SECUENCIA DIDÁCTICA Nombre de curso: Robótica Antecedente: Clave de curso: MII4710 C12 Ninguno Clave de antecedente: Ninguna Módulo Competencia de Módulo: Aplicar las ciencias básicas para proyectar y diseñar sistemas electrónicos, que satisfagan necesidades de los procesos industriales. Competencia de curso: Diseñar prototipos mecatrónicos identificando los elementos mecánicos, electrónicos y de software de manera integral y sinérgica, para satisfacer las necesidades de su creación; considerando las especificaciones del cliente y normas IEEE-EIA Elementos de competencia: 1. 2. 3. 4. Identificar los elementos fundamentales aplicados en la robótica, para la integración óptima de los movimientos de estos equipos, considerando las nomas IEEE Clasificar los actuadores, sensores y elementos mecánicos para su aplicación en el diseño de Robots , considerando las normas IEEE-EIA Analizar las técnicas de programación y de simulación orientada al uso y desarrollo de robots , para la selección adecuada en el diseño de los mismos, considerando las normas IEEEANSI Implementar un proyecto de integración para la construcción de un robot de acuerdo a necesidades especificas (Investigación de campo / convocatoria), considerando las normas IEEEANSI Elaboró: L.I. Fernando Curiel Aguirre. PE Ing. Industrial Diciembre de 2010 Autorizó: Dirección de Unidad Académica de San Luis R. C. Diciembre de 2010 Actualizó: Autorizó: Elemento de competencia: 1. Identificar los elementos fundamentales aplicados en la robótica, para la integración óptima de los movimientos de estos equipos, considerando las nomas IEEE Fase Citar los conceptos y la importancia de la Robótica. Contenido Robótica Su importancia Sus repercusiones sociales Describir la Robótica en el presente y futuro Clasificación de los robots La robótica y su oferta actual. Perspectivas y futuro de la robótica Identificar los componentes de un robot Componentes del robot: Manipulador, Efector Actuador, Sensor Controlador, Procesador, Software Discutir las características de un robot Payload Reach Precision Repeatability(variability) Calcular la representación de un punto en el espacio Grados de Libertad, Joints, sistema de coordenadas. Cartesiano, cilíndrico, esférico, articulado, SCARA. Estrategias de formación Actividades con tiempos de dedicación (T.D) Actividades supervisadas (T.D) Investigación bibliográfica Exposición Exponer de manera individual la clasificación de los robots. 2h Revisión bibliográfica Lluvia de ideas de manera individual de las repercusiones sociales de los robots. 1h Lluvia de ideas Investigación bibliográfica Cuadro sinóptico Revisión documental Investigación documental Mapa conceptual Desarrollar una línea de tiempo en equipo de 3 personas (1922 – a la fecha) mediante un cuadro sinóptico Realizar una perspectiva futura en la línea de tiempo (describiendo el desarrollo futuro de la robótica) Elaboración de mapa mental sobre los diferentes tipos de software que se emplea para la programación de robots. 1h Actividades Independientes Investigar de manera individual y construir una tabla con la clasificación de los Robots Extender las definiciones proporcionadas en clase de Robótica, su historia, principales aplicaciones e impacto en las organizaciones y en la sociedad, prestando especial atención en su historia, principales aplicaciones e impacto en las organizaciones. Investigar la oferta actual y la perspectiva futura de la robótica. Incluir tres autores y aportaciones personales. (T.D) 2h 2h 1h 1h 1h Mapa mental Investigar de manera individual sobre los diferentes tipos de cada componente de un robot así como del software que se emplea para su programación. Elaborar mapa conceptual que permita identificar los tipos de cada componente de un robot. Realizar una investigación en equipo de dos personas de un caso de una empresa, donde exponga las necesidades específicas para el diseño de un robot, entregar reporte. 1h 1h Discusión Discutir las características de un robot. 1h Investigación documental Formar grupos de innovación para el desarrollo de la investigación del caso de una empresa. Discutir sobre Grados de Libertad, Joints, sistema de coordenadas. Cartesiano, cilíndrico, esférico, articulado, SCARA. 1h Resolución de problemas Resolver ejercicios propuestos para determinar los grados de libertad. 1h Resolver ejercicios propuesto sobre los grados de libertad. 2h Práctica Simulada Práctica 1. Identificar de manera 1h Reporte de prácticas 1 y 2. 1h Trabajo colaborativo Discusión. 3h 2h individual los grados de libertad de un robot por medio de un simulador Atributos genéricos Resolución de problemas. Trabajo en equipo. Capacidad de análisis y comprensión. Habilidades en las relaciones interpersonales. Dominio de la tecnología Capacidad de planeación y organización. Práctica de Laboratorio Práctica 2. En equipos, identificar los grados de libertad de un robot en el Laboratorio de proyectos manipulando el equipo Mitsubishi. 2h Examen escrito Resolver examen escrito de manera individual. 1h Valores y actitudes Puntualidad Honestidad Diálogo Motivación Tolerancia Empatía Responsabilidad Limpieza Evaluación Evidencias de la competencia Línea de Tiempo y proyección de la Robótica Mapa mental y conceptual “Componentes de un Robot” Reporte práctica “Especificaciones de un Robot” Síntesis de Grados de Libertad, Joints, sistema de coordenadas. Cartesiano, cilíndrico, esférico, articulado, SCARA. Práctica representativa. Examen escrito del elemento de competencia Aspectos afectivo-emocionales Materiales didácticos de apoyo Bibliografía. Internet. Laboratorio de cómputo. Software de simulación. Laboratorio de proyectos - Entrega puntual de tareas y trabajos - Participación y pro actividad - Sinergia en el trabajo de equipo - trabajo individual - Organización Portafolio del estudiante Portada, índice, Semblanza, organización, conclusión y reflexión. Fuentes de Información Jones, J. (2004). Robot Programming – A practical guide to Behavior-Based Robotics, (1a.Ed),United States. McGraw Hill. 295p. Ollero, A. (2001). Robótica – Manipuladores y robots móviles, (1a.Ed), España: Ed. Marcombo – AlfaOmega. 449p. Saeed, N. (2001). Introduction to Robotics Analysis, Systems, Applications. (1a.Ed), United States: Ed. Prentice Hall. 265p. Sandin, P. (2003). Robot Mechanisms and Mechanical Devices – Ilustrated. (1a. Ed), United States: Ed. McGraw Hill. 337p. Elemento de competencia: 2. Clasificar los actuadores, sensores y elementos mecánicos para su aplicación en el diseño de Robots , considerando las normas IEEE-EIA Fase Contenido Describir las características de los actuadores Carga, Relación potenciacarga, presión de operación. Identificar la hidráulica y neumática. Principios de funcionamiento de los actuadores hidráulicos y neumáticos. Seleccionar Motores eléctricos y control de motores Clasificar los Sensores Motores: DC, AC, Brushless DC, Servomotores y motores a pasos. Control de motores y drivers por: Modulación de pulsos y puente H Sensores de: Posición Velocidad Aceleración Torque Micro-interruptores luz e IR contacto proximidad tipo radar Estrategias de formación Actividades con tiempos de dedicación (T.D) Actividades supervisadas (T.D) En equipo de 4 estudiantes analizar físicamente los diferentes tipos de actuadores del laboratorio y compararlos con la tabla de doble entrada. 1h Realizar un esquema que represente el funcionamiento de un sistema que utilice actuadores hidráulicos y/o neumáticos. Actividades Independientes (T.D) Realizar una tabla comparativa de los diferentes tipos de actuadores (tabla de de doble entrada) 1h 1h Investigación de los diferentes actuadores hidráulicos y neumáticos que podemos encontrar en nuestro entorno. 1h Identificar algunos casos en los que se utilizan actuadores hidráulicos y neumáticos. 1h Realizar reporte que contenga explicación de la situación, tipo de actuador y su función específica. (estudio de campo) 1h Mapa conceptual. Realizar mapa conceptual de los diferentes tipos de motores 1h Práctica de laboratorio Seleccionar el motor adecuado para cada aplicación así como el control adecuado, en equipo de 2 personas. 2h Realizar un Reporte Práctica en el uso y control de motores eléctricos de manera individual. 2h Cuadro sinóptico Clasificar los sensores a través de un cuadro sinóptico de manera individual. 1h Práctica de laboratorio Identificar el funcionamiento de los diferentes tipos de sensores, en equipo de dos estudiantes. 4h Realizar un Reporte Práctica de los ejercicios con sensores, de manera individual. 1h Investigación de campo Visitar una fábrica o taller de la iniciativa privada para observar los usos y aplicaciones de la robótica, elaborando un reporte de manera individual. 2h Taller Activación de conocimientos previos Atributos genéricos Resolución de problemas. Trabajo en equipo. Capacidad de análisis y comprensión. Habilidades en las relaciones interpersonales. Dominio de la tecnología Capacidad de planeación y organización. Valores y actitudes Puntualidad Honestidad Diálogo Motivación Tolerancia Empatía Responsabilidad Limpieza Evaluación Evidencias de la competencia Notas clase Tabla de doble entrada (tipos de actuadores) Estudio de campo (Actuadores hidráulicos y neumáticos) Reporte Práctica Actuadores (Motores eléctricos) Reporte Práctica Sensores Aspectos afectivo-emocionales Materiales didácticos de apoyo Bibliografía. Internet. Laboratorio de cómputo. Software de simulación. Entrega puntual de tareas y trabajos Participación y pro actividad Sinergia en el trabajo de equipo el trabajo individual Organización Portafolio del estudiante Portada, índice, Semblanza, organización, conclusión y reflexión. Fuentes de Información Jones, J. (2004). Robot Programming – A practical guide to Behavior-Based Robotics, (1a.Ed),United States. McGraw Hill. 295p. Ollero, A. (2001). Robótica – Manipuladores y robots móviles, (1a.Ed), España: Ed. Marcombo – AlfaOmega. 449p. Saeed, N. (2001). Introduction to Robotics Analysis, Systems, Applications. (1a.Ed), United States: Ed. Prentice Hall. 265p. Sandin, P. (2003). Robot Mechanisms and Mechanical Devices – Ilustrated. (1a. Ed), United States: Ed. McGraw Hill. 337p. Elemento de competencia: 3. Analizar las técnicas de programación y de simulación orientada al uso y desarrollo de robots , para la selección adecuada en el diseño de los mismos, considerando las normas IEEEANSI Fase Comparar los lenguajes de robots y su historia Contenido Lenguajes de robot y sus generaciones Estrategias de formación Investigación documental Foro de discusión Tabla comparativa Analizar la estructura de los lenguajes para robot, Elementos instrucciones y funciones Precisar el Control del programa y subrutinas Estructura del software de control del Robot. Constantes y variables. Instrucciones o comandos Órdenes para sensor y efector final. Instrucciones de control. De decisión Ciclos Instrucciones anidadas Subrutinas Actividades con tiempos de dedicación (T.D) Actividades supervisadas Comparar los conceptos principales de lenguaje de programación a modo de distinguir los de propósito general con los específicos mediante un foro de discusión, en equipo de 4 estudiantes. (T.D) 1h Actividades Independientes (T.D) Investigar de los diferentes lenguajes para robot que existen en la actualidad que contenga al menos 5 diferentes lenguajes, ejemplos y aplicaciones 1h Realizar un diccionario de instrucciones básicas de un lenguaje de programación para robots. 1h Realizar una tabla comparativa de los lenguajes de programación de propósito general y los específicos para robots 1h 1h Taller Analizar la estructura básica de un programa para robot, de manera individual. Construir programas funcionales utilizando lecturas de sensores, de manera individual. 2h Práctica de laboratorio Elaborar prácticas de programación de funciones básicas para el robot. 2h Elaborar reporte de práctica de manera individual. Construir algoritmos y seudocódigo orientados al control de robots de manera individual, que permitan precisar su funcionalidad. 2h Realizar programas y ejercicios intermedios de programación. 2h Elaborar reporte de los programas 2h Revisión documental Taller Práctica de laboratorio Construir programas para robots de manera estructurada y con técnicas de programación avanzadas, en equipo de dos personas. 1h Establecer Comunicaciones y procesamiento de datos Sentencias de comunicación y procesamiento de datos Write, Read, Send Atributos genéricos Resolución de problemas. Trabajo en equipo. Capacidad de análisis y comprensión. Habilidades en las relaciones interpersonales. Dominio de la tecnología Capacidad de planeación y organización. Resolución de ejercicios Generar rutinas de código fuente basados en algoritmos estructurados orientados a lenguajes de programación de robot, de manera individual. 2h Establecer comunicación entre el robot y sus diferentes sensores, así como con su entorno. 2h Valores y actitudes Puntualidad Honestidad Diálogo Motivación Tolerancia Empatía Responsabilidad Limpieza Realizar programas y ejercicios avanzados de programación. Evaluación Evidencias de la competencia Tabla comparativa de lenguajes de programación Reportes práctica: básico. Intermedio y avanzado. Listado de algoritmos Ejercicios de programación Aspectos afectivo-emocionales Materiales didácticos de apoyo Bibliografía. Internet. Laboratorio de cómputo. Software de simulación. Entrega puntual de tareas y trabajos Participación y pro actividad Sinergia en el trabajo de equipo el trabajo individual Organización Portafolio del estudiante Portada, índice, Semblanza, organización, conclusión y reflexión. Fuentes de Información Jones, J. (2004). Robot Programming – A practical guide to Behavior-Based Robotics, (1a.Ed),United States. McGraw Hill. 295p. Ollero, A. (2001). Robótica – Manipuladores y robots móviles, (1a.Ed), España: Ed. Marcombo – AlfaOmega. 449p. Saeed, N. (2001). Introduction to Robotics Analysis, Systems, Applications. (1a.Ed), United States: Ed. Prentice Hall. 265p. Sandin, P. (2003). Robot Mechanisms and Mechanical Devices – Ilustrated. (1a. Ed), United States: Ed. McGraw Hill. 337p. 3h Elemento de competencia: 4. Implementar un proyecto de integración para la construcción de un robot de acuerdo a necesidades especificas (Investigación de campo / convocatoria), considerando las normas IEEEANSI Fase Analizar el diseño y conceptualización del robot Contenido Definición de las funciones básicas del robot Estrategias de formación Actividades con tiempos de dedicación (T.D) Actividades supervisadas (T.D) Revisión documental Analizar cómo influyen las necesidades del usuario con el diseño y conceptualización del robot en equipo de dos personas. 1h Actividades Independientes (T.D) Reporte de cada conceptos y su veredicto de cuál es el diseño apropiado a las necesidades y su justificación, del diseño del robot a realizar. 2h Realizar un reporte con las características necesarias para la justificación del proyecto individual. 2h Elaborar reporte individual de la práctica de la construcción del prototipo funcional 2h Documentación e Integración de sensores y de la simulación del sistema 3h Taller Realizar un borrador por estudiante del concepto de robot deseado enumerando sus pro y contras a fin de evaluar la mejor propuesta. Establecer las especificaciones y requerimientos de software, electrónicos, mecánicos. Definir el diseño Funcional-Estético Seleccionar el Hardware, software, accesorios y Simulación de la propuesta Especificaciones de software, electrónicas, mecánicas. Apropiadas al concepto y a las necesidades del usuario. Rapid Prototyping Diseño Funcional Diseño Estético Hardware y software como accesorio o complemento. Desarrollo de Proyecto Desarrollo de Proyecto Desarrollo de Proyecto 2h Establecer los aspectos: Análisis del sistema Sus objetivos, restricciones, alternativas, selección de alternativas, ejecución, y realimentación de manera individual. 2h Fundamentar las diferentes etapas del proyecto de acuerdo a criterios específicos, por equipo. 2h Construir el prototipo funcional, en equipo 2h Desarrollar un prototipo mediante técnicas RP en equipo 2h Definir las diferencias entre el diseño funcional y el diseño estético en forma individual 2h Construcción del chasis, suspensión y sistemas de tracción, por equipo 3h Integrar sensores y programar, por 1h equipo 1h Fabricación modular de los elementos del robot., por equipo Implementar el robot Implementación Puesta a punto Liberación Desarrollo de proyecto Realizar la Implementación general del proyecto in situ, (actividad de campo) y entregar los documentos de liberación del proyecto por equipo. 3h Realizar actividad integradora de manera individual Implementar proyecto y retroalimentar por equipo. Atributos genéricos Resolución de problemas. Trabajo en equipo. Capacidad de análisis y comprensión. Habilidades en las relaciones interpersonales. Dominio de la tecnología Capacidad de planeación y organización. Materiales didácticos de apoyo Bibliografía. Internet. Laboratorio de cómputo. Software de simulación. Valores y actitudes Puntualidad Honestidad Diálogo Motivación Tolerancia Empatía Responsabilidad Limpieza Evaluación Evidencias de la competencia Análisis y diseño del Proyecto (Anteproyecto) Ejercicios y reporte 1 de avances de proyecto Ejercicios y reporte 2 de avances de proyecto Realimentación del proyecto Implementación del proyecto Actividad Integradora. Aspectos afectivo-emocionales Entrega puntual de tareas y trabajos Participación y pro actividad Sinergia en el trabajo de equipo el trabajo individual Organización Portafolio del estudiante Portada, introducción, índice, Semblanza, organización, conclusión y reflexión. Fuentes de Información Jones, J. (2004). Robot Programming – A practical guide to Behavior-Based Robotics, (1a.Ed),United States. McGraw Hill. 295p. Ollero, A. (2001). Robótica – Manipuladores y robots móviles, (1a.Ed), España: Ed. Marcombo – AlfaOmega. 449p. Saeed, N. (2001). Introduction to Robotics Analysis, Systems, Applications. (1a.Ed), United States: Ed. Prentice Hall. 265p. Sandin, P. (2003). Robot Mechanisms and Mechanical Devices – Ilustrated. (1a. Ed), United States: Ed. McGraw Hill. 337p. 3h
