ROBÓTICA INDUSTRIAL


Quinto curso de Ingeniería Industrial. Optativa. (3+3 créditos)


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PROGRAMA DE "ROBÓTICA INDUSTRIAL"


CÁPITULO 1: FUNDAMENTOS DE LA ROBÓTICA


TEMA 1.1 FUNDAMENTOS DE LA TECNOLOGÍA DEL ROBOT

  • Esquema general del sistema robot: sistema mecánico; actuadores; sensores; sistemas de control. Morfología y características generales de los robots: tipo de articulaciones; estructuras básicas; orientación del efector final. Tipos de efectores. Grados de libertad. Volumen de trabajo. Accesibilidad. Aplicaciones generales.

CÁPITULO 2: CINEMÁTICA Y DINÁMICA DE LOS ROBOTS


TEMA 2.1 MODELOS CINEMÁTICOS DE LOS ROBOTS

  • Representación de la posición y orientación en el plano. Representación de la posición y orientación en el espacio. Transformación inversa. Transformaciones compuestas. Relaciones entre sistemas de referencia. Modelo directo. Modelo inverso. Velocidades lineales y angulares. Propagación de velocidades.

TEMA 2.2 MODELOS DINÁMICOS DE LOS ROBOTS

  • Modelo dinámico de una articulación simple. Modelo de un robot con n articulaciones. Formulación de Lagrange-Euler. Formulación de Newton-Euler: formulación iterativa. Obtención de las trayectorias articulares.

CÁPITULO 3: CONTROL DE LOS ROBOTS.


TEMA 3.1 SEN SORES Y ACTUADORES EN ROBÓTICA

  • Clasificación y características de los sensores. Medidas de desplazamientos lineales y giros. Sensores de presencia y proximidad. Medida de velocidades y aceleraciones. Medidas de fuerza y par. Actuadores eléctricos. Actuadores hidráulicos. Actuadores neumáticos. Efectores finales. Sistemas de transmisión en robótica.

TEMA 3.2 ARQUITECTURAS DE CONTROL Y CONTROL DE LAS ARTICULACIONES

  • Especificaciones del robot: accesibilidad, capacidad de carga, rapidez, precisión, interacción con el entrono, etc. Requerimientos de la arquitectura: programabilidad, eficiencia, capacidad de evolución, autonomía, fiabilidad y adaptabilidad. Diseño funcional de la arquitectura. Relaciones entre el software y el hardware. Arquitecturas típicas. Estrategias de control. Controlador PID. Control de articulaciones desacoplado. Control basado en el modelo dinámico. Control adaptativo. Control con aprendizaje. Control en espacio cartesiano. Control de esfuerzos.

TEMA 3.3 VISIÓN ARTIFICIAL

  • Conceptos de visión artificial. Captadores: sistemas de exploración lineal, cámaras de estado sólido. Función de detección y digitalización. Análisis y procesamiento de la imagen: preprocesado, segmentación y extracción de características. Interpretación: reconocimiento de objetos y análisis de escenas. Requisitos industriales y áreas de utilización. Aprendizaje.

CÁPITULO 4: PROGRAMACIÓN DE ROBOTS


TEMA 4.1 PROGRAMACIÓN DEL ROBOT

  • Sistemas de programación de robots. Programación por guiado. Programación textual. Sistemas de referencia de la base y de la articulación final. Lenguaje de programación RAPID: estructura de datos, especificación de movimientos, especificación de posiciones, instrucciones de control de flujo, instrucciones de E/S, interacción con el entorno, comandos en tiempo real.

CÁPITULO 5: APLICACIONES DE LA ROBÓTICA


TEMA 5.1 SOLDADURA ROBOTIZADA

  • Soldadura por puntos. Soldadura por arco. Características requeridas. Tipo de robots más adecuados. Tipos de electrodos finales. Problemas para los robots en la soldadura por arco. Sensores utilizados. Parámetros de operación a controlar. Ventajas y beneficios de la soldadura robotizada.

TEMA 5.2 MONTAJE ROBOTIZADO

  • Montaje. Métodos de preparación y presentación de piezas. Operaciones de montaje: operaciones de inserción, operaciones de unión. Pinzas y efectores finales. Control coordinado de fuerza y posición: dispositivo RCC. Sistemas de montaje en serie y en paralelo.

TEMA 5.3 MANIPULACIÓN DE MATERIALES ROBOTIZADA

  • Carga y descarga de máquinas. Transporte y paletización. Características requeridas. Tipo de robots más adecuados. Tipos de efectores finales. Sensores utilizados. Parámetros de operación a controlar. Ventajas y beneficios.

TEMA 5.4 OTRAS APLICACIONES

  • Mecanizado: taladrado, corte por láser y por chorro de agua, desbaste, desbarbado, pulido. Tratamiento de superficies: pintado, recubrimientos. Inspección por visión Características requeridas. Tipo de robots más adecuados. Tipos de efectores finales. Parámetros de operación a controlar. Ventajas y beneficios.

CÁPITULO 6: DISEÑO Y DESARROLLO DE UN SISTEMA ROBOTIZADO


TEMA 6.1 DISEÑO Y CONTROL DE UNA CÉLULA ROBOTIZADA

  • Estructura de la célula del robot: centrada en el robot, con el robot en línea, con el robot móvil. Interferencias con las máquinas. Control de la célula: control de secuencia, interfaz con el operador, supervisión de seguridad. Enclavamientos. Detección y recuperación de errores. Controlador de la célula: relés, autómatas y ordenadores. Análisis del tiempo de ciclo: metodología RTM (robot, tiempo y movimiento). Simulación gráfica de células.

TEMA 6.2 IMPLANTACIÓN DE UN SISTEMA ROBOTIZADO

  • Identificación de aplicaciones potenciales: características a tener en cuenta (seguridad, operaciones repetitivas, manipulaciones difíciles, etc. Selección de la mejor aplicación: criterios a considerar (tipo de operación, tiempo de ciclo, etc). Selección del robot: características técnicas requeridas. Análisis económico detallado: datos básicos requeridos, métodos de análisis económico, diferencias de tasa de producción. Planificación e ingeniería de la instalación. Instalación. Seguridad. Mantenimiento.


PROGRAMA DE PRÁCTICAS DE "ROBÓTICA INDUSTRIAL"


Práct. 1
COSIMIR I: introducción al programa de simulación de células robotizadas

Ordenadores con COSIMIR
Práct. 2
COSIMIR II: modelado geométrico avanzado con COSIMIR. Diseño de células robotizadas.

Ordenadores con COSIMIR
Práct. 3
COSIMIR III: programación y simulación de células robotizadas con COSIMIR

Ordenadores con COSIMIR
Práct. 4
Introducción a Matlab y a Simulink: interfase gráfica; instrucciones para la representación de la posición y la orientación; resolución de los ejercicios 3 y 4.

Ordenadores con Matlab. Biblioteca de funciones para robótica.
Práct. 5
Modelos cinemáticos con Matlab: instrucciones para rotaciones y traslaciones, y para la cinemática de los robots; bloques de Simulink para la simulación de modelos cinemáticos; resolución de los ejercicios 6, 8 y 11

Ordenadores con Matlab. Biblioteca de funciones para robótica.
Práct. 6
Modelos dinámicos con Matlab: instrucciones para la cinemática de los robots; bloques de Simulink para la simulación de modelos dinámicos. Resolución del ejercicio 12 con los algoritmos de Newton-Euler.

Ordenadores con Matlab. Biblioteca de funciones para robótica.
Práct. 7
Usando Matlab, calcular la trayectoria que sigue el manipulador plano del ejercicio 12 cuando se le aplican determinados pares. Construir el diagrama de bloques con Simulink para simular el comportamiento.

Ordenadores con Matlab. Biblioteca de funciones para robótica.
Práct. 8
Control con Matlab: instrucciones para el control de los robots; bloques de Simulink para la simulación del control.

Ordenadores con Matlab. Biblioteca de funciones para robótica.
Práct. 9
Usando Matlab, resolver el ejercicio 13 para los controles PD y PID. Construir los diagramas de bloques para Simulink y simular el comportamiento de ambos, comparando la respuesta.

Ordenadores con Matlab. Biblioteca de funciones para robótica.
Práct. 10
Neumática I: generación y simulación de circuitos neumáticos aplicados a la robótica.

Ordenadores con Fluidsim
Práct. 11
Neumática II: implementación y prueba de los circuitos neumáticos de la práctica anterior en un banco neumático.

Banco neumático
Práct. 12
Programación (I): introducción a la programación asistida con ordenador. Construcción del modelo geométrico de una estación de soldadura robotizada. Diseño de robot, diseño de entorno y diseño de piezas a soldar.

Ordenadores con aplicación informática RobotStudio de ABB.
Práct. 13
Programación (II): generación de puntos de trayectoria y simulación. Parámetros de soldadura. Análisis de comandos e instrucciones del programa (lenguaje RAPID).

Ordenadores con aplicaciones informáticas RobotStudio y ProgramMaker de ABB. Manual de referencia de programación en RAPID.
Práct. 14
Programación (III): ejecución del proceso de soldadura mediante la ejecución del programa obtenido en la práctica 12. Proceso de calibración de la antorcha.

Ordenadores con aplicaciones informáticas RobotStudio y ProgramMaker de ABB. Robot de soldadura ABB 1400. Piezas a soldar. Manual de referencia de programación en RAPID.
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BIBLIOGRAFÍA


Generales
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