MATLAB APLICADO A LA ROBÓTICA Y MECATRÓNICA

– Profesionales de ingeniería industrial

-Conocer el lenguaje de programación de MATLAB y la implementación de los métodos numéricos empleados en robótica y mecatrónica.

-Obtener conocimientos sobre la simulación de la dinámica e identificación paramétrica de sistemas mecatrónicos y robots manipuladores

-Conocer el uso de MATLAB en aplicaciones para regulación y control punto a punto de robots manipuladores usando el enfoque de moldeo de energía

Parte 1

Capıtulo 1
Conceptos basicos 3
1.1 Introduccion 5
1.2 Componentes 7
1.2.1 Herramientas de escritorio y ambiente de desarrollo 9
1.2.2 Librerıas 9
1.2.3 Lenguaje 10
1.2.4 Graficos 10
1.2.5 Interfaces externas/API 10
1.3 Inicio 11
1.4 Lenguaje 15
1.4.1 Variables 15
1.4.2 Numeros 17
viii
1.4.3 Formato numerico 18
1.4.4 Operadores 21
1.5 Matrices y arreglos 26
1.5.1 Arreglos 41
1.6 Graficas 43
1.7 Funciones 49
1.7.1 Funciones archivo 51
1.8 Programaci´on 58
1.8.1 if 59
1.8.2 if, else, elseif 60
1.8.3 for 61
1.8.4 while 71
1.8.5 switch, case 72
1.8.6 break 73
1.8.7 return 73
1.8.8 continue 74
1.9 Formato para datos experimentales 76
1.10 Resumen 80
Capıtulo 2
M´etodos numericos 81
2.1 Consideraciones computacionales 83
2.2 Sistemas de ecuaciones lineales 84
2.2.1 Regla de Cramer 91
Matlab Aplicado a Robotica y Mecatronica ´ • Fernando Reyes Cort´es.
Contenido ix
2.3 Diferenciacion numerica 92
2.3.1 Funcion diff 97
2.4 Integracion numerica 99
2.4.1 Regla trapezoidal 102
2.4.2 Regla de Simpson 108
2.4.3 Funciones de cuadratura 113
2.4.4 M´etodo de Euler 114
2.5 Sistemas dinamicos de primer orden 117
2.5.1 Metodo de Runge-Kutta 118
2.5.2 Simulacion de sistemas dinamicos x˙ = f(x) 124
2.6 Resumen 133
Parte I Referencias selectas 134
Parte I Problemas propuestos 135
Parte II Cinematica ´
139
Capıtulo 3
Preliminares matematicos 141
3.1 Introduccion 143
3.2 Producto interno 144
3.3 Matrices de rotacion 148
3.3.1 Matriz de rotacion alrededor del eje z0 151
3.3.2 Matriz de rotacion alrededor del eje x0 161
3.3.3 Matriz de rotacion alrededor del eje y0 163
Matlab Aplicado a Robotica y Mecatr ´ onica ´ • Fernando Reyes Cort´es
x
3.4 Reglas de rotacion 164
3.5 Transformaciones de traslacion 171
3.6 Transformaciones homogeneas 173
3.7 Librer´ıas para matrices homogeneas 174
3.7.1 Matriz de transformacion homogenea HRx(θ) 175
3.7.2 Matriz de transformacion homogenea HRy(θ) 176
3.7.3 Matriz de transformacion homogenea HRz(θ) 177
3.7.4 Matriz de transformacion homogenea HTx(d) 178
3.7.5 Matriz de transformacion homogenea HTy(d) 178
3.7.6 Matriz de transformacion homog´enea HTz(d) 179
3.7.7 Matriz de transformacion DH 180
3.8 Resumen 181
Capıtulo 4
Cinem´atica directa 183
4.1 Introduccion 185
4.2 Cinematica inversa 186
4.3 Cinematica diferencial 187
4.4 Clasificacion de robots industriales 189
4.5 Convencion Denavit-Hartenberg 192
4.5.1 Algoritmo Denavit-Hartenberg 196
4.6 Resumen 198
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Contenido xi
Capıtulo 5
Cinematica directa 199
5.1 Introduccion 201
5.2 Brazo robot antropomorfico 202
5.3 Configuracion SCARA (RRP) 234
5.4 Robot esferico (RRP) 245
5.5 Manipulador cilındrico (RPP) 254
5.6 Configuracion cartesiana (PPP) 264
5.7 Resumen 273
Parte II Referencias selectas 277
Parte II Problemas propuestos 278
Parte III Dinamica ´
283
Capıtulo 6
Dinamica 285
6.1 Introduccion 287
6.2 Estructura matem´atica para simulacion 288
6.3 Sistema masa-resorte-amortiguador 291
6.4 Sistema lineal escalar 295
6.4.1 Estimador de velocidad y filtrado 296
6.5 Centr´ıfuga 301
Matlab Aplicado a Robotica y Mecatronica 
cartesiana 
xii
6.6 Pendulo 305
6.7 Robot de 2 gdl 310
6.8 Robot de 3 gdl 315
6.9 Robot cartesiano 321
6.10 Resumen 327
Capıtulo 7
Identificacion parametrica 329
7.1 Introduccion 331
7.2 Metodo de mınimos cuadrados 332
7.2.1 Linealidad en los parametros 332
7.3 Librerıa de mınimos cuadrados 334
7.3.1 Caso escalar 334
7.3.2 Caso multivariable 336
7.4 Ejemplos 338
7.5 Modelos de regresi´on del p´endulo 346
7.5.1 Modelo din´amico del p´endulo 346
7.5.2 Modelo din´amico filtrado del p´endulo 350
7.5.3 Modelo de energıa del pendulo 353
7.5.4 Modelo de potencia del pendulo 355
7.5.5 Modelo de potencia filtrada 356
7.5.6 An´alisis comparativo de esquemas de regresion 359
7.6 Modelos de regresi´on del robot de 2 gdl 360
7.6.1 Modelo de regresi´on dinamico del robot de 2 gdl 361
Matlab Aplicado a Robotica y Mecatronica 
Contenido xiii
7.6.2 Modelo de energıa del robot de 2 gdl 366
7.6.3 Modelo de potencia del robot de 2 gdl 369
7.6.4 Analisis comparativo de resultados de regresion 372
7.7 Robot cartesiano de 3 gdl 373
7.7.1 Modelo de regresion dinamico del robot cartesiano 374
7.7.2 Modelo de potencia del robot cartesiano de 3 gdl 378
7.7.3 Analisis comparativo de identificaci´on 381
7.8 Resumen 382
Parte III Referencias selectas 383
Parte III Problemas propuestos 385
Parte IV Control 389
Capıtulo 8
Control de posicion 391
8.1 Introduccion 393
8.2 Control proporcional-derivativo (PD) 395
8.2.1 Control PD de un pendulo 397
8.2.2 Control PD de un brazo robot de 2 gdl 403
8.2.3 Control PD de un brazo robot de 3 gdl 408
8.2.4 Control PD de un robot cartesiano de 3 gdl 413
8.3 Control PID 417
8.3.1 Control PID de un robot de 2 gdl 418
8.4 Control punto a punto 422
Matlab Aplicado a Robotica y Mecatronica 
xiv
8.4.1 Control tangente hiperbolico 422
8.4.2 Control arcotangente 426
8.5 Resumen 429
Parte IV Referencias selectas 430
Parte IV Problemas propuestos 431
Indice analıtico 433

Esta titulación incluirá el nombre del curso, la duración del mismo, el nombre y DNI del alumno, el nivel de aprovechamiento que acredita que el alumno superó las pruebas propuestas, las firmas del profesor y Director del centro.

Entre el material entregado en este curso se adjunta un documento llamado Guía del Alumno dónde aparece un horario de tutorías  y una dirección de e-mail donde podrá enviar sus consultas, dudas y ejercicios.

Los materiales son de tipo monográfico, de sencilla lectura y de carácter eminentemente práctico.

La metodología a seguir se basa en leer el manual teórico, a la vez que se responden las distintas cuestiones que se adjuntan al final de cada bloque temático.

Para su evaluación, el alumno/a deberá hacernos llegar, el "Cuaderno de Ejercicios" que se adjunta.

La titulación será remitida al alumno/a por correo, una vez se haya comprobado el nivel de satisfacción previsto (75% del total de las respuestas).