Robótica 2ed Control de robots manipuladores

Descripción

RESUMEN

Explora la ingeniería robótica en ‘Robótica: Control de Robots Manipuladores’. Esta obra detallada abarca
desde las bases matemáticas, sensores y servomotores, cinemática, dinámica, identificación paramétrica
y control; conceptos y ejemplos son ilustrados a través de la implementación en código fuente con Matlab.
Sus casi 600 páginas, repletas de casos de estudio y simulaciones, son vitales para estudiantes y expertos
en ingeniería electrónica, robótica, automatización, eléctrica, control y mecatrónica: así como para las
áreas de físico-matemáticas aplicadas.
Es una guía clave para comprender la física y control de robots manipuladores, indispensable en la era
tecnológica actual. Un recurso esencial para profundizar en el campo de la robótica y sus aplicaciones
innovadoras.

AUTORES

Fernando Reyes Cortés:

Es investigador Nacional Nivel II autor de numerosos artículos científicos en congresos y revistas
nacionales e internacionales de alto impacto; cuenta con 11 títulos de patente, ha puesto en operación a
más de 100 prototipos robóticos y ha titulado a más de 250 tesistas en los niveles de licenciatura, maestría
y doctorado; tiene 7 obras en esta Casa Editorial; es premio Estatal en Ciencia y Tecnología por el Gobierno
de Puebla; premio al Mérito en Ingeniería, por el Ayuntamiento de la Ciudad de Puebla. Es Licenciado en
Electrónica en la Universidad Autónoma de Puebla; Maestría en Electrónica, por el Instituto Nacional de
Astrofísica, Óptica y Electrónica (INAOE); obtuvo su doctorado en ciencias, por el Centro de Investigación
Científica y de Educación Superior de Ensenada (CICESE). Con más de 42 años de experiencia como
académico, actualmente es profesor-investigador titular en la Facultad de Ciencias de la Electrónica de la
Benemérita Universidad Autónoma de Puebla (BUAP).

Contenido
Capítulo 1 – Robótica
1.1 introducción
1.2 Clasificación de los robots
1.2.1 Robots móviles
1.2.2 Robots móviles acuáticos
1.2.3 Drones robots aéreos
1.2.4 Robots humanoides
1.2.5 Robots industriales
1.3 Desarrollo histórico de la robótica
1.4 Control de robots manipuladores
1.5 Tecnología y construcción de robots
1.5.1 Servomotores de transmisión directa
1.6 Estadísticas de robótica
1.7 Tendencias en robótica para 2021-2026
1.7.1 Programas internacionales en R&D
1.8 Sociedades científicas de robótica
1.9 Resumen
1.10 Problemas propuestos
Capítulo 2 – Encoders y servomotores
2.1 Introducción
2.2 Encoders
2.2.1 Encoders incrementales
2.2.1.1 Encoders en cuadratura
2.2.2 Encoder absoluto
2.2.3 Glosario para encoders
2.3 Servomotores
2.3.1 Modos de operación de un servomotor
2.3.1.1 Modo posición
2.3.1.2 Modo velocidad
2.3.1.3 Modo torque
2.4 Funcionamiento de un servomotor
2.4.1 Servoamplificador
2.4.2 Motor de corriente directa
2.4.3 Sistema de engranes
2.5 Servomotores de transmisión directa
2.5.1 Diagrama a bloques de un servomotor
2.6 Resumen
2.7 Problemas propuestos
Capítulo 3 – Preliminares matemáticos
3.1 Introducción
3.2 Vectores
3.2.1 Intervalos
3.2.2 Espacio vectorial
3.2.3 Norma euclidiana x
3.2.4 Operaciones y propiedades entre vectores
3.2.5 Producto cruz vectorial
3.3 Matrices
3.3.1 Matrices especiales
3.3.2 Operaciones de matrices
3.3.3 Matriz cuadrada
3.3.4 Matrices simétricas y antisimétricas
3.4 Funciones cuadráticas
3.4.1 Funciones de nidas positivas
3.4.2 Matriz de nida positiva
3.4.3 Gradientes de funciones de energía
3.4.4 Matriz jacobiana
3.5 Resumen
3.6 Problemas propuestos

Capítulo 4 – Cinemática analítica de Euler
4.1 Introducción
4.2 Cinemática analítica de Euler
4.2.1 Matrices de rotación
4.2.2 Composiciones de traslación y rotación
4.2.3 Matriz de rotación alrededor del eje z Rz( )
4.2.4 Matriz de rotación alrededor del eje x Rx( )
4.2.5 Matriz de rotación alrededor del eje y Ry( )
4.2.6 Propiedades de las matrices de rotación elementales
4.3 Ángulos de Euler
4.4 Movimiento de traslación y rotación
4.5 Cinemática diferencial
4.5.1 Matrices antisimétricas
4.5.2 Derivada de matrices ortogonales
4.5.3 Operaciones mixtas entre p1 p2 y S(p1)
4.6 Cinemática diferencial de Euler
4.7 Resumen
4.8 Problemas propuestos
Capítulo 5 – Cinemática directa
5.1 Introducción
5.2 Morfología del robot
5.2.1 Tipos de robots manipuladores
5.3 Cinemática directa
5.3.1 Cinemática inversa
5.3.2 Cinemática diferencial
5.3.3 Cinemática diferencial inversa
5.4 Matrices de transformación homogénea
5.4.1 Matrices homogéneas de rotación y traslación
5.5 Cinemática de robots manipuladores
5.6 Configuración antropomórfica (RRR)
5.6.1 Péndulo
5.6.2 Robot antropomorfo co de 2 gdl
5.6.2.1 Cinemática directa del robot planar de 2 gdl
5.6.2.2 Cinemática inversa del robot planar de 2 gdl
5.6.2.3 Cinemática diferencial del robot planar de 2gdl 243
5.6.3 Brazo robot de 3gdl 248
5.6.3.1 Cinemática directa del brazo robot de 3gdl 248
5.6.3.2 Cinemática diferencial 253
5.6.3.3 Cinemática inversa del brazo robot de 3gdl 256
5.7 Robot SCARA(RRP) 263
5.7.1 Cinemática diferencial del robot SCARA 266
5.7.2 Cinemática inversa del robot SCARA 267
5.8 Robot cilíndrico (RPP) 270
5.8.1 Modelo cinemático del robot cilíndrico 271
5.8.2 Cinemática diferencial del robot cilíndrico 272
5.8.3 Cinemática inversa del robot cilíndrico 273
5.9 Robot esférico(RRP) 276
5.9.1 Modelo cinemático del robot esférico 277
5.9.2 Cinemática diferencial del robot esférico 278
5.9.3 Cinemática inversa del robot esférico 279
5.10 Robot cartesiano (PPP) 283
5.10.1 Modelo cinemático del robot cartesiano 284
5.10.2 Cinemática diferencial del robot cartesiano 285
5.11 Resumen 288
5.12 Problemas propuestos 289
Capítulo 6 – Dinámica 293
6.1 Introducción 295

6.2 Ecuaciones de Euler-Lagrange 296
6.3 Modelo dinámico 298
6.4 Propiedades del modelo dinámico 299
6.4.1 Efecto inercial 299
6.4.2 Fuerzas centrípetas y de Coriolis 301
6.4.3 Par gravitacional
6.4.4 Fenómeno de fricción
6.4.5 Modelo de energía mecánica
6.4.6 Modelo de potencia mecánica
6.4.7 Propiedad de pasividad
6.4.8 Linealidad en los parámetros
6.5 Ecuación diferencial ordinaria (ODE)
6.6 Desarrollo de modelos dinámicos
6.6.1 Sistema masa resorte amortiguador
6.6.2 Centrífuga
6.6.3 Péndulo
6.6.4 Brazo robot de 2 gdl
6.6.5 Brazo robot de 3 gdl
6.6.6 Robot cartesiano de 3 gdl
6.7 Resumen
6.8 Problemas propuestos
Capítulo 7 – Identificación paramétrica
7.1 Introducción
7.2 Algoritmo de mínimos cuadrados
7.2.1 Algoritmo recursivo de mínimos cuadrados
7.2.2 Señal de excitación persistente
7.2 Ejemplos de identificación paramétrica
7.4 Resumen
7.5 Problemas propuestos
Capítulo 8 – Control de posición
8.1 Introducción
8.2 Teoría de estabilidad de Lyapunov
8.2.1 Sistemas dinámicos
8.2.2 Puntos de equilibrio
8.2.3 Función candidata de Lyapunov
8.2.4 Método directo de Lyapunov
8.2.5 Principio de invariancia
8.2.6 Norma Ln
q[f]
8.3 Control de posición
8.4 Control por moldeo de energía
8.5 Control PD
8.5.1 Análisis cualitativo del control PD
8.5.2 Función estricta para el regulador PD
8.6 Clasificación de algoritmos de control
8.6.1 Algoritmos de control no acotados
8.6.2 Algoritmos de control acotados
8.6.3 Algoritmos de control saturados
8.7 Control PID
8.8 Control punto a punto
8.8.1 Índice de desempeñó
8.9 Resumen
8.10 Problemas propuestos
Capítulo 9 – Control de trayectoria
9.1 Introducción
9.2 Control de trayectoria
9.3 Familia de algoritmos de control PD+
9.3.1 Control proporcional derivativo plus (PD+)

9.4 Familia de control par-calculado
9.4.1 Control par-calculado
9.5 Resumen
9.6 Problemas propuestos
Referencias
índice analítico