equivalentes: Eléctricos, hidráulicos, neumáticos. Tipos de sensores: encoders, potenciómetros, LVDT, video, sensores de torque y fuerza, táctiles y de resbalamiento. Visión. Modelo de la cámara. Planeamiento y seguimiento de trayectorias – métodos de interpolación. Control de movimiento de manipuladores: por articulaciones independientes; compensación simultánea de todos los lazos, por dinámica inversa, compensación de gravedad. Análisis de estabilidad del lazo cerrado. Introducción al análisis de incertidumbres. Control de fuerza e impedancia. Control híbrido. Descripción de la problemática de sensado y control en robots móviles. Sensores Inerciales, Odometría, GPS. Niveles de control: Ejes, Robot, Elusión de obstáculos, Niveles superiores de decisión. 5. Aplicación de robots Celdas flexibles de producción: Introducción y objetivos de la celda. Nociones elementales: Composición. Problemática involucrada. Introducción al análisis dinámico. Vigencia Años 2011 UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SUR 3/4 BAHÍA BLANCA --- ARGENTINA DEPARTAMENTO DE: Ingeniería Eléctrica y de Computadoras PROGRAMA DE : Robótica Industrial CÓDIGO: 2840 ÁREA NO: 5: Control Realimentado Prácticas: Modelos cinemáticos Ejercicios de aplicación y experimentación. Modelos dinámicos Ejercicios de aplicación Sensores, actuadores y control Prácticas computacionales y simulaciones. Actividades de laboratorio sobre un robot industrial: 1. Revisión de las partes constitutivas, capacidades y limitaciones – demostración de capacidades- Aspectos de seguridad industrial: montaje y operación. 2. simulación del robot sobre el software RobotStudio© y programación del manipulador. 3. Realización de experiencias de movimientos simples, 4. Realización de experiencias de movimientos complejos programados desde el simulador, 5. Coordinación de movimientos con eventos externos ingresados por la placa I/O. 6. Realización de una práctica final integradora Bibliografía básica 1. Héctor Chiacchiarini, Robotica Industrial, Notas de curso, Departamento de Ing. Eléctrica y Computadoras UNS. 2. Guanrong Chen; Lecture notes on “Engineering Robotics: Kinematics, Dynamics and Control” for ELEE 6310. Department of Electrical Engineering. University of Houston, Texas, 1998. Disponible en Biblioteca Central, y en el LCR 3. Bruno Siciliano, Lorenzo Sciavicco, Luigi Villani, Giuseppe Oriolo, Robotics - Modelling, Planning and Control, Springer, 2009, ISBN 978-1-84628-641-4. Disponible en el LCR. 4. Mark W. Spong and M. Vidyasagar, Robot Dynamics and control, John Wiley. Bib. central 629-892. Disponible en el LCR 5. Wasim Ahmed Khan, Abdul Raouf, Kai Cheng, Virtual Manufacturing, Springer, 2011, ISBN 978-0-85729-185-1. Disponible en el LCR. 6. Kelly, Santibañez y Loria, Control of robot manipulators in Joint space, Springer, 2005, ISBN-10: 1852339942 7. Rafael Kelly, Victor Santibañez, Control de Movimiento de Robots Manipuladores, Pearson, ISBN 8420538310, 2003. Disponible en el LCR 8. Fernando Torres, Jorge Pomaraes, Pablo Gil, Santiago Puente, Rafael Aracil, Robots y sistemas Sensoriales, Pearson, ISBN 8420535745, 2002. Disponible en el LCR 9. Antti J. Koivo, Fundamentals for control of robotic manipulators, ISBN 0-471-85714-9, 1989. J. Wiley. Bib. Central 629.892 K829, Disponible en el LCR 10. Drago Matko, R. Karba y B. Zupančič, Simulation and modelling of continuous systems, a case study approach, Prentice Hall Intl, 1992. ISBN 0-13-808064-x. Disponible en el LCR 11. Robert J. Schilling, Fundamentals of Robotics Análisis and Control, P. Hall, 1990, ISBN 0-13-344433-3, Disponible en el LCR 12. John J. Craig, Introduction to Robotics mechanics and control, second edition, Addison Wesley 1989.ISBN 0-201- 09528-9. Disponible en el LCR Vigencia Años 2011 UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SUR 4/4 BAHÍA BLANCA --- ARGENTINA DEPARTAMENTO DE: Ingeniería Eléctrica y de Computadoras PROGRAMA DE : Robótica Industrial CÓDIGO: 2840 ÁREA NO: 5: Control Realimentado 13. Brian Armstrong-Hélouvry, Control of machines with friction, Kuwler Academic Press, 1991. ISBN 0-7923-9133-0. Disponible en Biblioteca Central 621.89 Ar57 14. Arthur J. Critchlow,Introduction to robotics, McMillan Pub. 1985, ISBN 0-02-325590-0, Bib. Central 629.892 C869 15. K. S. Fu, R. C. Gonzales y C. S. G. Lee, Robotica - Control, detección, visión e inteligencia, Mc Graw Hill, ISBN 0- 07-022625-3, 1988. Disponible en el LCR. 16. M. Makarov, ed. Pantyushin S. V., Modeling of robotic and flexible manufacturing systems. Ed. Hemisphere, 1990. Bib. Central 001 535 M289 17. M. de Berg, M. van Kreveld, M. Overmars, O. Schwarzkopf, “computational geometry: Algorithms and applications”, Springer, 1997. Disponible en el LCR. 18. H. Liu, J. Butterfass, S. Knoch, P. Meusel, G. Hirzinger, “A new control strategy for DLR”s multisensory articulated hand”, IEEE control Systems magazine, vol. 19, nro. 2, april 1999, pp. 47-54. Disponible en el LCR 19. Julián P., “Una representación canónica lineal a tramos de alto nivel: teoría y aplicaciones” Tesis doctoral. Dto. De Ing. Eléctrica UNS. 1999. Disponible en el LCR Bibliografía de consulta 20. Número especial sobre Ensamblado y planificación de tareas del IEEE Trans on Robotics and Automation. Abril 1996. Vol 12, no. 2. Disponible en el LCR 21. Robert J. Schilling, Instructors Manual, P. Hall, 1990, ISBN 0-13-344474-0 Disponible en el LCR 22. Robert J. Schilling y R. White, Programing and simulation studies with software, P. Hall 1990,ISBN 0-13- 344441-4 Disponible en el LCR 23. Richard M. Murray, Zexiang Li, S. Shankar Sastry, A Mathematicla Introduction to Robotic Manipulation, CRC PRess, 1994. ISBN 0-8493-7981-4. Disponible en el LCR 24. Kathrin W. Lilly. Efficient dynamic simulation of robotic mechanisms. Kuwler 1993. Bib. Central 629.892. L628 25. Carlos Canudas de Wit, Bruno Siciliano y Georges Bastin (EDS), Theory of Robot Control, Springer, 1997, ISBN 3- 540-76054-7. Disponible en el LCRJ. M. Skowronski, Control Dynamics of Robotic manipulators, Academic Press 1986, ISBN 0-12-648130- X. Disponible en el LCR 26. Ben-Zion Sandler, Robotics :Designing the mechanisms for automated mechinery. Prentice Hall Intl., 1991. ISBN 0- 13-781683-9. Biblioteca CentraL 629.892 Sa56 27. William A. Wolovich, Robotics: Basic Analysis and design. Holt, Rinehart and Winston, 1985. Disponible en el LCR 28. Claudel Borgne Samson, Bernard Michel Espain, Robot control, the task function approach. Clarendon Press 1991. Oxford. Bib. Central 629.892. Sa58 29. Ed .George C. S. Lee, Sensor-based robots; algorithms and architectures. Springer Verlag 1991. Bib. Central 629.892. L51 30. Mark W. Spong, F. L. Lewis and C. T., Abdallah, Robot Control: Dynamics, Motion Planning and Analysis, IEEE Press, ISBN 0-7803-0404-7, 1993. Disponible en el LCR. 31. John J. Craig, Adaptive control of mechanical manipulators, Addison Wesley, 1988. ISBN 0-201-10490-3. Disponible en el LCR 32. John G. Webster, ed. , Tactile sensors for robotics and medicine. J. Wiley 1988. Bib. Central 629.892. w394 33. De Paula Ferreira, Edson. Robótica Industrial. Aspectos macroscópicos, robós manipuladores, tecnologías, modelagem e controle. Ed. Kapeluzs, 1987. Bib. Central 001.535.D44 34. Angulo Usategui, José M Aviles, Gonzalez Rafael. Curso de Robótica. Paraninfo, 1985. Bib. Central 001. 535.an48a2 35. Constantinos A. Balafoutis y Rajnikant V. Patel, Dynamic analysis of robot manipulators: A cartesian tensor approach, Kuwler academic publishers, ISBN 0-7923-9145-4, 1991. Biblioteca central 629.892-B183 36. Claude Philip. Robotique de saudage a l’arc: Premiers éléments .Ed. Fournié 198. Bib. Central 629.892. P537. 37. Alain Pruski, Robotique générale. Ellipses. 1988 Bib. Central 001.535.P954 38. Claude Vibet, Robots: Principies et controle, Ellipses 1987. Bib. Central 001.535.V659 39. John Leonard, J. Durrant-White, F. Rugh. Directed sonar sensing for mobile robot navigation. Kuwler Academic 1992 .Bib. Central 629.892. L554 Vigencia Años 2011 UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SUR 5/4 BAHÍA BLANCA --- ARGENTINA DEPARTAMENTO DE: Ingeniería Eléctrica y de Computadoras PROGRAMA DE : Robótica Industrial CÓDIGO: 2840 ÁREA NO: 5: Control Realimentado 40. ed. Sitharama S. Yyugar, ed. Alberto Elfes. Autonomous mobile robots: perception, mapping and navigation. IEEE computer soc. Press. 1991. Bib. Central 629.892. Iy9 41. Bruno Siciliano, Lorenzo Sciavicco, Luigi Villani, Giuseppe Oriolo, Robotics - Modelling, Planning and Control, Springer, 2009, ISBN 978-1-84628-641-4. Disponible en el LCR. 42. Wasim Ahmed Khan, Abdul Raouf, Kai Cheng, Virtual Manufacturing, Springer, 2011, ISBN 978-0-85729-185-1. Disponible en el LCR. 43. Mark W. Spong, Seth Hutchinson, and M. Vidyasagar, Robot Modeling and Control - First Edition, Wiley. Disponible en el LCR. 44. Etienne Dombre, Wisama Khalil (Eds.), Modeling, Performance Analysis and Control of Robot Manipulators, ISTE, 2007, ISBN-13: 978-1-905209-10-1. Disponible en el LCR. 45. Miomir Vukobratovic, Ming Xie (Eds.), DYNAMICS AND ROBUST CONTROL OF ROBOT-ENVIRONMENT INTERACTION. New Frontiers in Robotics — Vol. 2, Worl Scientific, 2009, ISBN-13 978-981-283-475-1. Disponible en el LCR. VIGENCIA DE ESTE PROGRAMA AÑO PROFESOR RESPONSIBLE (firma aclarada) AÑO PROFESOR RESPONSABLE (firma aclarada) 2011 V I S A D O COORDINADOR AREA SECRETARIO ACADÉMICO DIRECTOR DE DEPARTAMENTO Fecha: Fecha: Fecha:
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