Descripción y contextualización de la asignatura

Esta asignatura tiene como objeto que el alumnado alcance las competencias precisas para analizar la cinemática y dinámica de manipuladores robóticos existentes, comprender e interpretar movimientos espaciales, y planificar tareas de manipulación. Para ello es preciso profundizar en el conocimiento sobre diversos problemas de cinemática espacial, manejar las herramientas matemáticas que ofrecen los diversos software de cálculo, y adquirir una metodología adecuada de análisis mecánico de manipuladores serie y paralelos.



Tema 1. Robots y manipuladores en la industria mecánica.

Tema 2. El problema de posición

Tema 3. El problema de velocidad

Tema 4. El problema dinámico

Tema 5. Planificación de movimientos

Convocatoria ordinaria: orientaciones y renuncia

A lo largo del cuatrimestre se realizarán varias pruebas de evaluación, ejercicios prácticos y tareas de laboratorio prácticas evaluables. En día de la evaluación oficial ordinaria, es posible mejorar la calificación de las actividades realizadas a lo largo del curso, o bien realizar una evaluación final completa. El alumnado optaría por esta última posibilidad de evaluación, de forma explícita, y por escrito, con al menos dos semanas de antelación.



Así las evaluaciones parciales son:

- Examen escrito: ejercicio práctico del problema de posición de manipuladores serie, y teoría asociada.(20%)

- Examen escrito: ejercicio práctico del Problema de posición de manipuladores paralelos, y teoría asociada.(20%)

- Trabajo práctico del problema de posición de máquina industrial.(5%)

- Examen escrito: ejercicio práctico del problema de velocidades de manipuladores, y teoría asociada.(20%)

- Examen escrito: ejercicio práctico del problema dinámico, y teoría asociada.(20%)

- Trabajo práctico del problema de velocidades de máquina industrial.(5%)

- Trabajo práctico de simulación offline de robots industriales. (10%)

Convocatoria extraordinaria: orientaciones y renuncia

En el día de la evaluación oficial extraordinaria, se realiza una evaluación final completa con las siguientes partes:



- Ejercicio práctico del problema de posición y teoría asociada.(40%)

- Ejercicio práctico del problema de velocidades y teoría asociada.(40%)

- Ejercicio práctico del problema dinámico, y teoría asociada.(20%)

Temario

TEMA 1: ROBOTS Y MANIPULADORES EN LA INDUSTRIA MECÁNICA.



CAPÍTULO 1.1: Introducción descriptiva (0,15 créditos)

1.1.1 Historia de los manipuladores y los robots

1.1.2 Tipologías de Robots

1.1.3 Aplicaciones Industriales

1.1.4 Análisis y Diseño de robots y manipuladores



TEMA 2: EL PROBLEMA DE POSICIÓN



CAPÍTULO 2.1: Fundamentos Matemáticos para el problema de posición (0,8 créditos)

2.1.1 Matrices de Rotación. Ángulos de Euler

2.1.2 Rotaciones Sucesivas

2.1.4 Teorema de Euler. Eje de giro y ángulo de rotación

2.1.5 Matrices de Transformación

2.1.6 Transformaciones Sucesivas



CAPÍTULO 2.2: Obtención de las Ecuaciones de Posición en Robots Serie (0,5 créditos)

2.2.1 Notación Denavit-Hartenberg

2.2.2 Problema de Posición Directo e Inverso

2.2.3 Espacio de Trabajo



CAPÍTULO 2.3: Obtención de las Ecuaciones de Posición en Manipuladores (0,45 créditos)

2.3.1 Ecuaciones de Lazo. Aplicación a manipuladores planos.

2.3.2 Ecuaciones de Lazo, Aplicación a manipuladores espaciales.

2.3.3 Espacio de Trabajo



CAPÍTULO 2.4: Métodos para la resolución del problema de posición (0,15 créditos)

2.4.1 Obtención del Polinomio Univariante.

2.4.2 Resolución de sistemas no lineales.

2.4.3 Procedimientos numéricos.



CAPÍTULO 2.5: Notaciones avanzadas para la rotación (0,5 créditos)

2.5.1 Parámetros de Euler-Rodrigues

2.5.2 Cuaterniones



TEMA 3: EL PROBLEMA DE VELOCIDAD



CAPÍTULO 3.1: Fundamentos de Cinemática Espacial (0,3 créditos)

3.1.1 Velocidad Angular

3.1.2 Derivación en bases móviles

3.1.3 Campo de velocidades. Eje instantáneo de rotación y desliz.

3.1.4 Movimiento relativo en velocidades



CAPÍTULO 3.2: Obtención de las Ecuaciones de Velocidad en Robots Serie (0,15 créditos)

3.2.1 Derivación de las ecuaciones de lazo



CAPÍTULO 3.3: Ecuaciones Jacobianas (0,1 créditos)

3.3.1 Jacobianas del problema de velocidad



CAPÍTULO 3.4: Singularidades (0,3 créditos)

3.4.1 Singularidades de las Jacobianas

3.4.2 Indicadores de Singularidad

3.4.3 Singularidades en el Espacio de Trabajo



CAPÍTULO 3.5: Cinetostática (0,1 créditos)

3.5.1 La dualidad velocidad-fuerza



TEMA 4: EL PROBLEMA DINÁMICO



CAPÍTULO 4.1: Cálculo de Aceleraciones (0,4 créditos)

4.1.1 Ecuaciones de aceleración

4.1.2 Aceleraciones complementarias



CAPÍTULO 4.2: Fundamentos de Dinámica Espacial (0,5 créditos)

4.2.1 Ecuaciones de Newton-Euler

4.2.2 Aplicación de D¿Alembert

4.2.3. El problema dinámico inverso



TEMA 5: PLANIFICACIÓN DE MOVIMIENTOS



CAPÍTULO 5.1: Planificación de trayectorias (0,1 créditos)

5.1.1 Trayectorias Polinomiales

5.1.2 Otras funciones

Bibliografía

Materiales de uso obligatorio

Material de desarrollo propio puesto a disposición del alumnado en Egela.

Bibliografía básica

Mecánica Aplicada: Estática y Cinemática. Armando Bilbao y Enrique Amezua. Editorial Síntesis. 2006. ISBN 84-9756-406-5

Mecánica Aplicada: Dinámica. Armando Bilbao, Enrique Amezua y Oscar Altuzarra. Editorial Síntesis. 2008. ISBN 978-84-975656-1-5

Cinemática de mecanismos. Análisis y Diseño. Alfonso Hernández. Editorial Síntesis. 2004. ISBN 84-9756-224-0

Fundamental of Robotic Mechanical Systems. Theory, Methods, and algorithms. Jorge Angeles. Springer. 2003. ISBN 0-387-95368-x

Theory of Applied Robotics. Reza N. Jazar. 2010. Springer. ISBN 978-1-4419-1749-2

Bibliografía de profundización

Robot Analysis. The Mechanics of Serial and Parallel Manipulators. Lung-Wen Tsai. John Wiley & sons. 1999. ISBN 0-471-32593-7



Parallel Robots. Jean-Pierre Merlet. Kluwer Academia Press. 2000. ISBN 0-7923-6308-6

Revistas

Mechanism and Machine Theory.



Journal of Mechanical Design.



Robotica.



IEEE Transactions on Robotics.



International Journal of Robotic Research

Enlaces

www.ehu.es/compmech Página web del Grupo de Mecánica Computacional de la UPV/EHU



www.parallemic.org Página web de la red mundial de investigadores en manipuladores paralelos