Descripción y contextualización de la asignatura

En esta asignatura se desarrollan las competencias relativas al análisis cinemático y dinámico de sistemas complejos. Los métodos de resolución son numéricos y se basan en una formulación multicuerpo, la cual está implementada en herramientas de simulación como SimMechanics, ADAMS y GIM. Para ello, el alumnado adquirirá los conocimientos teóricos más extendidos para la resolución de problemas cinemáticos y dinámicos, así como la modelización de sistemas complejos. Además, se analizarán los efectos de juegos, holguras y demás imprecisiones sobre el comportamiento estático y dinámico de sistemas robóticos y mecanismos. Los bloques temáticos que conforman la asignatura son:



1. Cinemática computacional



2. Dinámica computacional



3. Herramientas de simulación



4. Caracterización estructural de manipuladores robóticos

Convocatoria ordinaria: orientaciones y renuncia

Se aplica un sistema de evaluación continua de acuerdo a las siguientes ponderaciones:



- Prácticas en aula: 10%

- Ejercicios: 30%

- Examen: 60%, con nota mínima de 5/10



Aquel que no desee participar en este sistema de evaluación continua, tendrá derecho a un único examen final que constituya el 100% de la nota de la asignatura. Esta petición debe presentarse por escrito al profesorado antes de la semana 10.



En caso de no presentarse al examen la calificación será 'No presentado'

Convocatoria extraordinaria: orientaciones y renuncia

En caso de no haber superado la asignatura en convocatoria ordinaria, el alumnado tendrá derecho a un nuevo examen extraordinario.



Para quien no hubiera participado en el proceso de evaluación continua, este examen constituirá el 100% de la calificación.



Para quien hubiera participado en el proceso de evaluación continua, se considerará la mejor calificación entre:



- Conservar el 40% obtenido en prácticas de aula y ejercicios, atribuyendo al examen extraordinario el 60% (con nota mínima de 5/10)



- 100% la nota del examen extraordinario.



En caso de no presentarse al examen la calificación será 'No presentado'

Temario

Tema 1: Introducción a la metodología multicuerpo

Tipos de problemas cinemáticos y dinámicos

Mecanismos de cadena abierta y de cadena cerrada

Sistemas mecánicos planos y espaciales

Manipuladores serie y de cinemática paralela

Alternativas de métodos de resolución y herramientas de simulación



Tema 2: Ecuaciones de restricción

Grados de libertad, concepto de ecuación de restricción y coordenadas naturales

Ecuación de velocidad y ecuación de aceleración

Restricción de distancia y de ángulo absoluto

Restricción de ángulo relativo coseno, seno y general

Restricción de alineación

Modelización de mecanismos planos



Tema 3: Cinemática computacional

Construcción de la matriz jacobiana

Resolución de sistemas de ecuaciones lineales del problema de velocidades y de aceleraciones

Resolución de sistemas de ecuaciones no lineales del problema de posición



Tema 4: Dinámica computacional

Matriz de masas y vector de fuerzas generalizadas

Método de la matriz de transformación

Ecuación fundamental de la dinámica directa y de la dinámica inversa

Integración numérica de sistemas de ecuaciones diferenciales ordinarias



Tema 5: Aspectos complementarios

Transformación y manipulación de resultados cinemáticos y dinámicos

Problemas dinámicos especiales

Modelización de sistemas espaciales

Cálculo de esfuerzos en los pares



Tema 6: Caracterización estructural de manipuladores robóticos

Rigidez estática y comportamiento dinámico estructural

Métodos analíticos, numéricos y experimentales

Efecto de holguras y juegos en uniones cinemáticas

Precisión en manipuladores

Bibliografía

Materiales de uso obligatorio

Apuntes de la asignatura







Software: GIM, Microsoft Excel

Bibliografía básica

Javier García de Jalón, Eduardo Bayo. Kinematic and Dynamic Simulation of Multibody Systems. The Real-Time Challenge. Springer-Verlag, 1994.



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



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



K.J. Waldron and G.L Kinzel. Kinematics, Dynamics and Design of Machinery. John Wiley & Sons, 1999.



J.E. Shigley. Dymamic Analysis of Machines. McGraw-Hill, 1961.



C. E. Wilson and J.P. Sadler. Kinematics and Dynamics of Machinery. HarperCollins College Publishers, 1993.



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

Bibliografía de profundización

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







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

Revistas

Multibody Systems Dynamics



Proceedings of the IMechE, Part K: Journal of Multi-body Dynamics



Mechanism and Machine Theory.



Journal of Mechanical Design.



Robotica.



IEEE Transactions on Robotics.



International Journal of Robotic Research



The International Journal of Advanced Manufacturing Technology

Enlaces

www.ehu.es/compmech: Página web del grupo de mecánica computacional de la UPV/EHU







https://sites.google.com/site/admbilbao: Página web del grupo de Análisis y Diseño Mecánico







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