Índice
CAPÍTULO
1. Introducción
CAPÍTULO
2. Morfología de los robots
CAPÍTULO
3. Representación de la posición y orientación
CAPÍTULO
4. Modelos cinemáticos de robots
CAPÍTULO
5. Modelo dinámico
CAPÍTULO
6 . Arquitecturas para control de robots
CAPÍTULO
7. Sensores
CAPÍTULO
8. Control de las articulaciones de un robot manipulador
CAPÍTULO
9. Control de robots móviles
CAPÍTULO
10 . Generación de trayectorias
CAPÍTULO
11 . Programación de robots
CAPÍTULO
12. Detección de colisiones y planificación de caminos
CAPÍTULO
13. Telerrobótica
CAPÍTULO
1. Introducción
1.1
Robótica
1.2 Esquema general del sistema robot
1.3 Robots manipuladores
1.3.1 Sistema mecánico
1.3.2 Actuadores
1.3.3 Sensores y sistemas de control
1.4 Robots móviles
1.5 Robots autónomos y telerrobótica
1.6 Conclusiones
1.7 Referencias
CAPÍTULO
2. Morfología de los robots
2.1
Estructura de robots manipuladores
2.1.1 Tipos de articulaciones
2.1.2 Estructuras básicas
2.1.2.1 Configuración
cartesiana
2.1.2.2 Configuración
cilíndrica
2.1.2.3 Configuración
polar o esférica
2.1.2.4 Configuración
angular
2.1.2.5 Configuración
Scara
2.1.3 Orientación del efector
final
2.1.4 Efectores finales
2.2 Nuevas estructuras para robots manipuladores
2.2.1 Robots redundantes
2.2.2 Robots flexibles
2.2.3 Manos
2.3 Robots móviles
2.3.1 Vehículos con ruedas
2.3.1.1 Ackerman
2.3.1.2 Triciclo
clásico
2.3.1.3 Direccionamiento
diferencial
2.3.1.4 Skid Steer
2.3.1.5 Pistas de
deslizamiento
2.3.1.6 Síncronas
2.3.1.7 Otras configuraciones
2.3.2 Locomoción mediante patas
2.3.3 Configuraciones articuladas
2.3.4 Robots submarinos y aéreos
2.4 Conclusiones
2.5 Referencias
CAPÍTULO
3. Representación de la posición y orientación
3.1
Posición y orientación en el plano
3.2 Posición y orientación en el espacio
3.3 Transformación inversa
3.4 Transformaciones compuestas
3.5 Otras representaciones de la orientación
3.6 Conclusiones
3.7 Referencias
CAPÍTULO
4. Modelos cinemáticos de robots
4.1
Introducción
4.2 Relaciones entre sistemas de referencia
4.3 Modelo directo del manipulador
4.3.1 Modelo de un robot manipulador
con n articulaciones
4.4 Modelo inverso del manipulador
4.5 Velocidades lineales y angulares
4.5.1 Velocidad lineal
4.5.2 Velocidad angular
4.5.3 Propagación de velocidades
4.6 Jacobiano del manipulador
4.7 Modelos cinemáticos de robots móviles
4.7.1 Hipótesis básicas
4.7.2 Restricciones cinemáticas
4.7.3 Modelo jacobiano
4.7.4 Modelos de diferentes configuraciones
4.7.5 Estimación de la posición
y orientación
4.7.6 Vehículos robóticos
con manipuladores
4.8 Conclusiones
4.9 Referencias
CAPÍTULO
5. Modelo dinámico
5.1
Aspectos dinámicos en robótica
5.2 Articulación simple de rotación
5.3 Generalización: modelo de un robot manipulador
con n articulaciones
5.4 Formulación de Lagrange-Euler
5.5 Obtención del modelo dinámico mediante
el método de Newton-Euler
5.5.1 Aceleraciones
5.5.2 Ecuaciones de Newton-Euler.
Formulación iterativa
5.6 Análisis del modelo dinámico de los
manipuladores
5.7 Obtención de las trayectorias articulares
5.8 Modelos dinámicos de vehículos robóticos
5.9 Conclusiones
5.10 Referencias
CAPÍTULO
6 . Arquitecturas para control de robots
6.1
Introducción: funciones básicas y de control inteligente
6.2 Especificaciones
6.3 Requerimientos generales de la arquitectura
6.3.1 Programabilidad
6.3.2 Eficiencia
6.3.3 Capacidad de evolución
6.3.4 Grado de autonomía
6.3.5 Fiabilidad
6.3.6 Adaptabilidad
6.4 Tipos básicos de arquitecturas según
reactividad
6.5 Aproximación al diseño de la arquitectura
6.5.1 Diseño funcional de la
arquitectura
6.5.2 Gestión de ejecución
e implantación
6.6 Soluciones hardware y software
6.7 Conclusiones
6.8 Referencias
CAPÍTULO
7. Sensores
7.1
Introducción: sensores y magnitudes
7.2 Clasificaciones y características de sensores
7.3 Medidas de desplazamientos lineales y giros
7.3.1 Potenciómetros para medida
de desplazamientos
7.3.2 Codificadores ópticos
7.3.2.1 Máquinas
síncronas, transformadores y resolvedores
7.3.3 Medida de velocidad de ejes
7.4 Sensores de presencia y proximidad
7.5 Sensores de tacto
7.6 Medidas de fuerza y par
7.7 Sensores de navegación
7.7.1 Sensores Doppler
7.7.2 Compás magnético
7.7.3 Giróscopos
7.7.3.1 Giróscopos
mecánicos
7.7.3.2 Giróscopos
electrónicos
7.7.3.3 Giróscopos
ópticos
7.7.4 Sistemas de navegación
inercial
7.7.5 Estimación de posición
de vehículos basada en estaciones de transmisión. Aplicación
del GPS
7.7.6 Sensores para vehículos
autoguiados industriales
7.8 Conclusiones
7.9 Referencias
CAPÍTULO
8. Control de las articulaciones de un robot manipulador
8.1
Estrategias de control de articulaciones
8.2 Control desacoplado de articulaciones
8.3 Control basado en el modelo dinámico
8.3.1 Ejemplos introductorios
8.3.2 Control basado en el modelo.
Par computado
8.4 Control adaptativo de robots
8.4.1 Introducción
8.4.2 Par computado adaptativo
8.4.3 Controlador de inercia adaptativa
8.5 Control con aprendizaje
8.6 Control en espacio cartesiano
8.7 Control de esfuerzos
8.7.1 Rigidez
8.7.2 Control de rigidez
8.7.3 Control híbrido esfuerzos/posición
8.8 Conclusiones
8.9 Referencias
CAPÍTULO
9. Control de robots móviles
9.1
Control de movimientos de vehículos autónomos
9.2 Seguimiento de caminos explícitos
9.3 Seguimiento de caminos empleando métodos
geométricos
9.3.1 Seguimiento mediante persecución
pura
9.3.2 Control geométrico mediante
generación de polinomios de orden cinco
9.4 Aplicación de la teoría de control
9.4.1 Controlabilidad y estabilización
9.4.2 Seguimiento de trayectorias
9.4.2.1 Trayectorias
de referencia
9.4.2.2 Ley de control
lineal
9.4.2.3 Ley de control
no lineal
9.4.3 Seguimiento de caminos
9.4.3.1 Planteamiento
del problema
9.4.3.2 Ley de control
lineal
9.4.3.3 Ley de control
no lineal
9.4.4 Seguimiento de caminos utilizando
el modelo de la bicicleta
9.5 Seguimiento predictivo generalizado
9.6 Control reactivo
9.7 Conclusiones
9.8 Referencias
CAPÍTULO
10 . Generación de trayectorias
10.1
Planteamiento del problema
10.2 Definición paramétrica de las curvas
10.3 Técnicas de interpolación
10.3.1 Técnicas básicas
de interpolación
10.3.2 Empleo de funciones spline
10.4 Generación de caminos en el espacio cartesiano
10.5 Generación de trayectorias para manipuladores
10.6 Trayectorias articulares para manipuladores robóticos
10.6.1 Empleo de polinomios cúbicos
10.6.2 Empleo de polinomios cúbicos
con puntos de paso
10.6.3 Empleo de polinomios de orden
superior
10.6.4 Empleo de funciones lineales
con enlace parabólico
10.7 Generación en tiempo real
10.8 Conclusiones
10.9 Referencias
CAPÍTULO
11 . Programación de robots
11.1
Sistemas de programación de robots
11.2 Programación por guiado
11.3 Programación textual
11.4 Sistemas de referencia
11.5 Especificación de movimientos en robots
manipuladores
11.6 Estructuras de datos
11.7 Especificación de localizaciones
11.8 Interacción con el entorno y características
tiempo real
11.9 Programación de vehículos robóticos
11.10 Conclusiones
11.11 Referencias
CAPÍTULO
12. Detección de colisiones y planificación de caminos
12.1
Detección, evitación y planificación
12.2 Funciones de detección, evitación
y planificación
12.3 Detección y evitación de colisiones
mediante reacción directa a información de sensores
12.4 Modelos
12.4.1 Modelado mediante ocupación
de celdas
12.4.2 Empleo de estructuras jerárquicas
12.4.3 Modelos del entorno basado
en primitivas 3-D de sólidos
12.4.4 Expansión de obstáculos
12.4.5 Modelado en el espacio de configuraciones
12.5 Detección y evitación de colisiones
empleando modelos
12.6 Planificación basada en modelo geométrico
12.6.1 Planteamiento del problema
12.6.2 Métodos en espacio cartesiano
12.6.3 Métodos en espacio de
configuraciones
12.7 Métodos reactivos
12.7.1 Campos potenciales
12.8 Conclusiones
12.9 Referencias
CAPÍTULO
13. Telerrobótica
13.1
Introducción y conceptos básicos
13.2 Teleactuación
13.3 Diseño de sistemas de control de teleoperación
13.4 Sistemas bilaterales maestro-esclavo
13.5 Empleo de gráficos predictivos
13.6 Teleprogramación e interacción con
el entorno
13.7 Control de supervisión
13.8 Telesensorización
13.9 Sistemas de visión en teleoperación
13.9.1 Cámaras
13.9.2 Visualizadores
13.9.3 Visualización de imágenes
virtuales
13.9.4 Transmisión de imágenes
para teleoperación
13.10 Conclusiones
13.11 Referencias
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