SÍLABO DEL CURSO ROBÓTICA

DATOS GENERALES

1.1 Facultad : Ingeniería 1.2 Carrera Profesional : Ingeniería Mecatrónica 1.3 Departamento : Ingeniería 1.4 Requisitos : Ingeniería de Control II 1.5 Periodo lectivo : 2015 – 1 1.6 Ciclo de Estudios : 9 1.7 Duración del curso : 17 semanas

Inicio : 23 de marzo de 2015 Término : 18 de Julio de 2015

1.8 Extensión horaria : 6 horas semanales (2 HT, 4 HL) 1.9 Créditos : 6 1.10 Equipo docente : 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, enumera 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.

Semana

Contenido

Saberes Básicos

Actividades de Aprendizaje

Recursos Evaluación Horas Presenciales

Horas No Presenciales

1

Presentación del curso.

Laboratorio a desarrollar.

Trabajo de investigación o Proyecto final del curso.

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.

2Sílabo 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.

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 audiovisuales.

Pizarra y plumón.

Resolver correctamente los ejercicios propuestos en clase.

Tomar iniciativa para el trabajo en equipo.

Presentación del primer avance del trabajo de fin de ciclo.

2

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 Microcontroladores.

Control de robots desde la PC.

Desarrolla ejercicios sobre dibujo de croquis.

Diseña sólidos en 3D.

Diseña un manipulador Robótico usando software de diseño.

Comprende el control de servomotores usando Microcontroladores.

Se reúnen en grupos para continuar con el desarrollo del trabajo de fin de ciclo.

Diseña dispositivos robóticos usando software de diseño de Ingeniería.

PRIMERA AVANCE 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.

Semana

Contenido

Saberes Básicos Actividades de Aprendizaje

Recursos Evaluación Horas Presenciales Horas No Presenciales

ELECTRÓNICA DIGITAL3

3-4-5

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-Pitch-Yaw)

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 transformaciones homogéneas en 2D y 3D.

Describe el movimiento de cuerpos rígidos.

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.

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 correctamente los ejercicios propuestos en clase.

Tomar iniciativa para el trabajo en equipo.

Presentación del segundo avance del trabajo de fin de ciclo.

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.

Semana

Contenido

Saberes Básicos Actividades de Aprendizaje

Recursos Evaluación Horas Presenciales Horas No Presenciales

6-7-8

Cadenas cinemáticas.

Convención de Denavit-Hartemberg (Asignación de sistemas coordenados)

Cinemática directa de manipuladores robóticos.

Cinemática inversa de manipuladores robóticos.

Conoce la asignación de sistemas coordenados usando la convención de Denavit-Hartemberg.

Calcula la cinemática directa de un manipulador robótico.

Calcula la cinemática inversa de un manipulador.

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.

Participación activa en clase.

Puntualidad en la presentación de trabajos en clase.

Resolver correctamente 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.

Semana

Contenido

Saberes Básicos Actividades de Aprendizaje

Recursos Evaluación Horas Presenciales Horas No Presenciales

4Sílabo del Curso

9-10-11-12

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 correctamente 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.

Semana

Contenido

Saberes Básicos Actividades de Aprendizaje

Recursos Evaluación Horas Presenciales Horas No Presenciales

13-14-15

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*.

Conoce la importancia de la planificación de movimiento en los robots.

Representa el espacio de configuraciones de un robot.

Calcula el camino más óptimo de robos móviles usando algoritmos de búsqueda.

Se reúnen en grupos para finalizar y presentar el trabajo de fin de ciclo.

Resuelve ejercicios para el planeamiento de movimiento de robots.

Aula virtual.

Guías de laboratorio.

Bibliografía básica [2] Cap. 6.

Ayudas audiovisuales

Pizarra y plumón.

Participación activa en clase.

Puntualidad en la presentación de trabajos en clase.

Resolver correctamente los ejercicios propuestos en clase.

Presentación del trabajo de fin de ciclo

CUARTA PRÁCTICA CALIFICADA – T4 (semana 15)

16 EXAMEN FINAL – EF (semana 16)

17 EXAMEN SUSTITUTORIO – ES (semana 17)

ELECTRÓNICA DIGITAL5

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 15 1.8

T2 15 1.8

T3 15 1.8

T4 55 6.6

TOTAL 100% 12

Los pesos ponderados de las clases de evaluación son los siguientes:

EVALUACIÓN PESO (%) ESCALA VIGESIMAL

PARCIAL 20 4

CONTINUA 60 12

FINAL 20 4

TOTAL 100% 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

6Sílabo 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 AUTOR TITULO

1 BARRIENTOS, A - PEÑIN, L - BALAGUER, C 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 Descripción

1. Resultado del Estudiante “A”

Capacidad para aplicar conocimientos de matemáticas, ciencias e ingeniería.

2. Resultado del Estudiante “B”

Capacidad para diseñar y llevar a cabo experimentos, así como para analizar e interpretar los datos.

3. Resultado del Estudiante “C”

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 fabricación, y la sostenibilidad.

4. Resultado del Estudiante “D”

Trabajar como equipo multidisciplinario.

5. Resultado del Estudiante “E”

Capacidad para identificar, formular y resolver problemas de ingeniería.

6. Resultado del Estudiante “F”

Comprensión de la responsabilidad profesional y ética.

7. Resultado del Estudiante “G”

Capacidad para comunicarse efectivamente.

8. Resultado del Estudiante “H”

Una educación general necesaria para comprender el impacto de las soluciones de ingeniería en un contexto global, económico, ambiental y social.

9. Resultado del Estudiante “I”

Conocer la necesidad de aprendizaje y capacidad de comprometerse en el aprendizaje a lo largo de la vida.

10. Resultado del Estudiante “J”

Conocimiento de temas contemporáneos.

11. Resultado del Estudiante “K”

Capacidad de utilizar las técnicas, las habilidades y las herramientas de la ingeniería moderna necesarias para la práctica de la ingeniería.