Irakasgaiaren azalpena eta testuingurua

Irakasgai honetan, mekanismo laua edo espazial baten egitura zinematikoa eta dimentsio nagusiak diseinatzeko beharrezko metodologia aurkezten da, baldintza zinematiko batzuen menpean.



Lehenengo atala mekanismo lauei buruzkoa da erabat. Lehenengo kapituluan mekanismo laua sinple sortzeko funtsezko nozioak azaltzen dira. Jarraian, kate zinematiko lauak eratzeko legeak aurkezten dira. Lege horiek beharrezkoak dira hainbat askatasun-gradu dituzten mekanismo-familiak lortzeko. Mekanismoaren topologia zehaztu ondoren, askatasun-gradu bakarreko mekanismo lauen sintesi dimentsionala egiteko hainbat aukera azalduko dira. Alternatiba horietan sartzen dira mekanismo sinpleei aplika dakizkiekeen metodo grafikoak, hala nola, lauki artikulatua, baita metodo analitikoak eta zenbakizkoak ere mekanismo konplexuagoetarako.



Bigarren atala, hainbat askatasun-maila dituzten mekanismo espazielie erreparatzen zaie, batez ere egitura paraleloa eta mugikortasun txikia dutenei (6 askatasun-gradubaino gutxiago). Mekanismoaren mugikortasunaren azterketa planotik espaziora hedatzen da, batez ere elementu terminalaren mugimendu-gaitasunean ardaztuta. Azkenik, egitura-sintesia egiteko prozedura bat azaltzen da, robot seriei eta robot paraleloei aplikatzekoa.

Irakasgaia ikastean lortuko diren emaitzak

1. Mekanismo lauen analisi zinematikoa egiteko gaitasunak eskuratzea, mekanismoak lortzeko metodoak eta kate zinematiko lauak eratzeko legeak barne.



2. Mekanismo lauen sintesi dimentsionaleko metodo klasikoak erabiltzen jakitea eta mekanismo lauen sintesi dimentsional optimoa egiteko beharrezko ezagutzak eskuratzea.



3. Mekanismo espazialen mugikortasun-analisia eta robot serieen eta paraleloen egiturazko sintesia egiteko gaitasunak eskuratzea.

Ohiko deialdia: orientazioak eta uko egitea

Nota finalaren balioa bi zati ditu:

- Idatzizko azterketa: kalifikazio osoaren % 80 da.

- Lan praktikoak: kalifikazio osoaren % 20 da



Ikastaroa gainditzeko, azterketaren eta lanen arteko batez besteko nota bost edo handiagoa izan behar da.

Ezohiko deialdia: orientazioak eta uko egitea

Nota finalaren balioa bi zati ditu:

- Idatzizko azterketa: kalifikazio osoaren % 80 da.

- Lan praktikoak: kalifikazio osoaren % 20 da



Ikastaroa gainditzeko, azterketaren eta lanen arteko batez besteko nota bost edo handiagoa izan behar da.

Irakasgai-zerrenda

1. Gaia: Mekanismo lauak (2.5 cr.)

1.1 Kapitulua. Mekanismoen diseinuari buruzko nozioak.

1.1.1. Diseinu-zikloa.

1.1.2. Grübler-en irizpidea eta mugak berrikustea.

1.1.3. Mekanismoak lortzeko metodoak: elementuen gehiketa eta alderanzpenak.

1.1.4. Kopuru sintesia: kate zinematiko lauak, itxiak eta biraketa loturak dituztenak eratzeko legeak.

1.1.5. Sei elementuko eta askatasun-gradu bateko katearen kasua.

1.2. Kapitulua. Sintesi dimentsionala: metodo grafikoak eta analitikoak.

1.2.1. Dimentsio-sintesi motak.

1.2.2. Funtzioen sorkuntzaren sintesia.

1.2.2.1. Lauki artikulatu baterako sarrera eta irteera erlazio funtzionala: Freudensteinen ekuazioa.

1.2.2.2. Hiru zehaztasun-puntu dituzten funtzioen sorreraren sintesia.

1.2.2.3. "m" zehaztasun-puntuetarako orokortzea.

1.2.2.4. Zehaztasun-puntuak hautatzea.

1.2.2.5. Zehastazun-puntuen kopurua handitzea.

1.2.3. Ibilbideak sortzeko sintesia.

1.2.3.1. Ibilbideen sorkuntza berrikustea, tarte ia-zuzenekin.

1.2.3.2. Lauki artikulatuaren akoplagailu-kurbak: aukerak eta mugak ibilbideak sortzeko sintesian.

1.2.3.3. Zehastazun-puntuak dituzten ibilbideak sortzeko metodo analitikoa.

1.2.3.4. Zehastazun-puntuak dituzten ibilbideak sortzeko metodo grafikoak.

1.2.3.5. Ordena eta adar akatsak.

1.2.3.6. Mekanismo kognatuak, Roberts-Chebysheven teorema.

1.2.4. Solido zurrunaren gidaketa

1.2.4.1. Translazio-mugimendua duen elementu bat sortzea.

1.2.4.2. Metodo grafikoak.

1.2.4.3. Aplikazio praktikoak.

1.2.5. Mekanismo igotzailearen proiektua.

1.3 Kapitulua. Sintesi dimentsional optimoa.

1.3.1. Optimizazio-metodoen berrikuspen laburra.

1.3.2. Sintesi optimoaren arazoa planteatzea.

1.3.3. Sintesi optimoaren terminologia eta kontzeptuak.

1.3.4. Lauki artikulatuan oinarritutako funtzioa sortzeko arazo lineal bati aplikatzea.

1.3.5. Sintesia prestatzea.

1.3.5.1. Translazioa, biraketa eta eskalatzea.

1.3.5.2. Bilatutako eta sortutako ibilbideen puntuen arteko egokitasuna.

1.3.5.3. Sarrera-parametroa murriztea edo ez.

1.3.5. Han-en metodoa: errore funtzio ez-linealaren linealizazioa.

1.3.6. Metodo analitikoa errore funtzio ez-linealetarako: diseinu-parametroak, koordenatu zinematikoak, mekanismoaren lazoaren murrizpen ekuazioak, sintesiaren murrizpen ekuazioak, diseinu-parametroen arteko desberdintasun-murrizketak, funtzio objektiboa, programa matematiko baten bidezko ebazpena.





2. Gaia: Mekanismo espazialak (2 cr.)

2.1 Kapitulua. Mugikortasunaren azterketa.

2.1.1. Mugimendu espaziala orokorra berrikustea. Mugimendu mugatuak: mugimendu lauak eta esferikoak. A.g. solidoetan, lotura zinematikoetan eta mekanismoetan.

2.1.2. Malishev-en formula. Murrizpen erredundanteak espazioan. A.g. inoperanteak eta berezitasunak.

2.1.3. Robot paraleloetarako formula.

2.1.4. Plataforma mugikor baten mugimendu-eredua aztertzea.

2.1.5. Marylandeko Unibertsitateko manipuladorearen eta 3-RPS manipuladorearen mugikortasun-analisia.

2.2 Kapitulua. Roboten sintesi estrukturala.

2.2.1. Diseinuaren ziklo orokorra.

2.2.2. Roboten zinematika espazialaren oinarriak.

2.2.2.1. Orientazioaren irudikapena: biraketazko-matrizea eta oinarrizko errotazioen konposizioa.

2.2.2.2. Objektu baten irudikapena: transformazio-matrizeak, oinarrizko transformazioak, transformazio-matrizeen konposizioa, alderantzizko transformazioa eta transformazio-ekuazioak.

2.2.3. Solido zurrunaren desplazamenduen algebra.

2.2.4. Desplazamendu-taldeen teoria. Solido zurrunen desplazamenduen Lie taldea.

2.2.4.1. Desplazamendu talde orokorraren azpitaldeak.

2.2.4.2. Desplazamenduei buruzko eragiketak.

1.2.4.3. Talde-egiturarik gabeko desplazamenduak.

2.2.5. Mugimendu-sorgailuak: lotura zinematikoak eta lotura zinematikoen bidez gauzatzea.

2.2.6. Robot serieen eta robot paraleloen egiturazko sintesi-prozedura.

Bibliografia

Nahitaez erabili beharreko materiala

- Ikasgaiaren edukiarekiko transparentziak.



- Irakasgaiaren praktika bakoitzari buruzko dokumentazioa.

Oinarrizko bibliografia

A. Hernández. "Cinemática de mecanismos. Análisis y diseño". Ed. SÍNTESIS, 2004.

A. Hernández, M. Urizar. "Design and Analysis of Mechanisms". Publicaciones de Ingeniería, EIB, 2021.

J. M. Selig. "Geometrical Foundations of Robotic". Springer (2nd Ed.), 2005

Gehiago sakontzeko bibliografia

- A. G. Erdman; G. N. Sandor, "Mechanism Design. Analysis and Synthesis". Prentice-Hall, 1997.



J. M. McCarthy, "Geometric Design of Linkages". Springer, 2000.



G. Gogu, "Structural Synthesis of Parallel Robots (Solid Mechanics and Its Applications)", Springer; 2007



X. Kong; C. Gosselin, Type synthesis of parallel mechanisms. Springer, 2007.



O Salgado, "Síntesis, Análisis y Diseño de Manipuladores Paralelos de Baja Movilidad", Tesis Doctoral, 2008

Aldizkariak

Mechanism and Machine Theory



Journal of Mechanical Design



IEEE Transaction on Robotics

Estekak

http://www.ehu.eus/compmech/: irakasgaia ematen duten irakasleen ikerketa-taldearen webgunea.







http://www.parallemic.org/: manipuladore paraleloei buruzko informazio-zentroa (eztabaida-foroa, bibliografia, patenteak, who is who, etab.)







http://www-sop.inria.fr/coprin/equipe/merlet/Synthese/biblio_espace.html: robotikari buruzko INRIA ikerketa instituto frantsesaren webgunea.