M95034. DISEÑO MECATRÓNICO
(3-0-8. Requisito: ______. __IME)
Equivalencia: _______
==============================================================
SISTEMA ITESM
______________________________________________________________________
M95034. DISEÑO MECATRÓNICO
______________________________________________________________________
OBJETIVO GENERAL DE LA MATERIA
Desarrollar en el alumno la capacidad y habilidad de diseñar sistemas mecatrónicos, controlando en tiempo real por medio de microcontroladores, mecanismos y procesos movilizados por actuadores mediante lógica retroalimentada de la información proporcionada a través de sensores.
OBJETIVOS GENERALES DEL CURSO
Analizar y entender el funcionamiento de los componentes que conforman un sistema mecatrónico. Conocer la estructura interna de un microcontrolador típico, y tener la habilidad de programar distintas tareas mediante sus periféricos e interfases de salida para la realización de un movimiento con actuadores electromecánicos o el control de procesos. Conocer los principios de diseño y modelado de sistemas mecatrónicos basados en microprocesadores, así como las aplicaciones avanzadas de la mecatrónica.
TEMAS Y SUBTEMAS DEL CURSO
1. Introducción a la mecatrónica
1.1. El concepto de mecatrónica
1.2. Las disciplinas de la mecatrónica
1.3. Aplicaciones de sistemas mecatrónicos
1.4. El proceso concurrente de diseño mecatrónico
2. Los microcontroladores como elementos de control
2.1. Microprocesadores y microcontroladores
2.1. El CPU, memorias, circuitos de interfase, dispositivos de entrada/salida
2.2. Programación de un microcontrolador
2.3. Principios de diseño de sistemas mecatrónicos a microprocesadores
2.4. Determinación de los requerimientos específicos de productos o procesos basados en microprocesadores
3. Componentes de los sistemas mecatrónicos
3.1. Componentes mecánicos y sus parámetros de análisis
3.2. Componentes sensores y actuadores
3.3. Componentes eléctricos y electrónicos de potencia
3.4. Componentes electrónicos analógicos y digitales.
4. Algoritmos de control de movimiento y prácticas de diseño
4.1. Programación de algoritmos de control de movimiento
4.2. Diseño y control de un mecanismo mediante un motor de pasos en lazo abierto
4.3. Diseño y control de un mecanismo mediante motores de CD en lazo cerrado
4.4. Diseño y control de un sistema térmico
5. Modelado y análisis de sistemas dinámicos
5.1. Identificación de los parámetros del modelo
5.2. Desarrollo del modelo matemático
5.3. Análisis e interpretación del comportamiento del modelo
6. Aplicaciones avanzadas de la mecatrónica
6.1. Aplicaciones a la mecatrónica de las técnicas fuzzy, neuronal y genética.
6.2. Empleo de la inteligencia artificial en los productos y sistemas mecatrónicos
6.3. Los Microactuadores y microsensores de la micromecatrónica
OBJETIVOS ESPECÍFICOS DE APRENDIZAJE POR TEMA
1. Introducción a la mecatrónica
Definirá el concepto fundamental de la mecatrónica e identificará los dispositivos mecatrónicos por sus características representativas y sus aplicaciones más viables. Conocerá el proceso simultáneo de las fases de diseño mecatrónico.
2. Los microcontroladores como elementos de control
Conocerá los componentes que conforman a un sistema a microprocesadores, y en particular, a un microcontrolador. Identificará las situaciones cuando es viable el empleo de los microcontroladores y aprenderá a manejar y programar un microcontrolador comercial, así como también podrá reconocer los requerimientos específicos y los principios de diseño de sistemas mecatrónicos basados en microprocesadores.
3. Componentes de los sistemas mecatrónicos
Identificará los componentes necesarios para diseñar un sistema mecatrónico, y tendrá los conocimientos para seleccionarlos según sus requerimientos de sistema.
4. Algoritmos de control de movimiento y prácticas de diseño
Desarrollará su capacidad de programar algunos algoritmos de control de movimiento en el microcontrolador y de aplicarlos a casos concretos de proyectos de diseño de dispositivos electromecánicos y otros procesos en prácticas de laboratorio y proyecto de curso.
5. Modelado y análisis de sistemas dinámicos
Conocerá los fundamentos de modelación por computadora de sistemas mecatrónicos.
6. Aplicaciones avanzadas de la mecatrónica
Actualizará sus conocimientos sobre los últimos avances de la aplicación de nuevas técnicas y componentes utilizados en la mecatrónica.
METODOLOGÍA SUGERIDA Y ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE
Exposición de los temas por parte del maestro, realizando ejemplos en clase y asignando ejercicios y tareas que refuercen los conocimientos.
Aprendizaje del estudiante a nivel individual y en equipo, debatiendo, discutiendo y realizando actividades y prácticas de laboratorio que refuercen sus conocimientos y habilidades de los temas planteados en clase.
Aprendizaje enfocado a la realización de casos prácticos funcionales.
Empleo de diversos paquetes computacionales para realizar diseños de hardware y software.
Realización de un proyecto final de diseño y construcción de un pequeño robot móvil controlado mediante un microcontrolador y retroalimentado con sensores de interacción con el medio.
TIEMPO ESTIMADO POR TEMA
Tema 1 - 2 horas
Tema 2 - 12 horas
Tema 3 - 5 horas
Tema 4 - 17 horas
Tema 5 - 6 horas
Tema 6 - 6 horas
Total 48 horas
POLÍTICAS DE EVALUACIÓN sugeridas
Exámenes parciales 60%
Exámen final 25%
Tareas 5%
Proyecto final 10%
LIBRO(S) DE TEXTO
1. Stadler, Wolfram, Analytical robotics and mechatronics, McGraw-Hill, 1995.
2. MacKenzie, Scott, The 8051 microcontroller, MacMillan Publishing Company, 1992.
LIBRO(S) DE CONSULTA
1. Jones, Joseph L.; Flynn, Anita M.; Seiger, Bruce A, Mobile robots: inspiration to implementation, A.K. Peters, Ltd.,1999.
2. Short, Kenneth L., Embedded controller Handbook, Intel Corp, 1986.
3. Microprocessors and programmed logic, Prentice Hall Inc, Segunda edición, 1987.
MATERIAL Y/O SOFTWARE DE APOYO
- 8051 Assembler, AD2500 Software, para PC
- 8051 Simulator, Advocet, para PC
PERFIL DEL MAESTRO
Profesor con maestría y/o doctorado en ingeniería eléctrica, ingenierìa electrónica o
Computación con especialización a aplicaciones mecánicas. Con experiencia práctica en el campo y facilidad de comunicación.