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UNIVERSIDAD PRIVADA ANTENOR ORREGO
FACULTAD DE INGENIERÍA
CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERIA ELECTRONICA
SISTEMAS MECATRONICOS Y ROBOTICA
SEMESTRE ACADÉMICO 2014-20
I DATOS GENERALES
II FUNDAMENTACIÓN
Hoy en día, la robótica se ha involucrado en diversos sectores productivos de nuestra sociedad, este avance es producto de la
globalización tecnológica y los altos estándares de producción. De otro lado, los sistemas mecatrónicos buscan no ser simples
máquinas mecánicas, sino incorporan tecnologías mas avanzadas las cuales dotan de flexibilidad al usuario final.
Sistemas Mecatrónicos y Robótica es una asignatura que aporta al perfil profesional de la carrera de Ingeniería Electrónica
formando competencias en los alumnos en inspección, análisis, control avanzado de procesos e investigación aplicada.
III SUMILLA
Sistemas Mecatrónicos y Robótica es una asignatura que fortalece el área de formación profesional, de naturaleza teórica –
experimental, de régimen electivo. Tiene como propósito el estudio de los fundamentos de diseño mecánico utilizando
elementos finitos, herramientas de fabricación y software especializado para el diseño y fabricación de componentes mecánicos;
a su vez, el análisis y modelado matemático de cadenas articuladas mediante cinemática, dinámica y generación de
trayectorias, finalmente aplicando a modelos propuestos el desarrollo y lazos de control digital.
IV COMPETENCIAS DE LA ASIGNATURA
SÍLABO
1.1 Nombre de la asignatura :SISTEMAS MECATRONICOS Y ROBOTICA1.2 Código :ELEC-2041.3 Ciclo de estudios :091.4 Créditos :41.5 Nivel :PREGRADO1.6 Campus : TRUJILLO,1.7 Fecha de inicio/fin :18/08/2014 al 17/12/20141.8 Duración semanas :171.9 Prerrequisitos :ELEC-198 O ELEC-111 O ELEC-1391.10 Profesores : EVANGELISTA ADRIANZEN, GUILLERMO DAVID ;
Reconoce la necesidad del aprendizaje continuo y el conocimiento de al menos un idioma extranjero.
V PROGRAMACIÓN POR UNIDADES DE APRENDIZAJE
UNIDAD 01 SISTEMAS MECATRÓNICOS Y ROBOTS MANIPULADORES
Duración: 18/08/2014 al 11/10/2014
N° Semanas Contenidos Conceptuales Contenidos Procedimentales Contenidos Actitudinales
Semana 1
Definición de Sistema
Mecatrónico
Definición de Mecatrónica1.
Elementos fundamentales2.
Áreas del conocimiento3.
La Robótica4.
Tecnologías incorporadas5.
Caso: El automóvil como
sistema mecatrónico.
6.
Realiza pesquizas sobre las
revistas de divulgación
científica, eventos y
certámenes especializados en
Ingeniería Mecatrónica y
Robótica. A su vez, indaga
sobre el artículo origen del
término "mecatrónica".
Puntualidad y Asistencia.
Participación activa durante la
clase.
Reflexivo ante preguntas
propuestas.
Semana 2
Métodos Numéricos - Parte I
Consideraciones
computacionales
1.
Sistemas de ecuaciones
lineales
2.
Determinante de matrices:
Determinante simbólico,
determinante
determinístico para
4x4,3x3,2x2
3.
Inversión de matrices:
operacionalización directa,
reducción gaussiana,
solver de matlab y regla de
cramer.
4.
Elabora funciones en matlab y
vhdl-fpga orientadas al
desarrollo determinístico de
ecuaciones lineales y métodos
de cálculo paralelo de
determinantes e inversiones
en matrices.
Puntualidad y asistencia.
Participación de manera
activa.
Creativo y Reflexivo ante los
casos propuestos.
Semana 3
Métodos Numéricos - Parte II
Diferenciación numérica:
Método de Euler en
backward y forward
1.
Integracion numérica:
Regla trapezoidal, regla de
simpson, método de Euler
2.
Sistemas dinámicos de
primer orden: Método de
Runge-Kutta
3.
Simulación de sistemas
dinámicos con ode45,
ode23, ode113, ode15s,
ode23s, ode23t, ode23tb.
4.
Efectua scripts en matlab y
vhdl-fpga para diferenciación e
integración numérica
determinístivas así como su
uso en la resolución de
sistemas dinámicos. A su vez,
selecciona correctamente el
ode solver para simulación a
respuestas dinámicos.
Puntualidad y asistencia.
Participación de manera
activa.
Creativo y Reflexivo ante los
casos propuestos.
UNIDAD 02 AUTOMATIZACIÓN CON ROBOTS INDUSTRIALES
Duración: 18/10/2014 al 13/12/2014
Semana 4
Descripciones Espaciales y
Transformaciones - Parte I
Descripciones espaciales:
Posición, orientación y
tramas (modelos 3D).
1.
Caso aP=aRb*bP y
aP=aRb*bP+aPborg en
3D.
2.
Operadores: Traslaciones,
Rotaciones y
Transformaciones
(modelos 3D).
3.
Elabora modelos
tridemensionales basados en
OpenGL para resolución de
casos propuestos.
Puntualidad y asistencia.
Participación de manera
activa.
Creativo y Reflexivo ante los
casos propuestos.
Semana 5
Descripciones Espaciales y
Transformaciones - Parte II
Ángulos fijos XYZ1.
Ángulos de Euler ZYX,
ZYZ
2.
Convenciones de fijación
de ángulos
3.
Representación de
Ángulo-Eje Equivalente
4.
Práctica Dirigida (Jhon J.
Craig - Robótica,CAP2,41
Ejercicios).
5.
Elabora modelos basados en
OpenGL y resuelve casos
propuestos: RR, Quadcopet,
Lower Limb.
Puntualidad y asistencia.
Participación de manera
activa.
Creativo y Reflexivo ante los
casos propuestos.
Semana 6
Cinemática Directa e Inversa
de Manipuladores
Resolución del Examen
Parcial.
1.
Cinemática Directa:
Descripción de Elementos
de una Trama, Asignación
de Sistemas de Referencia
y Convención Denavit-
Hartenberg.
2.
Cinemática Inversa: Matriz
de Transformación
Homogénea Inversa.
3.
Propagación de
Velocidades.
4.
Realiza cálculo simbólico
determinístico mediante MTH
inverso, resuelve casos
propuestos y elabora
seguimiento de trayectorias y
sus derivadas mediante
cinemáticas directa.
Puntualidad y asistencia.
Participación de manera
activa.
Creativo y Reflexivo ante los
casos propuestos.
Semana 7
Matriz Jacobiana y Fuerzas
Estáticas
Matriz Jacobiana•
Transformaciones Lineales•
Métodos de Vukobratovié y
Potkonjak
•
Singularidades de
Mecanismos
•
Fuerzas Estáticas.•
Desarrollo en cálculo simbólico
de matrices jacobianas y sy
influencia en velocidades
cartesianas y articulares; así
como el análisis de
mecanismos y las fuerzas
implicadas en su equilibrio.
Puntualidad y asistencia.
Participación de manera
activa.
Creativo y Reflexivo ante los
casos propuestos.
Semana 8Evaluación acerca de la
primera unidad.
Desarrollo del Examen Parcial
por parte del docente al
término de la evaluación.
Puntualidad y asistencia.
Participación de manera
activa.
Creativo y Reflexivo ante los
casos propuestos.
N° Semanas Contenidos Conceptuales Contenidos Procedimentales Contenidos Actitudinales
Semana 9
Generación de Trayectorias y
Diseño de Mecanismos
Generación de Trayectorias
Consideraciones
generales sobre la
descripción y generación
de rutas
1.
Esquemas en el espacio
de articulación
2.
Esquemas en el espacio
cartesiano
3.
Problemas geométricos
con las rutas cartesianas
4.
Generación de rutas en
tiempo de ejecución
5.
Descripción de rutas con
un lenguaje de
programación de robots
6.
Planeación de rutas
cuando se usa el modelo
dinámico
7.
Planeación de rutas sin
colisiones
8.
Elabora scripts de matlab e
implementa dichos códigos en
Labview basándonse en
MathScript Real Time Module,
a su vez en integración de
diseño de mecanismo de
solidworks mediante STL y
OpenGL en una única interfaz.
Puntualidad y asistencia.
Participación de manera
activa.
Creativo y Reflexivo ante los
casos propuestos.
Semana 10
Diseño Mecánico de
Manipuladores
Diseño basado en los
requerimientos de la tarea
1.
Configuración cinemática2.
Medidas cuantitativas de
atributos del espacio de
trabajo
3.
Estructuras redundantes y
de cadena cerrada
4.
Esquemas de
accionamiento
5.
Rigidez y deflexiones6.
Detección de posición7.
Detección de fuerza.8.
Elabora diseños preeliminares
en Solidworks y aplica física
de materiales en la evaluación
de la estructura mecánica del
robot.
Puntualidad y asistencia.
Participación de manera
activa.Creativo y Reflexivo
ante los casos propuestos.
Semana 12
Programación de Robots
Industriales
Elementos de la
Automatización con robots
1.
Costos y Egresos de
Implementación
2.
Beneficios de la
automatización con robot
3.
Entorno de los Software
ABB RobotStudio y Fanuc
RoboGuide.
4.
Comprende y evalúa cuando
es factible realizar una
automatización basada en
robótica, programa robots
industriales mediante teach
pendant y handheld.
Puntualidad y asistencia.
Participación de manera
activa.Creativo y Reflexivo
ante los casos propuestos.
1.
2.
3.
4.
VI ESTRATEGIAS METODOLÓGICAS
La asignatura se desarrollará centrada en el modelamiento matemático de sistemas mecatrónicos y robots manipuladores,
posteriormente a la programación y resolución de problemas industriales mendiate automatización robotizada.
Hincapié en el pensamiento crítico, colaboración y la aplicación práctica de habilidades.
Planes de estudios.
Interactivo con actividades, videos y cuestionarios.
Casos prácticos y reales.
Semana 13
Programación en ABB
RobotStudio
Elementos de la zona de
trabajo
1.
Elementos del espacio de
trabjo
2.
Herramientas para efector
final
3.
Programación de
trayectoria por puntos
4.
Calibración y ajuste del
TCP (Punto Centro de la
Herramienta)
5.
Herramientas de
diagnóstico.
6.
Comprende el entorno de
programación y elabora
actividades en función a la
tarea programada.
Puntualidad y asistencia.
Participación de manera
activa.
Creativo y Reflexivo ante los
casos propuestos.
Semana 14
Programación en Fanuc
Roboguide
Elementos de la zona de
trabajo
1.
Elementos del espacio de
trabjo
2.
Herramientas para efector
final
3.
Programación de
trayectoria por puntos
4.
Calibración y ajuste del
TCP (Punto Centro de la
Herramienta)
5.
Herramientas de
diagnóstico.
6.
Comprende el entorno de
programación y elabora
actividades en función a la
tarea a realizar.
Puntualidad y asistencia.
Participación de manera
activa.Creativo y Reflexivo
ante los casos propuestos.
Semana 15
Filosofía de los Sistemas de
Manufactura Integrados por
Ordenador
Filosofía CIM1.
Elementos de un sistema
de manufactura
2.
Configuración y
Programación de Robots
Yaskawa Motoman
3.
Modelos matemáticos para
el corte por fresado y
torneado.
4.
Describe los elementos de un
CIM, identifica las variables de
proceso inherentes a la
automatización de
mecanizado asistido por
robots.
Puntualidad y asistencia.
Participación de manera
activa.
Creativo y Reflexivo ante los
casos propuestos.
Semana 16 Evaluación Final del Curso
Desarrollo del Examen Final
por parte del docente al
término de la evaluación.
Puntualidad y asistencia.
Participación de manera
activa.
Creativo y Reflexivo ante los
casos propuestos.
1.
2.
3.
1.
2.
3.
VII MATERIALES EDUCATIVOS Y OTROS RECURSOS DIDÁCTICOS
Los materiales disponibles a ser empleados, serán los siguientes:
Material de estudio en línea de "Sistemas Mecatrónicos y Robótica"
Laboratorio de Manufactura por Robots - UPAO
Otros: pizarra acrílica, plumones, borrador, proyector multimedia.
VIII TÉCNICAS, INSTRUMENTOS E INDICADORES DE EVALUACIÓN
FÓRMULA PARA EL CÁLCULO DE LA NOTA PROMOCIONAL(PROM)
5%*C1 + 10%*C2 + 20%*EP + 15%*C3 + 25%*C4 + 25%*EF
PARAMETROS DE EVALUACIÓN:
IX PROGRAMA DE CONSEJERÍA
La tutoría y consejería es concebido como uno de los espacios que tienen los alumnos para resolver sus problemas académicos
y personales con el aporte del docente debido a su calificada experiencia; por lo tanto se tendrá en cuenta lo siguiente:
Todas las dificultades que se susciten en el desarrollo de la asignatura en forma individual o grupal serán consultadas con el
docente.
Se concertará los días de consulta y de entrevista concordante con la disponibilidad horaria con que cuenta el docente.
El docente tendrá la responsabilidad de dar una orientación permanente y continua a los estudiantes para motivarlos y
estimularlos a través de herramientas pedagógicas a fin de lograr los aprendizajes deseados.
X REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
BÁSICA
John J. Craig
ROBÓTICA 2006
K. S. Fu
ROBOTICS: CONTROL, SENSING, VISION AND INTELLIGENCE 2000
Peter Corke
ROBOTICS, VISION AND CONTROL - FUNDAMENTAL AND ALGORITHMS IN MATLAB 2011
COMPLEMENTARIA
Mark W. Spong
ROBOT MODELING AND CONTROL 2011
Antonio Barrientos
FUNDAMENTOS DE ROBÓTICA 1997
REVISTAS CIENTÍFICAS
West Pomerian University of Technology
PROCEEDINGS OF METHODS AND MODELS IN AUTOMATION AND ROBOTICS 2014
http://mmar.edu.pl/