Enfoque práctico de la teoría de robots: Con aplicaciones en Matlab
5/5
()
Información de este libro electrónico
Primero, debemos comenzar por enfrentar la idea popular que un robot es un androide como los conocidos Terminator, C-3P0 o todos los que tengan alguna forma "humanoide".
En esta publicación, Enrique Arnáez Braschi condensa temas sumamente abstractos, de manera sencilla, sobre la teoría de manipuladores robóticos. Específicamente, explica los temas enfocados en el modelamiento y control de movimiento de robots.
Este libro resume, en una forma práctica, estudios, trabajos e investigaciones que el autor ha realizado desde hace más de catorce años para plasmar el enfoque práctico de la parte teórica del control moderno y de la robótica. La teoría de control moderno emplea, durante sus diferentes etapas para el diseño de los controladores, un amplio número de ciencias y herramientas como álgebra lineal, teoría de vectores y matrices, cálculo diferencial y programación, para esta última herramienta el autor emplea Matlab®.
Este libro, conformado por 7 capítulos y aplicaciones den Matlab, será de suma utilidad para todo ingeniero que vaya analizar el comportamiento de un sistema controlado, o para controlarlo, y que deba investigar la teoría que sostiene la conducta del movimiento y modelamiento del robot.
Relacionado con Enfoque práctico de la teoría de robots
Libros electrónicos relacionados
Robótica - control de robots manipuladores Calificación: 0 de 5 estrellas0 calificacionesMATLAB Aplicado a Robótica y Mecatrónica Calificación: 0 de 5 estrellas0 calificacionesMecatrónica - sistemas de control electrónico en la ingeniería mecánica y eléctrica Calificación: 5 de 5 estrellas5/5PERCEPCIÓN VISUAL - Aplicada a la robótica Calificación: 0 de 5 estrellas0 calificacionesEnfoque práctico de control moderno: Con aplicaciones en Matlab Calificación: 5 de 5 estrellas5/5Sistemas de control moderno volumen II: sistemas de tiempo discreto Calificación: 0 de 5 estrellas0 calificacionesMatlab: Aplicado a robótica y mecatrónica Calificación: 0 de 5 estrellas0 calificacionesSistemas de control en tiempo continuo y discreto Calificación: 4 de 5 estrellas4/5Circuitos Integrados Digitales CMOS - Análisis y Diseño Calificación: 0 de 5 estrellas0 calificacionesLabVIEW: Entorno gráfico de programación Calificación: 4 de 5 estrellas4/5Todo sobre sistemas embebidos: Arquitectura, programación y diseño de aplicaciones prácticas con el PIC18F Calificación: 4 de 5 estrellas4/5Electrónica análoga: Diseño de circuitos Calificación: 4 de 5 estrellas4/5Cinemática y dinámica de robots manipuladores Calificación: 0 de 5 estrellas0 calificacionesModelamiento y simulación de sistemas con Simulink: Aplicaciones en ingeniería estructural Calificación: 4 de 5 estrellas4/5Electrónica Digital- 1 Calificación: 4 de 5 estrellas4/5Robótica y automatización: de los conceptos a la didáctica: Programación. Educación tecnológica. Pensamiento computacional. Interdisciplina Calificación: 0 de 5 estrellas0 calificacionesMATLAB Aplicado a telecomunicaciones Calificación: 0 de 5 estrellas0 calificacionesElectrónica Analógica Calificación: 4 de 5 estrellas4/5Ejercicios básicos de sistemas digitales Calificación: 0 de 5 estrellas0 calificacionesElectrónica digital Calificación: 4 de 5 estrellas4/5Introducción a la ingeniería Calificación: 0 de 5 estrellas0 calificacionesMatlab aplicado a telecomunicaciones Calificación: 5 de 5 estrellas5/5Introducción al Machine Learning con MATLAB Calificación: 0 de 5 estrellas0 calificacionesInteligencia artificial: con aplicaciones a la ingeniería Calificación: 0 de 5 estrellas0 calificacionesProgramación de sistemas embebidos en c Calificación: 0 de 5 estrellas0 calificacionesInstrumentación electrónica aplicada: Prácticas de laboratorio Calificación: 4 de 5 estrellas4/5Estructuras de datos orientadas a objetos Calificación: 0 de 5 estrellas0 calificacionesTeoría de control para informáticos Calificación: 0 de 5 estrellas0 calificacionesIntroducción a las señales y sistemas Calificación: 4 de 5 estrellas4/5Laboratorio de circuitos electrónicos I: Experimentación básica con diodos y transistores. 2ª edición Calificación: 4 de 5 estrellas4/5
Métodos y materiales de enseñanza para usted
Hay que tener más huevos que esperanza Calificación: 5 de 5 estrellas5/5Adiós a tus Deudas: Descubre cómo salir permanentemente de tus deudas sin necesidad de ganar más o morir en el intento Calificación: 4 de 5 estrellas4/5El Libro Prohibido: “Las Grandes Mentiras de la Humanidad” Calificación: 3 de 5 estrellas3/5Aprende inglés desde cero Calificación: 5 de 5 estrellas5/5Curso Completo de Inglés. Composición y Semejanza de Palabras. Calificación: 4 de 5 estrellas4/5Cómo Aprender por tu Cuenta: Los Secretos de los Mejores Autodidáctas para Acelerar tu Aprendizaje sin Depender de los Demás Calificación: 4 de 5 estrellas4/5Curso digital de inglés Calificación: 4 de 5 estrellas4/5EL PEQUEÑO LIBRO DE LA RIQUEZA: Cinco ensayos esenciales Calificación: 5 de 5 estrellas5/55000 palabras más usadas en Inglés Calificación: 4 de 5 estrellas4/5Lectura Rápida: Una Rápida Y Fácil De Triplicar Su Velocidad De Lectura Calificación: 4 de 5 estrellas4/5Literatura infantil Calificación: 4 de 5 estrellas4/5Psicoterapia breve con niños y adolescentes Calificación: 5 de 5 estrellas5/5Guía de Hábitos Inteligentes: 36 Pequeños Cambios de Vida que Su Cerebro Agradecerá: Domine Su Mente, Transforme Su Vida, #3 Calificación: 4 de 5 estrellas4/5Curso de Inglés: Construcción de Palabras y Oraciones Calificación: 3 de 5 estrellas3/5Finanzas para no financieros: Quinta edición Calificación: 3 de 5 estrellas3/5La Cajita Come-Miedos Calificación: 5 de 5 estrellas5/5200 Divertidos ejercicios preparatorios para aprender a leer y a escribir Calificación: 4 de 5 estrellas4/5Gramática Inglés Fácil Calificación: 4 de 5 estrellas4/5Como criar ninos bilingues (Raising Bilingual Children Spanish edition): Una guia practica Calificación: 3 de 5 estrellas3/5Cómo Ser Más Organizado Si Eres un Completo Desastre: Sencillos Cambios que te Ayudarán a Llevar una Vida más Organizada y Tranquila Calificación: 4 de 5 estrellas4/5
Comentarios para Enfoque práctico de la teoría de robots
2 clasificaciones0 comentarios
Vista previa del libro
Enfoque práctico de la teoría de robots - Enrique Luis Arnáez Braschi
© Universidad Peruana de Ciencias Aplicadas (UPC)
Primera publicación: abril de 2015
Editor del proyecto editorial
Universidad Peruana de Ciencias Aplicadas S. A. C.
Av. Alonso de Molina 1611, Lima 33 (Perú)
Teléf: 313-3333
www.upc.edu.pe
Primera edición: abril de 2015
Versión ebook 2015
Digitalizado y Distribuido por YoPublico S.A.C.
www.yopublico.net
Telf: 51-1-221 9998
Dirección: Av. 2 de Mayo 534 Of. 304, Miraflores
Lima-Perú
Universidad Peruana de Ciencias Aplicadas (UPC)
Centro de Información
Arnáez Braschi, Enrique. Enfoque práctico de la teoría de robots. Con aplicaciones en Matlab
Lima: Universidad Peruana de Ciencias Aplicadas (UPC), 2015
ISBN de la versión impresa: 978-612-318-010-2
ISBN PDF: 978-612-318-017-1
ISBN EPUB: 978-612-318-025-6
ISBN MOBI: 978-612-318-025-6
Introducción, Introducción a la teoría de robots, Arquitectura del robot, Planificación de Trayectorias, Cinemática de los robots, Dinámica de los robots, Controladores para manipuladores de robot, Modelamiento y control de trayectorias completo en Matlab.
629.892 ARNA
Todos los derechos reservados. Esta publicación no puede ser reproducida, ni en todo ni en parte, ni registrada en o transmitida por un sistema de recuperación de información, en ninguna forma ni por ningún medio, sea mecánico, fotoquímico, electrónico, magnético, electroóptico, por fotocopia o cualquier otro, sin el permiso previo, por escrito, de la editorial.
El contenido de este libro es responsabilidad del autor y no refleja necesariamente la opinión de los editores.
Quiero agradecerle a Mariella, mi esposa, y a Daniella y Andrea, mis hijas por su amor, alegría y felicidad. Son lo más grande que tengo en la vida.
Del mismo modo le quiero agredecer a toda mi familia por su permanente estímulo, respaldo y apoyo para continuar con los estudios e investigaciones emprendidas, a mis amigos de la Marina, de la universidad y a mis colegas del tiro deportivo por su aliento permanente.
A Dios le doy las gracias por su amor y por haberme hecho nacer en mi Perú, hermoso y pujante, con gente extraordinaria y una cultura milenaria.
Contenido
Prólogo
Introducción
Capítulo 1. Introducción a la teoría de robots
Capítulo 2. Arquitectura del robot
2.1 Algunas definiciones importantes
2.2 Tipos de manipuladores por su movimiento
Capítulo 3. Planificación de trayectorias
3.1 Trayectoria óptima de tiempo mínimo de tres etapas
3.2 Trayectoria óptima de tiempo mínimo de dos etapas
3.3 Trayectoria lineal en el espacio cartesiano (con evolución temporal definida)
Capítulo 4. Cinemática de los robots
4.1 Coordenadas generalizadas de los robots
4.2 Representaciones en el espacio de la posición de los objetos
4.3 Transformación de coordenadas
4.4 Transformación homogénea de coordenadas
4.5 Problema cinemático directo
4.6 El método de Denavit-Hartenberg (D-H)
4.7 Cinemática de manipuladores de eslabones rígidos
4.8 Espacio articular versus espacio cartesiano
4.9 Problemas de cinemática y la cinemática inversa
4.10 Transformaciones diferenciales homogéneas
4.11 Transformación jacobiana
4.12 Matriz de transformación jacobiana
4.13 Rotaciones diferenciales
4.14 Cálculo de velocidades articulares desde las velocidades lineales
4.15 Singularidades
Capítulo 5. Dinámica de los robots
5.1 Modelo de la dinámica del robot en el espacio articular
5.2 Método directo para el cálculo del modelo dinámico de un manipulador
5.3 Propiedades de la dinámica del robot en el espacio articular
5.4 Representación en espacio-estado
Capítulo 6. Controladores para manipuladores de robot
6.1 Control PD de torque computado
6.2 Control PID de torque computado
6.3 Control PD con compensación de gravedad
6.4 Control articular clásico
6.5 Control de error filtrado basado en aproximación
6.6 Control adaptivo
6.7 Control robusto
6.8 Control neural-adaptivo y difuso-robusto
Capítulo 7. Modelamiento y control de trayectorias completo en Matlab
7.1 Determinación del modelo cinemático
7.2 Determinación del modelo dinámico
7.3 Parámetros del robot y trayectorias óptimas
7.4 Simulación y control PD de torque computado
7.5 Excepciones del modelo
Apéndice. Introducción al Matlab
Bibliografía
Prólogo
Siento una gran admiración, aprecio y orgullo por el Capitán de Navío Enrique Arnáez Braschi a quien tengo la satisfacción de conocer desde su nacimiento y por lo tanto haber sido testigo de su formación, de su crecimiento, de sus aspiraciones de juventud y luego de sus logros. Tanto en el ámbito de su desarrollo como persona, como de esposo y padre en una linda familia, como Oficial profesional de la Marina de Guerra del Perú, como catedrático de diferentes programas de pregrado y posgrado de reconocidas universidades del país y como deportista calificado, siendo seleccionado nacional en la disciplina de tiro con pistola y en la cual ha conseguido para su institución y nuestro país numerosas medallas y trofeos.
Por lo tanto, el perfil del autor de esta obra, Enfoque práctico de la teoría de robots, es el de una persona íntegra, estudiosa, disciplinada y responsable. Que se entrega con preparación, apasionamiento y amor a las diferentes actividades, tareas y retos que asume, buscando siempre que mejorar los resultados ya obtenidos, exigiéndose cada vez más para ello y luego, sin ningún egoísmo y mucha humildad, enseñar y transmitir todo lo que va aprendiendo.
Este libro está dirigido a estudiantes de maestría en el área de control, automatización y robótica de las carreras de Ingeniería Electrónica, Ingeniería Eléctrica, Ingeniería Mecatrónica, Ingeniería Mecánica y afines, como resultado de estudios, experiencia profesional, docencia y trabajos de investigación realizados durante algo más de 14 años y con la finalidad de darle una orientación realmente práctica a los temas teóricos, normalmente considerados como difíciles, del control moderno y de la robótica.
El enfoque del libro intenta ser una guía para enfrentar problemas de diseño de sistemas de control para manipuladores que, normalmente, es muy buscado por los estudiantes pero que no es muy fácil encontrarlo de manera tan explícita. Considero, por lo tanto, que el autor cumple con su objetivo y aplicando de manera adecuada, sus cualidades pedagógicas y experiencia docente, expone al lector los fundamentos del diseño que se persigue, utilizando problemas muy ilustrativos, con soluciones claras y empleando matemáticas lo menos complejas posibles, aunque sin perder el nivel y el rigor pertinente.
El autor consolida, en consecuencia, los resultados de mucha investigación y de mucho ingenio en una obra acerca de la robótica, a la fecha única en su género escrita por un autor nacional, y que enriquece a la cátedra universitaria, con aportes propios a los modelos y técnicas de diseño de controladores para manipuladores aquí tratados.
Estoy seguro que esta obra de Enrique Arnáez Braschi, al igual que su antecesora orientada a cursos de pregrado, Enfoque práctico del control moderno con aplicaciones en matlab, será un valioso aporte a la formación de los alumnos de maestría y que aspiran a impulsar un desarrollo tecnológico propio para nuestro país.
Ing. Jorge Tejada Polo
Director de la Escuela Profesional de Ingeniería Electrónica
Universidad de San Martín de Porres
Introducción
Cuando estudiaba cursos previos a estudiar robótica, al igual que el resto de alumnos, siempre me quejaba sobre por qué tenía que llevar asignaturas que supuestamente «nunca iba a aplicar» durante mi carrera. Posteriormente, al llevar los cursos referentes a Ingeniería de Control, entendí la importancia de todos los cursos de los que renegaba y valoré a esta rama de la ingeniería por su utilidad para la sociedad.
Al profundizar algunos temas, llegué a seguir teoría de robot como un curso sumamente complejo porque no se tenían las facilidades informáticas que hoy tenemos. Por ejemplo, tardé más de un día realizando ecuaciones diferenciales para determinar un modelo dinámico de un manipulador de tres grados de libertad, con la alta probabilidad de errar en un signo o algún cálculo obvio. Ahora, junto a mis alumnos con los métodos que se plantean en este texto, elaboramos modelos dinámicos de manipuladores de más grados de libertad en pocos minutos.
Este libro ha sido preparado pensando en condensar temas sumamente abstractos de manera sencilla que permitan apoyar el dictado de la teoría de manipuladores robóticos. Específicamente, me refiero a los temas de modelamiento y control de movimiento de robots, ya que, cuando me tocó aprender y luego dictar estos cursos, el lenguaje que empleaban las publicaciones y la forma de escribir las matemáticas eran complicadas. Asimismo, no se tenían aplicaciones en Matlab de los ejemplos que planteaban, siendo una gran interrogante la forma en la que los autores programaban y llegaban a los resultados.
En esta publicación se resume, en una forma práctica, estudios, trabajos e investigaciones de más de 14 años tratando de plasmar el enfoque práctico de la parte teórica del control moderno y de la robótica.
La teoría de control moderno emplea durante diferentes etapas para el diseño de los controladores un amplio número de ciencias y herramientas, como álgebra lineal, teoría de vectores y matrices, cálculo diferencial y programación. Para esta última herramienta, empleamos