Ing. Iván A. Calle Flores

1

ROBOTICA

INTRODUCCION

INFORMACIÓN DEL

CURSO

Objetivos

Descripción de temas

Resultados de aprendizaje

Sistemas de evaluación

Bibliografía

3

Objetivo

El propósito del curso es

que el alumno reconozca y

explique la naturaleza y

utilidad de los dispositivos

Robóticos dentro de los

sistemas modernos de la

ingeniería.

Introducción a la robótica, cuerpos

rígidos y transformaciones

homogéneas, cinemática de

manipuladores robóticos,

cinemática y sensores de robots

móviles. Navegación autónoma de

robots móviles. Planeamiento.

Descripción

Resultados de aprendizaje

Diseñar dispositivos Robóticos usando software de Diseño de Ingeniería,

empleando los conocimientos y la metodología del diseño de Ingeniería

Describir el movimiento de cuerpos rígidos empleando las transformaciones

homogéneas, y conoce las herramientas matemáticas para el modelamiento y

control de robots.

Describir los modelos probabilísticos de un robot móvil y sus sensores, e

implementar un sistema de navegación autónoma

Describir geométricamente el movimiento de un manipulador robótico

Implementar algoritmos de planeamiento que permitan que el robot llegue

a la meta usando el camino mas corto.

Sistema de evaluación

Proyecto del curso

El proyecto consiste en el

diseño, implementación y el

control de un manipulador

robótico.

Además de mostrar el correcto

funcionamiento, se debe

entregar un informe donde se

muestre el análisis cinemático,

electrónica, etc.

Bibliografía

“Robot Modeling and Control“. Mark W. Spong. Wiley, 1st

Edition, 2005.

“Introduction to Autonomous Mobile Robots“. Roland

Siegwart, Illah Nourbakhsh, MIT press, 2nd Edition, 2011.

“Fundamentos de Robotica”. Antonio Barrientos, McGraw-

Hill, 2010.

CAPÍTULO 01

Introducción a

la Robótica

Contenido

1. Introducción

2. Modelamiento matemático

3. Tópicos adicionales

1. INTRODUCCION

La robótica es un campo

relativamente joven que usa

conceptos de diversas áreas

como Ingeniería Eléctrica,

Mecánica, ciencias de la

computación, matemática,

etc.

Historical perspective

The acclaimed Czech playwright Karel Capek (1890-1938) made the first use of the word ‘robot’, from the Czech word for forced labor or serf.

The use of the word Robot was introduced into his play R.U.R. (Rossum'sUniversal Robots) which opened in Prague in January 1921. In R.U.R., Capek poses a paradise, where the machines initially bring so many benefits but in the end bring an equal amount of blight in the form of unemployment and social unrest.

Science fiction

Asimov, among others glorified the term ‘robotics’, particularly in I, Robot, and early films such as Metropolis (1927) paired robots with a dystopic society

Formal definition (Robot Institute of America):

"A reprogrammable, multifunctional manipulator designed to move material, parts, tools, or specialized devices through various programmed motions for the performance of a variety of tasks".

Perspectiva histórica

13

Robots alrededor del mundo

http://www.mapsofworld.com/around-the-world/robotic-inventions.html

14

Aplicaciones comunes

Industrial

Robotic assembly

Commercial

Household chores

Military

Medical

Robot-assisted surgery

15

Aplicaciones comunes

Planetary Exploration

Fast, Cheap, and Out of Control

Mars rover

Undersea exploration

JHUROV; Johns Hopkins

Using biological principles to reduce design space

Ayers; Northeastern

BigDog; Boston Dynamics MFI; Harvard & Berkeley

Robots inspirados biológicamente

Robots industriales

Robótica clásica

● Diseñados con el fin de ser

altamente precisos y

repetitivos.

● Solo pueden operar en

ambientes altamente

estructurados

● No son “seguros” para la

interacción con personas.

Mando de controlControlador

Robot

2. MODELAMIENTO DE ROBOTS

Se verán un análisis de los principales

características de los manipuladores

robóticos mas comunes-

19

Representación simbólica

Los manipuladores robóticos están compuestos de eslabones (links)

unidos por juntas (joints)

Las juntas son típicamente de revolución y prismáticas.

Arreglos cinemáticos comunes

Manipulador Articulado

Anthropomorphic arm: ABB IRB1400

Las juntas son del tipo RRR.

Arreglos cinemáticos comunes

Espacio de trabajo

Arreglos cinemáticos comunes

Manipulador Esférico

Las juntas son del tipo RRP.

Stanford Arm

Arreglos cinemáticos comunes

Espacio de trabajo

Arreglos cinemáticos comunes

Manipulador SCARA

Las juntas son del tipo RRP.

Arreglos cinemáticos comunes

Espacio de trabajo

Arreglos cinemáticos comunes

Manipulador Cilíndrico

Las juntas son del tipo RPP.

Arreglos cinemáticos comunes

Espacio de trabajo

(a) spherical

(b) SCARA

(c) cylindrical

(d) Cartesian

Arreglos cinemáticos comunes

Muñeca

Tienen como objetivo establecer

la orientación de la herramienta

del manipulador

Es bastante común el uso de

muñecas esféricas

Muñeca esférica

Efector final - Herramienta

El efector final permite que el robot haga la

tarea para la que fue diseñada

Utah MIT hand

3. TOPICOS ADICIONALES

La robótica es uno de los campos en

donde se realiza mayor investigación

por la gran cantidad de aplicaciones

que se pueden obtener/mejorar al usar

robots.

Manipuladores paralelos

ABB IRB940 Tricept6DOF Stewart platform ABB IRB6400

Algunos de los eslabones forman una cadena cinemática cerrada

Presentan mayor rigidez

RHex; MichiganWhegs; CWRUMicroBat; UCLA

Robots móviles

Tienen sistemas de locomoción que le permiten desplazarse de un

ambiente a otro.

Pueden ser aéreos, terrestres, acuáticos, etc.

Minimally invasive surgery

Minimize trauma to the patient

Potentially increase surgeon’s capabilities

Force feedback necessary, tactile feedback desirable

Robots médicos

Robots humanoides

Justin