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Ingeniería Eléctrica

CONTROL Y PROGRAMACIÓN DE ROBOTS.
Programa de teoría. Curso 2024-2025

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Importante:

El programa que se muestra a continuación puede sufrir alteraciones siempre y cuando existan circunstancias que así lo justifiquen en el presente curso académico.
SESIONES GRABADAS EN VÍDEO (YOUTUBE)

Bloque temático I: Consideraciones básicos sobre la Robótica.
Tema I: Introducción a la Robótica.
- Introducción.
- Reseña histórica de la Robótica.
- La robótica y la automatización.
- Definiciones de robot.

- Clasificaciones de los robots.
- Aplicaciones de los robots.
- Estructura mecánica de un robot.
- Características y especificaciones de un robot.
- Descripción de las estructuras robóticas: Estructura cartesiana, estructura cilíndrica, estructura polar, estructura articulada, estructura Scara, otras estructuras.

Bloque temático II: Herramientas físicas y matemáticas necesarias en Robótica.
Tema 2: Descripciones y transformaciones espaciales utilizadas en robótica.

Espacio articular y espacio de la tarea. Coordenadas. Introducción.

- Espacio de la tarea, operacional o cartesiano. Coordenadas de tarea.

- Espacio articular. Coordenadas generalizadas.

- Introducción a la redundancia de un robot.

Descripciones matemáticas espaciales de la posición, rotación y localización de un sólido en el espacio.

Descripción matemática de un punto en el espacio. Operación de traslación.

Matriz de cambio de orientación en el plano X-Y.

Matriz de rotación de un punto en el plano X-Y.

Matriz de cambio de orientación tridimensional.

Composición de cambios de orientación.

Traslación y cambio de orientación.

Cambio de descripciones y transformaciones espaciales: traslaciones; rotaciones (simples, compuestas); ángulos de alabeo, cabeceo y giro; ángulos de Euler; Módelo ángulo/eje, modelos descriptivos de la orientación.

Ángulos de Euler. Muñeca de Euler

- Ángulos de Euler. Descripción de la matriz de cambio de orientación (planteamiento directo).

- Ángulos de Euler. Descripción de la matriz de cambio de orientación (planteamiento inverso).

- Ángulos de Euler. Descripción de la matriz de cambio de orientación (casos particulares).

Ángulos de balanceo, cabeceo y giro

- Ángulos de alabeo, cabeceo y giro. Descripción de la matriz de cambio de orientación (planteamiento directo).

- Ángulos de alabeo, cabeceo y giro. Descripción de la matriz de cambio de orientación (planteamiento inverso)

- Ángulos de alabeo, cabeceo y giro. Descripción de la matriz de cambio de orientación (casos particulares)

Descripción de la orientación mediante un ángulo y un eje.

Descripción de la orientación con cuaternios.

Matriz de transformación homogénea.

- Aplicación de la matriz de transformación homogénea a la descripción de los elementos de un robot (brazo, muñeca, efector terminal).

Modelos gráficos para describir la traslación y cambio de orientación. Grafos de ubicación aplicados a los elementos de un robot.

- Grafos de ubicación aplicados a un sistema robótico.

- 2.6. Localización y movientos de objetos.

Derivada de un vector en una base móvil.

Estructura cilíndrica. Estudio de la cinemática.

- Posición del efector terminal en una estructura cilíndrica.

- Velocidad lineal del efector terminal en una estructura cilíndrica.

- Aceleración lineal del efector terminal en una estructura cilíndrica.

Estructura esférica. Estudio de la cinemática.

- Posición del efector terminal en una estructura esférica.

- Velocidad lineal del efector terminal en una estructura esférica.

- Aceleración lineal del efector terminal en una estructura esférica.

Composición de movimientos.

- Ejemplo: Cinemática de un brazo manipulador esférico (Método 1).

- Ejemplo: Cinemática de un brazo manipulador esférico (Método 2).

Muñeca de Euler. Estudio de la cinemática.

(Viejo) 2.7.10.1. Velocidad angular.

(Viejo) 2.7.10.2. Aceleración angular.

(Viejo) 2.7.10.3. Posición del efector terminal.

(Viejo) 2.7.10.4. Velocidad lineal del efector terminal.

(Viejo) 2.7.10.5. Aceleración lineal del efector terminal.

El centroide.

- Ejemplo 1: centroide de un triángulo.

- (Viejo) 2.7.11.1.2. Ejemplo 2: centroide de una geometría compuesta por geometrías básicas.

- (Viejo) 2.7.11.1.3. Ejemplo 3: centroide de una semiesfera sólida.

- Centroide de una semiesfera. (Integración en coordenadas esféricas).

Centro de masas (cdm).

- cdm de una semiesfera.

Momento de inercia de un sólido.

- Ejemplo 1: momento de inercia de un cilindro.

- Ejemplo 2: momento de inercia en un cono.

Estudio de tensor de inercia de un sólido.

- (Viejo) 2.9.1. Ejemplo 1: tensor de inercia de un paralelepípedo.

Energía mecánica.

Energía cinética traslacional.

Energía cinética rotacional.

Energía potencial.

Equilibrio estático en un sólido rígido

Cinemática vectorial (posición, velocidad y aceleración angular) de un sólido rígido en sistemas de referencia inerciales y no inerciales

Bloque temático III: Estudio de la cinemática de un robot.
Tema 3.1: El problema cinemático directo (P.C.D.)

Introducción.

Planteamiento y resolución del problema cinemático directo (P.C.D.)

- Formulación de Denavit-Hartenberg. Condiciones y parámetros.

- Resolución del problema cinemático directo utilizando la notación de Denavit-Hartenberg. Pasos a seguir.

- (Viejo). Resolución del problema cinemático directo en un manipulador con 2 articulaciones rotacionales.

- Resolución del problema cinemático directo en un manipulador con 3 articulaciones rotacionales.

- (Viejo) Resolución del problema cinemático directo en un robot Scara.

- (Viejo) Resolución del problema cinemático directo en una muñeca de Euler.

- (Viejo) Resolución del problema cinemático directo en un brazo esférico tipo Stanford.

Tema 3.2: El problema cinemático inverso (P.C.I.)

Introducción al P.C.I. Planteamiento y resolución.

Estudio de la existencia y unicidad del P.C.I.

Métodos de resolución del P.C.I. (métodos genéricos y métodos particulares).

- (Viejo) Resolución del P.C.I. en un robot con 2 g.d.l. utilizando métodos algebraicos.

- (Viejo) Resolución del P.C.I. en un robot con 2 g.d.l. utilizando métodos geométricos.

Desacoplo del P.C.I. en dos subproblemas. P.C.I. de posición del brazo. P.C.I. de orientación de la muñeca.

- Desacoplo del PCI en un robot RRR.

- Resolución del P.C.I. de brazo en un robot RRR. Método algebraico.

- Resolución del P.C.I. de brazo en un robot RRR. Método geométrico.

- Resolución del P.C.I. de muñeca en un robot RRR.

(Viejo) Resolución del P.C.I. en un robot SCARA.

Tema 3.3: Estudio del mapa de velocidades de un robot: El Jacobiano.

- El Jacobiano de un robot.

- Derivada de una matriz de cambio de orientación.

- Velocidad lineal de un eslabón i-ésimo.

- Velocidad angular de un eslabón i-ésimo.

- Aceleración angular de un eslabón i-ésimo.

- Aceleración lineal de un eslabón i-ésimo.

- Jacobiano de velocidad lineal (analítico).

- Jacobiano de velocidad lineal (geométrico).

- Jacobiano de velocidad angular (geométrico).

- Resumen de las fórmulas de cálculo de la matriz Jacobiana.

- (Viejo) Ejemplo de Jacobiano de velocidad angular en un robot con 2 g.d.l. rotacionales.

- (Viejo) Ejemplo de Jacobiano de velocidad lineal en un robot con 2 g.d.l. rotacionales.

- (Viejo) Cálculo del Jacobiano de un robot Scara.

- Jacobiano de un robot con 3 g.d.l. moviéndose en un plano principal.

Configuraciones singulares de un robot.

- Descomposición del cálculo de las configuraciones singulares de un robot.

- Configuraciones singulares de un brazo con 2 g.d.l.

- Configuraciones singulares de la muñeca de Euler.

- Configuraciones singulares de un robot Scara.

Tema 3.4: Estudio de la estática de un robot.

Equilibrio estático de un eslabón

- Equilibrio de fuerzas de un eslabón

- Equilibrio de pares de un eslabón

- Ejemplo: equilibrio estático de los eslabones de un robot con 2 g.d.l.

Ecuaciones recursivas de la estática de un robot.

- Ecuaciones recursivas de la estática de un robot. Vectores fuerza.

- Ecuaciones recursivas de la estática de un robot. Vectores par.

- Ejemplo 1 de un robot RR con 2 g.d.l. Introducción.

- Ejemplo 1de un robot RR con 2 g.d.l. Iteración 1.

- Ejemplo 1 de un robot RR con 2 g.d.l. Iteración 2.

- Ejemplo 2 de un robot RR con 2 g.d.l. Introducción.

- Ejemplo 2 de un robot RR con 2 g.d.l. Iteración 1.

- Ejemplo 2 de un robot RR con 2 g.d.l. Iteración 2.

- Ejemplo 3 de un robot RP con 2 g.d.l. Introducción.

- Ejemplo 3 de un robot RP con 2 g.d.l. Iteración 1.

- Ejemplo 3 de un robot RP con 2 g.d.l. Iteración 2.

Bloque temático IV: Introducción a la dinámica de un robot.

Tema 4.1: Estudio de la dinámica de un robot mediante la formulación de Lagrange-Euler.
4.1.1. Introducción.
4.1.2. Definición de la ecuación de Lagrange.
4.1.3. Cálculo de las energías cinética y potencial de los eslabones de un robot: Tensores de inercia y Jacobianos de los eslabones; Tensor de inercia global del robot y Fuerzas gravitacionales.
4.1.4. Fuerzas generalizadas de un robot.
4.1.5. Método de obtención del modelo dinámico de un robot mediante la formulación de Lagrange Euler.
4.1.6 Resolución de sencillos ejemplos de manipuladores industriales.
Tema 4.2: Estudio de la dinámica de un robot mediante la formulación de Newton-Euler.
4.2.1. Introducción.
4.2.2. Formulación recursiva de Newton-Euler: Ecuaciones dinámicas de Newton-Eulet recursivas directas e inversas.
4.2.3. Método de obtención del modelo dinámico de un robot mediante la formulación de Newton-Euler.
4.2.4. Resolución de sencillos ejemplos de manipuladores industriales.
 
Bloque temático V: Control cinemático de un robot. Planificación de trayectorias.
Tema 5.1: El control cinemático de un robot.
5.1.1. Introducción.
5.1.2. Relación entre el modelo cinemático de un robot y su control cinemático.
5.1.3. Tipos de trayectorias de un robot.
5.1.4. Generación y planificación de trayectorias: Interpoladores lineales, cúbicos, PSB, otros.
 
Bloque temático VI: Métodos de programación de robots.
Tema 6.1: Sistemas de programación de robots.
6.1.1. Introducción.
6.1.2. Métodos de programación de robots: programación por guiado y programación textual.
6.1.3. Requerimientos de un sistema de programación de robots.
6.1.4. Características básicas de los lenguajes de programación de robots.
6.1.5. Ejemplo de programación de un robot industrial.
 
Bloque temático VII: Introducción a la tecnología de los robots.
Tema 7.1: Elementos que forman parte de un robot industrial.
7.1.1. Introducción.
7.1.2. Actuadores utilizados en robótica: actuadores neumáticos (cilindros y motores), actuadores hidráulicos (cilindros y motores), actuadores electromecánicos (motores paso a paso, c.c., c.a., etc).
7.1.3. Sensores utilizados en robótica: Medida de la posición lineal y angular (encorders absolutos e incrementales, resolvers); Medida de la velocidad (dinamos tacométricas); otros sensores.
7.1.4. Transmisiones y reductoras.
7.1.5. Elementos terminales.
 

Webmaster:
carlos.elvira@unirioja.es
Última modificación: 03-09-2024 20:13

Datos
Asignaturas
I.T.I. Electricidad
(103. En extinción)
· Control y programación de robots
(1033010. Sin docencia)
I.T.I. Electrónica Industrial
(104. En extinción)
· Automatización Industrial I
(1041012. Sin docencia)
· Informática Industrial I
(1041018. Sin docencia)
· Control y programación de robots
(1043001. Sin docencia)
I.T.I. Mecánica
(105. En extinción)
· Control y programación de robots
(1053010. Sin docencia)
I. T. Informática Gestión
(113. En extinción)
· Instalación, configuración y mantenimiento de equipos informáticos
(1133009. Sin docencia)
Grado Ingeniería Informática (801G)
· Administración de redes y servidores (442)
· Administración avanzada de redes y servidores (458)
Grado Ingeniería Mecánica (803G)
· Control y automatización industrial (497)
· Fundamentos de control industrial (877)
· Fundamentos de automatización industrial (878)
Grado Ingeniería Eléctrica (804G)
· Control y automatización industrial (497)
· Regulación automática y automatización industrial (628)
· Fundamentos de control industrial (877)
· Fundamentos de automatización industrial (878)
Grado Ing. Electrónica Ind. y Automática (805G)
· Control y automatización industrial (497)
· Control y programación de robots (640)
· Fundamentos de control industrial (877)
· Fundamentos de automatización industrial (878)
Máster en Ingeniería Industrial (852M)
· Instalaciones industriales (5069)
Máster de Profesorado. Tecnología (M107A)
· Innovación docente e iniciación a la investigación operativa (267204000)
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