Diseño y elaboración de prácticas para el laboratorio de robótica de la Facultad de Ingeniería Mecatrónica en la Universidad Autónoma de Bucaramanga y conceptualización del laboratorio
La Robótica es una de las más importantes ramas de aplicación que tiene la Ingeniería Mecatrónica. La Universidad Autónoma de Bucaramanga cuenta con los equipos hardware y software necesarios como, osciloscopios, generadores de funciones, multimetros, sensores inductivos y capacitivos, software como...
- Autores:
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Castro Ortiz, Kewin Rafael
Pinzón Martínez, Nixon Arley
- Tipo de recurso:
- Trabajo de grado de pregrado
- Fecha de publicación:
- 2006
- Institución:
- Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNAB
- Repositorio:
- Repositorio UNAB
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- Acceso en línea:
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La Robótica es una de las más importantes ramas de aplicación que tiene la Ingeniería Mecatrónica. La Universidad Autónoma de Bucaramanga cuenta con los equipos hardware y software necesarios como, osciloscopios, generadores de funciones, multimetros, sensores inductivos y capacitivos, software como Matlab, Step7 etc. para que el estudiante pueda desarrollar habilidades y competencias con las que logra desempeñarse sin problema en ésta área; sin embargo aún no existe un Laboratorio de Robótica y una guía práctica que le permita al estudiante acceder a trabajar con los equipos de una manera mucho mas cómoda. Partiendo de esta necesidad, se hace prioritario para la Facultad de Ingeniería Mecatrónica, el contar con un laboratorio adecuado que le permita al estudiante desarrollar las competencias necesarias en cuanto a la robótica se refiere, involucrando dentro de estas las mas básicas e importantes, como lo son la sensórica, la mecánica (cinemática y dinámica) y el conocimiento en general de la estructura de los robots, cuerpo, eslabones, articulaciones, elementos terminales etc. Además de esto el estudiante necesita contar con una herramienta que le facilite el recorrido hacia la introducción a la robótica, a los distintos tipos de robots y aplicaciones existentes. La idea es que con esta herramienta se pueda conocer y comprender el funcionamiento de los principales componentes de un sistema robótico moderno, específicamente sensores, actuadores, efectores, y sistemas de control. A través del planteamiento de problemas es posible entender el funcionamiento y la programación de las dos grandes familias de robots: brazos o manipuladores robóticos y robots móviles. |
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Castro Ortiz, Kewin Rafael, Pinzón Martínez, Nixon Arley, Tibaduiza Burgos, Diego Alexander (2006). Diseño y elaboración de prácticas para el laboratorio de robótica de la Facultad de Ingeniería Mecatrónica en la Universidad Autónoma de Bucaramanga y conceptualización del laboratorio. Bucaramanga (Colombia) : Universidad Autónoma de Bucaramanga UNAB ANGULO USATEGUI, José. Microcontroladores PIC. Diseño practico de aplicaciones 2da Parte. McGraw Hill. 2004. 263 p. ARENY-PALLAS, Ramon. WEBSERTER, John G. Sensors and signal conditioning. John Wiley & Sons. 2001. 587 p. ASADA, H. SLOTINE J.J. Robot Analysis and Control. John Wiley & Sons, 1986. 266 p. BARRIENTOS, Antonio et All. Fundamentos de robótica. Universidad Politécnica de Madrid. McGraw Hill. 1997, Madrid 1997 .336 p. BALCELLS, Joseph. ROMERAL, José L. Autómatas Programables. Alfaomega. 1998. Primera Edición. 439 p. CHAPMAN, Stephen J. Máquinas Eléctricas. McGrawHill. 2000. Tercera Edición. 786 p. Diccionario Kapelusz de la lengua española. Buenos Aires, Argentina. Editorial Kapelusz.1979. 1518 p. EVERETT. Sensors for Mobile Robots. Theory and application. Naval Command, Control and Ocean Surveillance Center San Diego, California. A K Peters, Ltd. 1995. 527 p. FU K. S., GONZALES R. LEE C. S. G. “Robótica: Control, Detección, Visión e inteligencia”. McGraw Hill 1998. 384 p. FUERETT, H.R. Senor for Mobile Robots. Theory and Aplication. AK Peters, ltd, 1995. 528 p. GARCIA MORENO, Emilio. Automatización de procesos industriales. Alfaomega. 2001. Primera Edición. 377 p. GIAMARCHI, Frédéric. Robots móviles. Madrid. Paraninfo. 2001. 141 p. GONZALEZ VASQUEZ, José Adolfo. Introducción a los microcontroladores: hardware, software y aplicaciones. Madrid, McGraw Hill, 1992, 292 p. GOMEZ DURAN, Orlando. Representación visual de modelos robóticos para aplicaciones didácticas. Trabajo de grado.2005. 170p. IOVINE, Jhon. PIC Robotics. McGraw Hill. 2004. 275 p. LEMUS, Luís Arturo. Pedagogía. Temas fundamentales. Buenos Aires, Argentina. Editorial Kapelusz. 1969. 352 p. MARTINEZ, Roberto. MONTAÑEZ, Javier. MUJICA, Eduardo. Laboratorio de sistemas de control, Manual de Practicas. 2000. MENDOZA, Yesith. TORRES, Carlos. TIBADUIZA, Diego. Control de dos móviles en un entorno dinámico. Trabajo de grado, Universidad Industrial de Santander, año 2006. 150 p. MORALES Magda. VESLIN Elkin. Diseño e implementación de un manual de prácticas para el área de automatización industrial. Tesis de Grado 2005. 252 p. OGATA, Katsuhiko. Ingeniería de Control Moderna. Tercera Edición. Prentice-Hall hispanoamericana, S.A. 1998. 902 p. OLLERO Aníbal, MAZA Jesús Iván. HEMERO, Herramienta Matlab/Simulink para el estudio de manipuladores y robots móviles. Editorial Marcombo. 374 p. OLLERO BATURONE, Aníbal. Robótica: manipuladores y robots móviles. Barcelona. Marcombo. 2001. 447 p. SERWAY. Física Tomo II. McGrawHill. 1997. Cuarta Edición. 1452 p. TIBADUIZA, Diego. MARTINEZ, Ángel. Algoritmos de Planificación de Trayectorias para un robot móvil. CWRA 2006.” Articulo. EEE Colombian Workshop on Robotics and Automation”. TIBADUIZA, Diego. MARTINEZ, Ángel. Planeamiento de trayectorias de un robot móvil. Trabajo de investigación de maestría. Universidad Industrial de Santander. 2006. 174 p. TOCCI, Ronald J. Sistemas digitales: principios y aplicaciones. 8 ed. México. Pearson Educación. 2003. xxvi, 884 p. VALVERDE, Luís. Sensores y Acondicionadores de señal. 25 p. NOVASEN S.A. Fabricante en productos de medición control industriales. Página Web. http://www.novasen.com.ar/index.htm Universidad de Sevilla España. Grupos de laboratorio. Página Web. http://www.eup.us.es WALES, Jimmy. SANGER, Larry. Wikipedia La Enciclopedia Libre. Artículo: Robot. http://es.wikipedia.org/wiki/Robot GIMAIC S.p.A. Italia. Produtcs: Sensors. Página Web. www.gimatic.com GEM Welding. Italia. Welding Guns. Página Web. www.gemwelding.com/img_ genr/pinzas TECNOLÓGICO DE MONTERREY, Documentos y publicaciones. Página de Internet: www.sistema.itesm.mx/va/dide/documentos/docuemntos.htm |
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La Universidad Autónoma de Bucaramanga cuenta con los equipos hardware y software necesarios como, osciloscopios, generadores de funciones, multimetros, sensores inductivos y capacitivos, software como Matlab, Step7 etc. para que el estudiante pueda desarrollar habilidades y competencias con las que logra desempeñarse sin problema en ésta área; sin embargo aún no existe un Laboratorio de Robótica y una guía práctica que le permita al estudiante acceder a trabajar con los equipos de una manera mucho mas cómoda. Partiendo de esta necesidad, se hace prioritario para la Facultad de Ingeniería Mecatrónica, el contar con un laboratorio adecuado que le permita al estudiante desarrollar las competencias necesarias en cuanto a la robótica se refiere, involucrando dentro de estas las mas básicas e importantes, como lo son la sensórica, la mecánica (cinemática y dinámica) y el conocimiento en general de la estructura de los robots, cuerpo, eslabones, articulaciones, elementos terminales etc. Además de esto el estudiante necesita contar con una herramienta que le facilite el recorrido hacia la introducción a la robótica, a los distintos tipos de robots y aplicaciones existentes. La idea es que con esta herramienta se pueda conocer y comprender el funcionamiento de los principales componentes de un sistema robótico moderno, específicamente sensores, actuadores, efectores, y sistemas de control. A través del planteamiento de problemas es posible entender el funcionamiento y la programación de las dos grandes familias de robots: brazos o manipuladores robóticos y robots móviles.OBJETIVO GENERAL 1 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 1 INTRODUCCION 3 ESTADO DEL ARTE 6 1 PEDAGOGÍA 9 1.1 INTRODUCCIÓN A LA PEDAGOGÍA 9 1.2 METODOLOGIAS DE APRENDIZAJE 10 1.2.1 Introducción a las Metodologías de Aprendizaje 10 1.2.2 Características de las Metodologías de Aprendizaje 11 1.2.3 Aprendizaje Basado En Problemas (ABP) 12 Definición 12 Características del ABP 13 Procedimiento del ABP 13 Resultados del ABP 14 Evaluación en el ABP 14 Etapas de evolución en un grupo aplicando ABP 15 Características de los problemas para aplicar en el ABP 16 1.2.4 Aprendizaje Orientado A Proyectos (POL) 17 Definición 17 Características del POL 18 Procedimiento en el POL 18 Resultados del POL 20 Evaluación en el POL 20 Etapas de evolución en un grupo aplicando POL 21 2 SENSORES 22 2.1 INTRODUCCIÓN 22 2.2 CLASIFICACIÓN DE LOS SENSORES 23 2.2.1 Sensores de presencia y proximidad 24 2.2.2 Sensores de tacto 26 2.2.3 Sensores de fuerza y par 27 2.2.4 Sensores de navegación 28 2.2.5 Sensores para vehículos autónomos industriales 29 3 ACTUADORES 31 3.1 ACTUADORES TÉRMICOS 31 3.2 ACTUADORES ELÉCTRICOS 32 3.2.1 Relés y contactores eléctricos 32 3.2.2 Motores 33 Motores DC 34 Servomotores 35 Motores paso a paso 36 3.3 ACTUADORES NEUMÁTICOS E HIDRÁULICOS 37 3.3.1 Servoválvulas 38 3.3.2 Cilindros 39 3.3.3 Bombas y motores, hidráulicos y neumáticos 39 4. MORFOLOGIA DE LOS ROBOTS 41 4.1 INTRODUCCIÓN 41 4.2 TIPOS DE ARTICULACIONES 42 4.3 ESTRUCTURAS BÁSICAS DE ROBOTS MANIPULADORES 43 4.3.1 Configuración cartesiana 43 4.3.2 Configuración cilíndrica 44 4.3.3 Configuración polar o esférica 45 4.3.4 Configuración angular 46 4.3.5 Configuración Scara 46 4.4 EFECTORES O ELEMENTOS TERMINALES 47 4.4.1 Pinzas 47 4.4.2 Herramientas 48 4.5 CINEMATICA DE ROBOTS MANIOULADORES 49 4.5.1 Cinemática directa de manipuladores 50 Matrices de rotación 51 Matriiz de rotación compuesta 52 Coordenadas Homogéneas y matriz de transformación 53 4.5.2 Cinemática inversa de manipuladores 55 4.5.3 Representación de Denavit-Hartemberg 55 Algoritmo del sistema de coordenadas de los elementos 57 4.6 ROBOTS MÓVILES 59 4.6.1 Ackerman 59 4.6.2 Triciclo clásico 60 4.6.3 Direccionamiento diferencial 61 4.6.4 Skid Steer 62 4.6.5 Pistas de Deslizamiento 62 4.7 MODELO CINEMATICO DE ROBOTS MOVILES 63 4.7.1 Restricciones cinemáticas 64 5 METODOLOGIA DEL DESARROLLO DEL PROYECTO 68 5.1 INTRODUCCION 68 5.2 NECESIDAD 69 5.3 SOLUCION 70 5.4 VIABILIDAD 70 5.5 DISEÑO METODOLOGICO 71 5.5.1 Estado del arte 71 5.5.2 Selección y clasificación de materiales 72 5.5.3 Profundizar en las áreas relacionadas con el manual 72 5.5.4 Capacitación en metodologías de aprendizaje 73 5.5.5 Desarrollo del prototipo 73 5.6 INTEGRACION DE TECNOLOGIAS 74 5.7 DISEÑO Y CONSTRUCCION DEL PROTOTIPO 75 5.7.1 Selección de la metodología de aprendizaje 75 5.7.2 Manual de prácticas 75 Diseño del contenido de la práctica 76 Diseño del formato 77 Materiales del laboratorio 78 Temario de prácticas 79 5.7.3 Diseño y montaje de página Web 81 Diseño de la pagina Web 82 Creación de la paina Web (Características especiales) 82 Estructura de la información (En el CD) 84 Difusión del CD 85 5.8 REVISION TECNICA Y PRUEBAS 85 5.8.1 Implementación de prácticas 86 5.8.2 Prueba final 87 Análisis de resultados 87 6. CONCEPTUALIZACION DEL LABORATORIO 88 6.1 DISEÑO DEL BANCO DE TRABAJO DE ROBÓTICA 90 6.2 DISTRIBUCIÓN DE PLANTA DEL LABORATORIO DE CIM Y ROBÓTICA 91 6.2.1 Propuesta de Distribución de planta de laboratorio No.2 94 6.2.2 Propuesta de Distribución de planta de laboratorio No.3 96 CONCLUSIONES 98 RECOMENDACIONES 101 BIBLIOGRAFIAPregradoRobotics is one of the most important branches of application that Mechatronics Engineering has. The Autonomous University of Bucaramanga has the necessary hardware and software equipment such as oscilloscopes, function generators, multimeters, inductive and capacitive sensors, software such as Matlab, Step7 etc. so that the student can develop skills and competencies with which he can perform without problems in this area; However, there is still no Robotics Laboratory and a practical guide that allows the student to access to work with the equipment in a much more comfortable way. Based on this need, it is a priority for the Faculty of Mechatronics Engineering, to have an adequate laboratory that allows the student to develop the necessary skills in terms of robotics, involving within these the most basic and important, such as they are sensorics, mechanics (kinematics and dynamics) and general knowledge of the structure of robots, body, links, joints, terminal elements, etc. In addition to this, the student needs to have a tool that facilitates the journey towards the introduction to robotics, to the different types of robots and existing applications. The idea is that with this tool it is possible to know and understand the operation of the main components of a modern robotic system, specifically sensors, actuators, effectors, and control systems. Through problem posing it is possible to understand the operation and programming of the two great families of robots: robotic arms or manipulators and mobile robots.Modalidad Presencialapplication/pdfspahttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/Abierto (Texto Completo)info:eu-repo/semantics/openAccesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Atribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 ColombiaUniversidad Autónoma de Bucaramanga UNABMechanical EngineeringUniversity studentsMechanical EngineeringRoboticsLaboratoriesIndustrial practicesTeachingInvestigationsAnalysisInductive sensorsFunction generatorsStructuresIngeniería mecánicaEstudiantes universitariosIngeniería mecánicaRobóticaLaboratoriosPrácticas industrialesEnseñanzaInvestigacionesAnálisisSensores inductivosGeneradores de funcionesEstructurasDiseño y elaboración de prácticas para el laboratorio de robótica de la Facultad de Ingeniería Mecatrónica en la Universidad Autónoma de Bucaramanga y conceptualización del laboratorioDesign and elaboration of practices for the robotics laboratory of the Faculty of Mechatronic Engineering at the Universidad Autónoma de Bucaramanga and conceptualization of the laboratoryIngeniero MecatrónicoUniversidad Autónoma de Bucaramanga UNABFacultad IngenieríaPregrado Ingeniería Mecatrónicainfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisTrabajo de Gradohttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fhttp://purl.org/redcol/resource_type/TPCastro Ortiz, Kewin Rafael, Pinzón Martínez, Nixon Arley, Tibaduiza Burgos, Diego Alexander (2006). Diseño y elaboración de prácticas para el laboratorio de robótica de la Facultad de Ingeniería Mecatrónica en la Universidad Autónoma de Bucaramanga y conceptualización del laboratorio. Bucaramanga (Colombia) : Universidad Autónoma de Bucaramanga UNABANGULO USATEGUI, José. Microcontroladores PIC. Diseño practico de aplicaciones 2da Parte. McGraw Hill. 2004. 263 p.ARENY-PALLAS, Ramon. WEBSERTER, John G. Sensors and signal conditioning. John Wiley & Sons. 2001. 587 p.ASADA, H. SLOTINE J.J. Robot Analysis and Control. John Wiley & Sons, 1986. 266 p.BARRIENTOS, Antonio et All. Fundamentos de robótica. Universidad Politécnica de Madrid. McGraw Hill. 1997, Madrid 1997 .336 p.BALCELLS, Joseph. ROMERAL, José L. Autómatas Programables. Alfaomega. 1998. Primera Edición. 439 p.CHAPMAN, Stephen J. Máquinas Eléctricas. McGrawHill. 2000. Tercera Edición. 786 p.Diccionario Kapelusz de la lengua española. Buenos Aires, Argentina. Editorial Kapelusz.1979. 1518 p.EVERETT. Sensors for Mobile Robots. 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