Seminario de Robótica

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Profesor: Miguel Grassi
Cuatrimestre: 3
Encuentros: 4

Fundamentación

Este seminario ha sido diseñado especialmente como complemento de la asignatura de Arte y Robótica de segundo año de esta maestría, en el cual se profundizarán conceptos y ténicas que hacen a los dispositivos robóticos profesionales.

El propósito del seminario es analizar los temas básicos de la robótica con un enfoque de carácter técnico y profesional, presentando principios de ingeniería sin apelar a fundamentos matemáticos. Se pretende que los participantes desarrollen una comprensión conceptual de los fenómenos y principios involucrados en los dispositivos robóticos, a fin de que puedan desarrollar soluciones propias y dispositivos más originales y ambiciosos los que habitualmente se presentan en el entorno maker.

Metodología de Trabajo

Clases virtuales mediante Videoconferencia (Jitsi Meet), con apoyo de materiales pregrabados en video y documentación electrónica ad-hoc.

Metodología de Evaluación 

  • Evaluación contínua durante la cursada apreciando uso del lenguaje técnico adquirido, comprensión completa de los fenómenos principales explicados y posibilidad de extrapolación de esos conocimientos al trabajo artístico propio.
  • Evaluación del informe escrito del Trabajo Práctico (TP)
Requisitos de aprobación
  • Asistencia al 80% de las clases virtuales.
  • Participación activa en las reuniones grupales.
  • Lectura (escucha y visionado, etc.) del material sugerido.
  • Realización y entrega en término de un TP consistente en el diseño, proyecto y cálculo de un sistema robótico simple.

(Se valorará la incorporación de lo aprendido en otros proyectos o trabajos de otras materias).

Criterios de evaluación de proyectos y ensayos 

Entrega en término, completud, complejidad, rigurosidad técnica, validez de los resultados, validez de las conclusiones.

Objetivos Generales 

Exponer la complejidad, alcances y posibilidades de las tecnologías robóticas, a partir de una comprensión de los principios que sustentan las diferentes aplicaciones, productos y recursos técnicos disponibles comercialmente, de modo de trascender la “aplicación de recetas” para afrontar trabajos de cierta complejidad con soluciones propias y originales.

Objetivos Específicos
  • Comprender cabalmente un conjunto de principios físicos imprescindibles para desarrollar soluciones robóticas
  • Comprender los sistemas de unidades, terminología y otros conceptos imprescindibles para interpretar documentación técnica de motores, actuadores y otros componentes
  • Desarrollar un lenguaje técnico que permita una interacción fluida con proveedores y profesionales de la arquitectura, el diseño, la ingeniería y otros actores de la industria, imprescindible para afrontar proyectos interdisciplinarios de cierta envergadura

Contenidos

Unidad I

Mecánica aplicada a la robótica. Profundización de conceptos de Estática, Cinemática y Dinámica. Fuerza, Velocidad, Torque. Relación entre masa y peso. Sistemas de representación espacial 2D y 3D. Vínculos. Grados de libertad. Plano inclinado. Rozamiento estático y dinámico. Tribología. Cinemática Directa e Inversa. Principio de pascal y máquinas hidráulicas. Elementos para el diseño, cálculo y construcción de un mecanismo de tracción completo. Relación entre potencia, masa y autonomía de un robot.

Unidad II

Sistemas de control. Lazo abierto, realimentación y lazo cerrado. Histéresis de los sensores. Sistemas discretos y continuos. Control proporcional. Lazo Proporcional, Integral y Derivativo (PID). Implementación y sintonización de un lazo PID. Monitoreo de un sistema de control. Sistemas embebidos. Tiempo real y Sistemas Operativos de Tiempo real (RTOS). Relaciones entre los distintos tipos de actuadores mecánicos (motores CC, PAP, servos, etc) y los sistemas de control. Encoders absolutos y relativos.

Unidad III

Materiales y sus propiedades. Materiales tradicionales y modernos. Uso de los distintos materiales. Polímeros y plásticos de ingeniería. Resistencia de materiales. Esfuerzos. Diagramas Esfuerzo-Deformación. Tratamientos superficiales. Técnicas de producción adecuadas para cada material.

Bibliografía obligatoria
Apuntes de la cátedra
Bibliografía recomendada
Autonomous Mobile Robots – Shuzhi Sam Ge & Frank L Lewis
Fundamentos de robótica, Barrientos, Peñín, Balaguer, Aracil – Ed. McGraw-Hill
Mechanical Engineering Handbook, Ed. Frank Kreith – Boca Raton: CRC Press LLC, Mechanical Systems Design Handbook, CRC Press LLC
Mechanisms And Mechanical Devices Sourcebook, Sclater & Chironis, McGraw-Hill
Mechatronics: Electronic Control Systems in Mechanical Engineering,W. Bolton -Peachpit Press
Robotics Demystified, Edwin Wise, Mcgraw-Hill
Robotics. Designing The Mechanisms For Automated Machinery,Ben-Zion Sandier,Academic Press, Solomon
Robots Mechanisms and Mechanical Devices Illustrated, McGraw-Hill 2003
Robots, Androids, and Animatrons. John Iovine, McGraw-Hill
Schaum Mathematical Handbook Of Formulas And Tables, McGraw-Hill
The Electrical Engineering Handbook, Richard C. Dorf, CRC Press LLC
The Electronics Handbook, Jerry C. Whitaker, CRC Press LLC
The Engineering Handbook, Richard C. Dorf, CRC Press LLC
The Mechatronics Handbook, Robert H Bishop – CRC Press