Profesorado

Francisco Fernández Zacarías
Antonio Illana Martos

Competencias

Competencias transversales/genéricas

INSTRUMENTALES:
Capacidad de análisis y síntesis.
Capacidad de organización y planificación.
Resolución de problemas.
Capacidad de gestión de la información.
Toma de decisiones.

PERSONALES:
Trabajo en equipo.
Razonamiento crítico.

SISTEMICAS:
Aprendizaje autónomo.
Creatividad.

OTRAS COMPETENCIAS TRANSVERSALES:
Capacidad de aplicar los conocimientos en la práctica.
Conocimientos básicos de la profesión.

Objetivos

Breve descripción del contenido (BOE):   Componentes y cinemática de
manipuladores. Características y aplicaciones industriales.


Descripción y Objetivos
La robótica es una realidad imprescindible en la actualidad, en constante
expansión. Tiene una aceptación y reconocimiento pleno en muchos procesos
industriales: soldadura, montaje, pintura, fundición, control de calidad...
El estudio del manipulador es rico en conceptos mecánicos (análisis en
tres dimensiones de sistemas con múltiples grados de libertad), y obliga a un
trabajo de síntesis de las diversas disciplinas estudiadas.
Los objetivos propios de la asignatura son: Revisión del estado actual y
perspectivas de estos mecanismos. Conocer y manejar los robots del
laboratorio. Resolver los problemas cinemáticos directo e inverso en
manipuladores industriales. Distinguir los procesos industriales en los
que resulta ventajoso el uso de robots. Seleccionar el robot comercial
adecuado para cada aplicación, en base a sus características.


Conocimientos previos
Es importante tener una cierta base de álgebra matricial (impartida
en “Matemáticas I”) y en cinemática de mecanismos (impartidas en “Teoría
de Mecanismos y Máquinas”, o bien en “Sistemas Mecánicos”).

Programa

Contenido General del Programa
El programa de la asignatura presenta temas de carácter bien diferente.
Hay cuatro capítulos de carácter descriptivo, generalista y tecnológico.
El primero es una introducción a la robótica, que empieza por sus
antecedentes históricos y desarrollo. Se aprende la terminología
fundamental, se muestran variados ejemplos de robots y se comentan las
principales áreas de estudio en robótica. El segundo tema se dedica a los
componentes del robot: eslabones, transmisiones, motores, sensores y
efectores. De las características de funcionamiento versa el tercer tema.
En el último capítulo se revisan los distintos procesos de fabricación que han
sido robotizados, incidiendo en la selección adecuada del robot.
Los capítulos 4 y 5 estudian la cinemática del robot. Tienen un
tratamiento matemático fuerte y que puede resultar árido para los alumnos con una
base insuficiente en álgebra y mecanismos.


Temas

Tema 1.     Introducción a la Robótica.
Tema 2.     Morfología y componentes de los robots.
Tema 3.     Características del robot.
Tema 4.    Cinemática de manipuladores. Problema directo.
Tema 5.    Cinemática de manipuladores. Problema inverso.
Tema 6.     Aplicaciones industriales. Selección del robot.

Práctica 1.   Identificación de componentes y descripción del mecanismo.
Práctica 2.  Manejo de robots.
Práctica 3.  Calibración de robots.
Práctica 4.  Programación por guiado.


TEMARIO  DESARROLLADO

Tema 1.    Introducción a la Robótica

1.1.  Antecedentes históricos.
1.2.  Origen y Desarrollo.
1.3.  Terminología y ejemplos.
1.3.1.  Definiciones.
1.3.2.  Clasificaciones.
1.3.3.  Movimientos del brazo.
1.3.4.  Ejemplos de Robots.
1.4.  Principales áreas de estudio en Robótica.

Tema 2.    Morfología y componentes de los robots

2.1.  Estructura mecánica.
2.1.1.  Pares cinemáticos y grados de libertad.
2.1.2.  Configuraciones usuales.
2.1.3.  Robots redundantes.
2.1.4.  Rigidez de los eslabones.
2.2.  Transmisión de movimiento.
2.2.1.  Transmisiones.
2.2.2.  Reductores.
2.2.3.  Accionamiento directo.
2.3.  Actuadores.
2.3.1.  Actuadores neumáticos.
2.3.2.  Actuadores hidráulicos.
2.3.3.  Motores eléctricos.
2.3.3.1.  Motores de corriente continua.
2.3.3.2.  Motores paso a paso.
2.3.3.3.  Motores de corriente alterna.
2.4.  Sensores.
2.4.1.  Clasificación.
2.4.2.  Sensores de posición.
2.4.3.  Sensores de velocidad.
2.4.4.  Sensores de presencia.
2.4.5.  Otros sensores.
2.5.  Efectores.

Tema 3.    Características del robot

3.1.  Área de trabajo.
3.2.  Número de grados de libertad.
3.3.  Errores de posición.
3.4.  Velocidad y capacidad de carga.
3.5.  Sistema de control.
3.6.  Disposición en la célula de trabajo.
Seguridad en el trabajo con robots.
3.7.  Tipos y causas de accidentes.
3.8.  Medidas de seguridad y normativa legal.

Tema 4.    Cinemática I. Problema directo

4.1.  Introducción a la cinemática del robot.
4.2.  Sistemas de referencia y cambio de coordenadas en el espacio.
4.3.  Rotaciones y orientación en el espacio.
4.4.  Transformaciones homogéneas.
4.4.1.  Definición y aplicaciones.
4.4.2.  Interpretación geométrica.
4.4.3.  Composición de transformaciones homogéneas.
4.5.  Cadenas cinemáticas.
4.6.  Algoritmo de Denavit-Hartenberg.
4.6.1.  Parámetros D-H.
4.6.2.  Matriz de un elemento y matriz del manipulador.
4.7.  Obtención del modelo cinemático directo.

Tema 5.    Cinemática inversa y relaciones diferenciales

5.1.  Problema cinemático inverso.
5.1.1.  Definición del problema.
5.1.2.  Resolución por métodos geométricos.
5.1.3.  Resolución a partir de la matriz del manipulador.
5.1.4.  Desacoplo cinemático.
5.1.5.  Los métodos iterativos.
5.2.  Relaciones diferenciales.
5.2.1.  Matriz jacobiana.
5.2.2.  Movimientos diferenciales en el espacio.
5.2.3.  Jacobiana inversa
5.2.4.  Configuraciones singulares.

Tema 6.    Aplicaciones industriales. Selección del robot.

Entorno económico y social.
6.1.  Justificación económica.
6.2.  Mercado de robots.
6.3.  Impacto social. Procesos industriales robotizados.
6.4.  Fundición.
6.5.  Soldadura.
6.6.  Aplicación de materiales: pintura y sellantes.
6.7.  Alimentación de máquinas.
6.8.  Corte.
6.9.  Montaje.
6.10.  Paletizado.
6.11.  Control de calidad. Metrotecnia.
6.12.  Manipulación en salas blancas.

Actividades

Prácticas
Prácticas de Laboratorio
Las prácticas de laboratorio tienen carácter obligatorio, exigiéndose la
realización de una memoria por cada práctica realizada. Se reservan diez
horas lectivas para su realización.
Las prácticas y sus memorias correspondientes se realizan en grupos de
tres-cuatro alumnos.

Realización y entrega de ejercicios por grupos
Al arrancar el segundo bloque del programa, se hacen grupos de cuatro
alumnos y se entrega a cada grupo una colección de 12 ejercicios,
aproximadamente. Los resultados deberán presentarse antes de los exámenes finales.

Metodología

Plan a extinguir. Sin docencia presencial.

Distribución de horas de trabajo del alumno/a

Nº de Horas (indicar total): 99

• Clases Teóricas: 14  
• Clases Prácticas: 17,5  
• Exposiciones y Seminarios:  
• Tutorías Especializadas (presenciales o virtuales):
  • Colectivas: 13,5  
  • Individules:  
• Realización de Actividades Académicas Dirigidas:
  • Con presencia del profesorado:  
  • Sin presencia del profesorado: 9  
• Otro Trabajo Personal Autónomo:
  • Horas de estudio: 34  
  • Preparación de Trabajo Personal: 9  
  • ...
     
• Realización de Exámenes:
  • Examen escrito: 2  
  • Exámenes orales (control del Trabajo Personal):  

Técnicas Docentes

Criterios y Sistemas de Evaluación

Evaluación
La evaluación se apoyará en el examen final y la colección de ejercicios
propuestos.

La colección de ejercicios se entregará antes de realizar el examen final.
Su entrega es imprescindible para aprobar la asignatura.
La colección se calificará de cero a diez, atendiendo a la corrección de
los resultados, los razonamientos utilizados y la adecuada presentación.

Recursos Bibliográficos

BÁSICA

- Barrientos y otros. FUNDAMENTOS DE ROBÓTICA. Libro didáctico, con
fotografías, diagramas y ejemplos resueltos.
Deben estudiarse los capítulos 1 a 4, 9 y 10 del texto. Trae pocos
ejercicios prácticos sobre cinemática.

- Apuntes de la asignatura.

TEXTOS DE CONSULTA

- Spong y Vidyasagar.  ROBOT DYNAMICS AND CONTROL.
Superior al anterior para la cinemática.
- Klafter, Chmielewsky y Negin.  ROBOTIC ENGINEERING, AN INTEGRATED
APPROACH.Buena visión de los componentes: motores, sensores,
transmisiones...
- Fu, González, Lee. ROBÓTICA: CONTROL, DETECCIÓN, VISIÓN E INTELIGENCIA.
Texto clásico, con una buena colección de ejercicios propuestos y ejemplos
resueltos.
- AENOR. Norma UNE-EN 775, Robots Manipuladores industriales. Seguridad.