Ing. Iván A. Calle Flores
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ROBOTICA
INTRODUCCION
INFORMACIÓN DEL
CURSO
Objetivos
Descripción de temas
Resultados de aprendizaje
Sistemas de evaluación
Bibliografía
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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
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Robots alrededor del mundo
http://www.mapsofworld.com/around-the-world/robotic-inventions.html
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Aplicaciones comunes
Industrial
Robotic assembly
Commercial
Household chores
Military
Medical
Robot-assisted surgery
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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-
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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