SÍLABO DEL CURSO ROBÓTICA 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7
Facultad Carrera Profesional Departamento Requisitos Periodo lectivo Ciclo de Estudios Duración del curso Inicio Término 1.8 Extensión horaria 1.9 Créditos 1.10 Equipo docente
DATOS GENERALES : Ingeniería : Ingeniería Mecatrónica : Ingeniería : Ingeniería de Control II : 2015 – 1 :9 : 17 semanas : 23 de marzo de 2015 : 18 de Julio de 2015 : 6 horas semanales (2 HT, 4 HL) :6 : Ing. Iván A. Calle Flores
SUMILLA El curso de Robótica es de naturaleza Teórico – Práctica. El propósito principal 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. Así mismo, trata del análisis, diseño e implementación de brazos manipuladores y robot móviles, y del estudio de las herramientas matemáticas para la descripción y elaboración de técnicas de modelamiento y control de robots orientados a realizar tareas en entornos reales. LOGROS DEL CURSO Al finalizar el curso, el estudiante implementa un proyecto aplicativo utilizando los conocimientos adquiridos de la Robótica el cual será complementado con las herramientas de la electrónica y la programación, de acuerdo a los lineamientos dados en clase. UNIDADES DE APRENDIZAJE Nombre de la Unidad I: Introducción y Desarrollo de Robots usando Software de Ingeniería Logro de la Unidad: Al finalizar la unidad, el estudiante diseña dispositivos Robóticos usando software de Diseño de Ingeniería, empleando los conocimientos y la metodología del diseño de Ingeniería. Así también, enum era las principales aplicaciones de los robots en la industria moderna, y reconoce los principales arreglos cinemáticos, representación simbólica y espacio de trabajo de un manipulador robótico. Contenido Actividades de Aprendizaje Semana Saberes Básicos Recursos Evaluación Horas Horas No Presenciales Presenciales Presentación del curso. Laboratorio a desarrollar. Trabajo de investigación o Proyecto final del curso.
1
Forman grupos de trabajo para desarrollar los proyectos finales. Analiza los avances tecnológicos de
Elaboran un resumen de los conceptos principales estudiados en la primera semana de clases.
Aula virtual. Guías de laboratorio. Bibliografía básica [1] Cap. 1, 2, 3, 4 ,5
Participación activa en clase. Puntualidad en la presentación de trabajos en clase.
2
Sílabo del Curso
Sistema de evaluación. Manipuladores robóticos. Representación simbólica de robots. Espacio de trabajo. Arreglos cinemáticos. Diseño de prototipos robóticos usando software de diseño Ingeniería. Herramienta de diseño de software matemático MATLAB. Dibujo de croquis usando herramientas de simetría, cortes, arreglos, etc. Creación de solidos a partir de un croquis. Ensamblaje 3D de sólidos. Métodos de fabricación digital (FABLAB) de sólidos. Control de servomotores usando Microcontrolado res. Control de robots desde la PC. PRIMERA AVANCE
la Robótica. Identifica los principales arreglos cinemáticos. Desarrolla prototipos usando software de diseño de Ingeniería. Implementa programas usando software matemático.
Se reúnen en grupos para iniciar el desarrollo del trabajo de fin de ciclo. Resuelve ejercicios propuestos sobre los temas tratados en clase.
Ayudas audiovisuale s. Pizarra y plumón.
Resolver correctament e los ejercicios propuestos en clase. Tomar iniciativa para el trabajo en equipo. Presentación del primer avance del trabajo de fin de ciclo.
2
Desarrolla ejercicios sobre dibujo de croquis. Diseña sólidos en 3D. Diseña un manipulador Robótico usando software de diseño. Comprende el control de servomotores usando Microcontrolador es.
Se reúnen en grupos para continuar con el desarrollo del trabajo de fin de ciclo. Diseña dispositivos robóticos usando software de diseño de Ingeniería.
DE PROYECTO – T1 (semana 2)
Nombre de la Unidad II: Cuerpos Rígidos y Transformaciones Homogéneas Al finalizar la unidad el estudiante describe el movimiento de cuerpos rígidos empleando las transformaciones homogéneas, y conoce las herramientas matemáticas para el modelamiento y control de robots. Contenido Semana
Saberes Básicos
Actividades de Aprendizaje Horas Presenciales
Horas No Presenciales
Recursos
Evaluación
ELECTRÓNICA DIGITAL
Representación de posiciones en 2D y 3D. Representación de rotaciones en 2D y 3D. Transformaciones de Rotaciones. Composición de rotaciones (respecto al eje actual y al eje inercial). Parametrización de rotaciones (ángulos de Euler, Roll-PitchYaw) Transformaciones Homogéneas en 2D y 3D. Movimiento de cuerpos rígidos.
Describe posiciones y rotaciones de cuerpos rígidos en 2D y en 3D. Conoce y aplica las transformacio nes homogéneas en 2D y 3D. Describe el movimiento de cuerpos rígidos.
3-4-5
Aula virtual. Guías de laboratorio. Bibliografía básica [1] Cap. 2. Ayudas audiovisuales Pizarra y plumón.
Participación activa en clase. Puntualidad en la presentación de trabajos en clase. Resolver correctament e los ejercicios propuestos en clase. Tomar iniciativa para el trabajo en equipo. Presentación del segundo avance del trabajo de fin de ciclo.
Se reúnen en grupos para continuar con el desarrollo del trabajo de fin de ciclo después de la presentación del primer avance. Se reúnen en grupo para resuelve ejercicios propuestos sobre rotaciones y transformaciones homogéneas.
3
PRIMERA PRÁCTICA CALIFICADA – T1 (semana 5)
Nombre de la Unidad III: Cinemática. Logro de la Unidad: Al finalizar la unidad, el estudiante describe geométricamente el movimiento de un manipulador robótico. Describe la posición y orientación del efector de un manipulador en función de las posiciones de las juntas. Es capaz de calcular el valor de las juntas para que el robot llegue a una posición deseada. Contenido Semana
Saberes Básicos
Cadenas cinemáticas. Convención de DenavitHartemberg (Asignación de sistemas coordenados) Cinemática directa de manipuladores robóticos. Cinemática inversa de manipuladores robóticos.
Actividades de Aprendizaje Horas Presenciales
6-7-8
Conoce la asignación de sistemas coordenados usando la convención de DenavitHartemberg. Calcula la cinemática directa de un manipulador robótico. Calcula la cinemática inversa de un manipulador.
Recursos
Horas No Presenciales
Se reúnen en grupos para continuar con el desarrollo del trabajo de fin de ciclo después de la presentación del segundo avance. Resuelve ejercicios para hallar la cinemática directa e inversa de manipuladores robóticos.
Aula virtual. Guías de laboratorio. Bibliografía básica [1] Cap. 3. Ayudas audiovisuales Pizarra y plumón.
Evaluación
Participación activa en clase. Puntualidad en la presentación de trabajos en clase. Resolver correctament e los ejercicios propuestos en clase. Presentación del tercer avance del trabajo de fin de ciclo.
SEGUNDA PRÁCTICA CALIFICADA – T2 (semana 8) EXAMEN PARCIAL – EP (Semana 8)
Nombre de la Unidad IV: Robótica móvil Logro de la Unidad: Al finalizar la unidad, el estudiante comprende la importancia del uso de técnicas probabilísticas en la navegación autónoma de robots móviles. Describe los modelos probabilísticos de un robot móvil y sus sensores, e implementa un sistema de navegación autónoma. Contenido Semana
Saberes Básicos
Actividades de Aprendizaje Horas Presenciales
Horas No Presenciales
Recursos
Evaluación
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Sílabo del Curso
9-10-1112
Introducción a la Robótica probabilística. Cinemática probabilística de robots móviles. Movimiento basado en velocidades y en la odometría. Sensores de los robots móviles. Modelos probabilísticos de los sensores. Mapas de ambientes de navegación. Navegación autónoma de un robot móvil.
Conoce la importancia de la robótica probabilística en las aplicaciones modernas. Calcula la cinemática probabilística de un robot móvil. Calcula el modelo de sensores de robots móviles. Conoce e implementa los elementos básicos para la navegación autónoma de robos móviles.
Se reúnen en grupos para continuar con el desarrollo del trabajo de fin de ciclo después de la presentación del segundo avance. Resuelve ejercicios para hallar la cinemática de robots móviles. Investiga sobre los algoritmos de navegación autónoma.
Aula virtual. Guías de laboratorio. Bibliografía básica [2] Cap. 3,4,5 Ayudas audiovisuales Pizarra y plumón.
Participación activa en clase. Puntualidad en la presentación de trabajos en clase. Resolver correctament e los ejercicios propuestos en clase. Presentación del tercer avance del trabajo de fin de ciclo.
TERCERA PRÁCTICA CALIFICADA – T3 (semana 12)
Nombre de la Unidad V: Planeamiento Logro de la Unidad: Al finalizar la unidad, el estudiante calcula el camino óptimo para que un robot llegue a una posición deseada. Comprende la importancia de desarrollar algoritmos de planeamiento en el desarrollo de sistemas robóticos en aplicaciones industriales y de investigación. Contenido Semana
Saberes Básicos
Introducción al planeamiento de movimiento de robots. Representación del espacio de configuraciones Mapas de ocupación. Métodos de búsqueda basados en grafos. Algoritmo de búsqueda ‘Breadth-first’ Algoritmos de búsqueda A*.
13-14-15
16 17
Actividades de Aprendizaje Horas Presenciales
Conoce la importancia de la planificación de movimiento en los robots. Representa el espacio de configuracion es de un robot. Calcula el camino más óptimo de robos móviles usando algoritmos de búsqueda.
Recursos
Horas No Presenciales
Se reúnen en grupos para finalizar y presentar el trabajo de fin de ciclo. Resuelve ejercicios para el planeamiento de movimiento de robots.
CUARTA PRÁCTICA CALIFICADA – T4 (semana 15) EXAMEN FINAL – EF (semana 16) EXAMEN SUSTITUTORIO – ES (semana 17)
Aula virtual. Guías de laboratorio. Bibliografía básica [2] Cap. 6. Ayudas audiovisuales Pizarra y plumón.
Evaluación
Participación activa en clase. Puntualidad en la presentación de trabajos en clase. Resolver correctament e los ejercicios propuestos en clase. Presentación del trabajo de fin de ciclo
ELECTRÓNICA DIGITAL
5
ESTRATEGIAS DIDÁCTICAS Entre las estrategias didácticas a utilizar para el desarrollo del curso tenemos: Clases teóricas - prácticas a cargo del docente del curso. Listas de ejercicios que deben resolver los estudiantes para profundizar los conceptos de la robótica, y temas relacionados. Desarrollar prácticas de laboratorio usando software de diseño de Ingeniería Autodesk Inventor. Realizar simulaciones con el software Matlab. Elaboración de trabajos de investigación de fin de ciclo.
SISTEMA DE EVALUACIÓN DEL CURSO El cronograma de la evaluación continua del curso es el siguiente: ESPECIFICACIÓN DE TRABAJOS DEL CURSO T
Descripción
Semana
T1
Primera Práctica Calificada (Evaluación Teórica-Práctico 100%)
5
T2
Segunda Práctica Calificada (Evaluación Teórica-Práctico 50%/Laboratorio 50%)
8
EP
Examen Parcial (Evaluación Teórica-Práctico 50%/Laboratorio 50%)
8
T3
Tercera Práctica Calificada (Evaluación Teórica-Práctico 50%/Laboratorio 50%)
12
T4
Proyecto del Curso
15
EF
Examen Final (Evaluación Teórica-Práctico 100%)
16
ES
Examen Sustitutorio (Evaluación Teórica-Práctico 100%)
17
El peso de cada T es: EVALUACIÓN
PESO (%)
ESCALA VIGESIMAL
T1 T2 T3 T4 TOTAL
15 15 15 55 100%
1.8 1.8 1.8 6.6 12
Los pesos ponderados de las clases de evaluación son los siguientes: EVALUACIÓN
PESO (%)
ESCALA VIGESIMAL
PARCIAL CONTINUA FINAL TOTAL
20 60 20 100%
4 12 4 20
La Evaluación Sustitutoria evalúa toda la temática desarrollada en el semestre y se rinde la semana consecutiva al término de los exámenes finales (13 – 18 de julio) y su nota reemplazará, necesariamente, a la nota de un Examen (Parcial o Final) o a la nota de un T (Evaluación Continua), de tal manera que el resultado final sea favorable al alumno.
BIBLIOGRAFÍA Bibliografía Básica #
CÓDIGO
AUTOR
TITULO
6
Sílabo del Curso 1
SPONG, Mark W. – HUTCHINSON, Seth.
Robot Modeling and Control
2
SIEGWART, R –NOURBAKHSH, I.
Introduction to Autonomous Mobile Robots
Bibliografía Complementaria #
CÓDIGO
1
AUTOR BARRIENTOS, A - PEÑIN, L - BALAGUER, C
TITULO Fundamentos de Robótica
ANEXOS Competencias Genéricas UPN Competencias
Descripción
1. Liderazgo
Inspira confianza en un grupo, lo guía hacia el logro de una visión compartida y genera en ese proceso desarrollo personal y social.
2. Trabajo en Equipo
Trabaja en cooperación con otros de manera coordinada, supera conflictos y utiliza sus habilidades en favor de objetivos comunes.
3. Comunicación Efectiva
Intercambia información a través de diversas formas de expresión y asegura la comprensión mutua del mensaje.
4. Responsabilidad Social
Asegura que sus acciones producirán un impacto general positivo en la sociedad y en la promoción y protección de los derechos humanos.
5. Pensamiento Crítico
Analiza e Interpreta, en contextos específicos, argumentos o proposiciones. Evalúa y argumenta juicios de valor.
6. Aprendizaje Autónomo
Busca, identifica, evalúa, extrae y utiliza eficazmente información contenida en diferentes fuentes para satisfacer una necesidad personal de nuevo conocimiento.
7. Capacidad para Resolver Problemas
Reconoce y comprende un problema, diseña e implementa un proceso de solución y evalúa su impacto. Competencias Genéricas UPN
Competencias 1. Resultado del Estudiante “A”
2. Resultado del Estudiante “B”
3. Resultado del Estudiante “C”
4. Resultado del Estudiante “D”
5. Resultado del Estudiante “E”
6. Resultado del Estudiante “F”
7. Resultado del Estudiante “G”
8. Resultado del Estudiante “H”
9. Resultado del Estudiante “I”
10. Resultado del Estudiante “J”
11. Resultado del Estudiante “K”
Descripción Capacidad para aplicar conocimientos de matemáticas, ciencias e ingeniería. Capacidad para diseñar y llevar a cabo experimentos, así como para analizar e interpretar los datos. Capacidad para diseñar un sistema, componente o proceso para satisfacer las necesidades deseadas dentro de limitaciones reales, tales como económicos, ambientales, sociales, políticas, éticas, sanitarias y de seguridad, de f abricación, y la sostenibilidad. Trabajar como equipo multidisciplinario. Capacidad para identificar, formular y resolver problemas de ingeniería. Comprensión de la responsabilidad profesional y ética. Capacidad para comunicarse efectivamente. Una educación general necesaria para comprender el impacto de las soluciones de ingeniería en un contexto global, económico, ambiental y social. Conocer la necesidad de aprendizaje y capacidad de comprometerse en el aprendizaje a lo largo de la vida. Conocimiento de temas contemporáneos. Capacidad de utilizar las técnicas, las habilidades y las herramientas de la ingeniería moderna necesarias para la práctica de la ingeniería.
