CAMPUS CIUDAD DE MÉXICO
E-95-021. Robótica (control de robots)
Requisito. IEC: Tf95861 (Ingeniería de Control)
IME: Tf95872 (Sistemas de Control automático) y M95864 (Vibraciones mecánicas)
ISE: Cs95874 (Control digital)
 Objetivos del Curso
Aplicar los conocimientos del alumno obtenidos durante la carrera para modelar y controlar sistemas mecánicos. Desarrollar un simulador de un sistema mecánico continuo y estudiar su comportamiento a diferentes estímulos mediante las diferentes leyes de control. Programar los algoritmos de las diferentes leyes de control para su aplicación real.
Objetivo específico por tema
Tema 1. Introducción a la modelación de manipuladores rígidos y sistemas mecánicos. Noción de translaciones de coordenadas cartesianas y el concepto de coordenadas generalizadas.
Tema 2. Modelación cinemática. Conocer la noción de transformada homogénea, Jacobiano y sus funciones en la obtención del modelo cinemático. Manipulación de estos conceptos para invertir el dicho modelo.
Tema 3. Modelación dinámica. Obtener el modelo dinámico de un sistema mecánico en forma generalizada a través de dos formulaciones de naturaleza diferente: por la formulación de Lagrange y por la formulación de Newton-Euler.
Tema 4. Modelación de actuadores. Revisar los modélos analíticos de la accionadores mas comúnmente usados en sistemas mecánicos.
Tema 5. Introducción al control de manipuladores rígidos. Revisar nociones de Regulación y seguimiento, y el uso de una precompesación en la ley de control para diminuir el error. Nociones básicas de estabilidad en el sentido de Lyapounov.
Tema 6. Control en el espacio de las coordenadas generalizadas. Revisar las propiedades del modelo dinámico en este espacio. Estudiar el error y la estabilidad del sistema con diferentes leyes de control lineales, linearizantes y no lineales.
Tema 7. Control en el espacio de trabajo (coordenadas del efector final). Definir el concepto de redundancia y sus propiedades. Estudiar diferentes algoritmos de control propuestos para este espacio.
Tema 8. Control de fuerza. Revisar el modelo dinámico del sistema cuando este es afectado por una fuerza externa. Estudia las leyes de control compesadoras de este contacto.
 
Metodología
El profesor expondrá los temas y su aplicación.
Los alumnos realizarán tareas que refuercen lo visto en el salón de clase.
Los alumnos efectuarán lecturas de artículos relacionados con los temas vistos en clase.
Los alumnos realizarán un proyecto de investigaciones de información que apoyen los conocimientos expuestos en clase.
Los alumnos realizarán un simulador.
 
Programa
Parte 1. Modelación de manipuladores rígidos.
Tema 1. Introducción.

1. Rotaciones en 3D.


2. Coordenadas generalizadas.

1. La cinemática directa.

• Transformadas homogéneas.


• Parámetros de Denavit-Hartemberg.


• Espacio de las articulaciones y espacio de tareas.

1. La cinemática inversa.


2. Cinemática diferencial (Modelo cinemático).

• Jacobiano geométrico.


• Jacobiano analítico.

1. Formulación de Lagrange.


2. Formulación de Newton-Euler.


3. Modelo dinámico.

1. Motores eléctricos de CD.


2. Motores eléctricos de CA.


3. Actuadores hidráulicos.


4. Actuadores neumáticos.

1. Regulación.


2. Seguimiento.


3. Pre-compensación.


4. Estabilidad en el sentido de Lyapunov

1. Propiedades del modelo dinámico


2. Control en regulación.

• Control PD.


• Control PD con compensación de la gravedad.


• Control PID.

1. Control en seguimiento.

• Dinámica inversa (Computed torque).


• Controles no lineales (opcional)

1. Propiedades del modelo dinámico


2. Control cinemático.

• Redundancia.


• Pseudo inversa de una matriz.


• El Jacobiano transpuesto.


• La pseudo inversa del Jacobiano

1. Control en el espacio de trabajo directo.

• Regualción


• Seguimiento

1. Modelo dinámico con una fuerza en el efector final


2. Control por la dinámica inversa.


3. Control PD.


4. Control híbrido Fuerza/movimiento.