UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniería Mecánica Calidad Universitaria y Acreditación FIM
SÍLABO CURSO: DINAMICA DE SISTEMAS MULTICUERPO
I.
INFORMACIÓN GENERAL CODIGO : MT516 CICLO :6 CREDITOS :3 HORAS POR SEMANA : 4 (Teoría – Práctica) PRERREQUISITOS PRERREQUISITOS : Ecuaciones Diferenciales (MB155), Dinámica (MC338) CONDICION : Obligatorio ÁREA ACADÉMICA : Ingeniería Aplicada PROFESOR : Iván A. Calle Flores MAIL :
[email protected] [email protected]
II.
SUMILLA DEL CURSO El curso prepara al estudiante en la aplicación de los conceptos, métodos y técnicas para describir la dinámica de los sistemas Multicuerpo, haciendo especial énfasis en el caso de los manipuladores robóticos. Se presentan los conceptos de transformaciones homogéneas para describir el movimiento de cuerpos rígidos. Se analiza la cinemática directa usando la técnica de DenavitHartenberg. Se analiza la cinemática inversa usando métodos geométricos. Se analizan las velocidades usando el concepto del Jacobiano. Se describe la dinámica de un robot usando u sando la formulación de Lagrange-Euler.
III.
COMPETENCIAS El estudiante: 1. Describe la posición y orientación de cuerpos rígidos usando matrices homogéneas. 2. Halla la posición y orientación del efector final de un manipulador robótico en función de las variables de las juntas usando las técnicas de la cinemática directa. 3. Halla los valores de las juntas en función de la posición y orientación del efector final usando las técnicas de la cinemática inversa. 4. Describe las velocidades lineales y angulares de un manipulador robótico en función de las velocidades de las juntas usando la matriz Jacobiana. 5. Construye modelos de movimiento de manipuladores robóticos usando la formulación de Lagrange-Euler. Av. Túpac Amaru Nº 210, – Lima 25, Perú Telefax 482-3643 / Central UNI 481-1070 (513)
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IV.
UNIDADES DE APRENDIZAJE 1. CONCEPTOS BASICOS DE LA ROBOTICA / 4 HORAS Introducción a la robótica / Representación simbólica / Espacio de configuraciones / Espacio de trabajo / Arreglos cinemáticos más comunes (Robots articulados, esféricos, SCARA, Cilíndricos, cartesianos) / Estado del arte de la robótica. 2. MOVIMIENTO DE CUERPOS RIGIDOS Y TRANSFORMACIONES HOMOGENEAS / 12 HORAS Representación de posiciones y vectores / Representación de Rotaciones en 2D y 3D / Transformaciones Rotacionales / Transformación de similitud / Composición de rotaciones / Parametrización de rotaciones / Movimientos de cuerpos rígidos / Transformaciones Homogéneas / Composición de transformaciones homogéneas. 3. CINEMATICA DIRECTA E INVERSA / 12 HORAS Cadenas cinemáticas / Convención de Denavit-Hartenberg / Asignación de sistemas coordenados / Cinemática inversa / Desacoplamiento cinemático / Método Geométrico. 4. CINEMATICA DIFERENCIAL / 12 HORAS Velocidad lineal y angular / Matrices anti simétricas / Derivadas de matrices de rotación / Velocidades angulares en ejes variables / Adición de velocidades angulares / Velocidad lineal de un punto sujeto a un sistema coordenado en movimiento / Derivación del Jacobiano / Análisis de Singularidad / Jacobiano Analítico 5. DINAMICA / 16 HORAS Ecuaciones de Lagrange-Euler / Energía Cinética y Potencial / Tensores de Inercia / Ecuaciones de movimiento / Matriz de Inercia / Matriz de Coriolis / Vector de Gravedad / Propiedades de las ecuaciones dinámicas.
V.
METODOLOGÍA El curso se desarrolla en sesiones de teoría, práctica y laboratorio de cómputo. En las sesiones de teoría, el docente presenta los conceptos, métodos y técnicas. En las sesiones prácticas, se resuelven problemas y se plantean problemas propuestos. En las sesiones de laboratorio se usa el software de Ingeniería para implementar y simular los problemas resueltos. Al final del curso el alumno debe presentar y exponer un trabajo o proyecto integrador. En todas las sesiones se promueve la participación activa del alumno. Av. Túpac Amaru Nº 210, – Lima 25, Perú Telefax 482-3643 / Central UNI 481-1070 (513)
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VI.
FÓRMULA DE EVALUACIÓN Sistema de Evaluación “ F”. Calculo del Promedio Final: PF = ( 1 EP + 2 EF + 1
PP)/4, EP: Examen Parcial, EF: Examen Final, PP: Promedio de Practicas y/o Trabajos Calificados.
VII.
BIBLIOGRAFÍA 1. SPONG, Mark, HUTCHINSON, Seth y VIDYASAGAR, M. Robot Modeling and Control. Editorial John Wiley & Sons, 2006. 2. SICILIANO, Bruno, SCIAVICCO, Lorenzo, VILLANI, Luigi, ORIOLO, Giuseppe. Robotics, Modelling, Planning and Control . Editorial Springer-Verlag, 2009. 3. CISNEROS, Marco, CUEVAS, Erick, ZALDIVAR, Daniel. Fundamentos de Robótica y Mecatrónica con Matlab y Simulink . Editorial RA-MA, 2014. 4. BARRIENTOS, Antonio. Fundamentos de Robótica. Editorial McGraw-Hill Interamericana de España, 2007.
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