38 - Diseño de Conjuntos

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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARIA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR PROGRAMA SINTÉTICO CARRERA: Ingeniería en Robótica Industrial ASIGNATURA: Diseño de Conjuntos

SEMESTRE: Séptimo

OBJETIVO GENERAL: El alumno seleccionará los sistemas de impulsión, servomecanismos, miembros y ejes de movimiento, así como los efectores para integrar un robot o manipulador, de acuerdo a su aplicación.

CONTENIDO SINTÉTICO: I II III IV V VI

Tecnología del Robot (fundamentos) Sistemas de Impulsión. Servomecanismos. Miembros y Ejes de Movimiento. Efectores Integración de un Manipulador.

METODOLOGÍA: Exposiciones y/o intervenciones orales por parte del alumno y el profesor, búsqueda de información por parte de los alumnos, resolución de problemas bajo la coordinación del profesor, trabajos extra clase, prácticas de laboratorio.

EVALUACIÓN Y ACREDITACIÓN: Se aplicarán tres exámenes departamentales de acuerdo al reglamento del I.P.N., el promedio de los cuales será el 50% de la calificación final, el 50% restante estará constituido por las prácticas de laboratorio, las participaciones en clase y los trabajos extra clase.

BIBLIOGRAFÍA: Iñigo Madrigal, Rafael. Robots Industriales Manipuladores, edición Alfaomega, México 2004, 169 págs. Ollero Baturone, Aníbal. Robots Manipuladores y Robots Móviles, edición Marcombo, España 2004, 447 págs. Groover P, Mikell Robótica Industrial, edición Mc. Graw Hill, México 2000, 600 págs. Schuler. Industrial Electronics and Robotics, edición Mc. Graw Hill, U.S.A. 1986, 474 págs.

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARIA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR ESCUELA: Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Unidad Azcapotzalco CARRERA: Ingeniería en Robótica Industrial OPCIÓN: COORDINACIÓN: Academia de Proyecto DEPARTAMENTO:

ASIGNATURA: Diseño de Conjuntos SEMESTRE: Séptimo CLAVE: CRÉDITOS: 7.5 VIGENTE: 2006 TIPO DE ASIGNATURA: Teórico-Práctica MODALIDAD: Escolarizado

TIEMPOS ASIGNADOS

HORAS/SEMANA/TEORÍA: HORAS/SEMANA/PRÁCTICA:

3.0 1.5

HORAS/SEMESTRE/TEORÍA: HORAS/SEMESTRE/PRÁCTICA:

54.0 27.0

HORAS/TOTALES:

81.0

PROGRAMA ELABORADO O ACTUALIZADO POR: Academia de Proyecto REVISADO POR: Subdirección Académica de ESIME Azcapotzalco APROBADO POR: Consejo Técnico Consultivo Escolar de ESIME. Azcapotzalco Ing. Jorge Gómez Villarreal

AUTORIZADO POR: Comisión de Planes y Programas de Estudio del Consejo General Consultivo del I.P.N.

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARIA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR ASIGNATURA: Diseño de Conjuntos

CLAVE

HOJA:

2

DE 10

FUNDAMENTACIÓN DE LA ASIGNATURA Los robots son máquinas a las que se ha pretendido dar semejanza con el ser humano, que no surgen con el afán de reproducir seres vivientes, sino de la necesidad de sustituir al hombre en la ejecución de operaciones riesgosas o peligrosas o bien fatigosas y pesadas, como es el caso del manejo de sustancias químicas, materiales nucleares, explosivos, fabricación de partes automotrices de gran tamaño, entre otras para mejorar la eficiencia, la competitividad y la calidad de los procesos productivos. Esta asignatura permitirá que el alumno adquiera conocimientos especializados en el área de robótica, específicamente en el manejo de los elementos mecánicos y componentes electrónicos que son necesarios para implementar aplicaciones de automatización y control. La asignatura de diseño de Conjuntos permite que el egresado sea capaz de establecer los elementos que constituyen un robot de acuerdo a los diferentes tipos de tecnologías; además realiza la integración de dichos elementos a fin de constituir un manipulador, lo que le da un valor agregado al conocimiento que posee. Diseño de Conjuntos tiene como objetivo proporcionar al alumno las herramientas necesarias para desarrollar aplicaciones industriales basadas en robots o manipuladores que hagan más productiva la planta y más eficiente el uso de sus recursos. Las asignaturas antecedentes son: Dibujo Asistido por Computadora, Estática, Dinámica, Mecanismos, Resistencia de Materiales I, Resistencia de Materiales II; Introducción al diseño de Elementos Mecánicos, Oleohidráulica, Neumática, Electrónica, Periféricos y Programación.

OBJETIVO DE LA ASIGNATURA El alumno seleccionará los sistemas de impulsión, servomecanismos, miembros y ejes de movimiento, así como los efectores para integrar un robot o manipulador, de acuerdo a su aplicación.

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARIA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR ASIGNATURA: Diseño de Conjuntos

CLAVE

HOJA: 3 DE 10

No. UNIDAD: I

NOMBRE: Tecnología del Robot OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD

El alumno definirá los elementos que constituyen un robot manipulador, sus características, configuraciones y grados de libertad.

No. TEMA

1.1 1.2 1.2.1 1.2.2 1.3 1.4 1.4.1 1.4.2 1.4.3 1.4.4 1.5 1.5.1 1.5.2 1.5.3 1.6

TEMAS

HORAS

T Introducción Sistemas básicos. Sistema mecánico. Sistema de control. Configuraciones principales. Cadena cinemática. Definiciones. Simbología. Espacio de trabajo. Ejemplos. Características. Exactitud. Precisión Repetibilidad Especificaciones

P

0.5 1.5

CLAVE BIBLIOGRÁFICA

EC 1.5 1.5 1B

1.0 3.0

1.5 1.5

2C 3B

Sub total

1.5

3.0

1.5

1.5

3.0

1.5

9.0

6.0

9.0

ESTRATEGIA DIDÁCTICA: Exposición y discusión de temas en clase bajo la coordinación del profesor. Análisis de casos. Diferenciación de sistemas por parte de los alumnos. Resolución de ejercicios en clase coordinados por el profesor. Realización de tareas y trabajos extra clase. Diferenciación y aplicación de simbología. Realización de prácticas de laboratorio.

PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN Aplicación del primer examen departamental que abarcará las unidades I y II, con un 60% considerando los trabajos extra clase, las participaciones en clase con el 20% y las prácticas con el 20%.

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CLAVE

No. UNIDAD: II

HOJA:

4

DE 10

NOMBRE: Sistemas de Impulsión OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD

El alumno explicará los diversos sistemas de impulsión utilizados para mover los elementos estructurales constituyentes de un robot manipulador.

No. TEMA

2.1 2.1.1 2.1.2 2.1.3 2.2 2.2.1 2.2.2 2.2.3 2.3 2.3.1 2.3.2 2.3.3 2.3.4

TEMAS

HORAS

T Impulsión hidráulica. Cilindros. Actuadotes de giro. Circuito hidráulico Impulsión neumática Cilindros Actuadores de giro Circuito neumático Impulsión eléctrica Motores eléctricos. Servomotores de corriente continua con colector Servomotores de corriente continua sin colector. Motores de inducción e inversores.

P

3.0

CLAVE BIBLIOGRÁFICA

EC 3.0 1B

1.5 3.0

3B 3.0 4B

1.5 3.0

6C 3.0 7B 8C 9C

Sub total

9.0

3.0

9.0

ESTRATEGIA DIDÁCTICA Búsqueda de información referente a sistemas de impulsión hidráulicos, neumáticos y eléctricos. Discusión de temas bajo la coordinación del profesor. Análisis de casos. Trabajos extra clase. Diferenciación de servomotores. Realización de prácticas de laboratorio.

PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN Aplicación del primer examen departamental que abarcará las unidades I y II, con un 60% considerando los trabajos extra clase, las participaciones en clase con el 20% y las prácticas de laboratorio con el 20%.

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARIA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR ASIGNATURA: Diseño de Conjuntos No. UNIDAD: III

CLAVE

HOJA: 5 DE 10

NOMBRE: Servomecanismos

OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno aplicará los servomecanismos para controlar la posición y movimientos de los componentes del robot.

No. TEMA

3.1 3.1.1 3.1.2 3.1.3 3.2. 3.3 3.4 3.4.1 3.4.2 3.4.3 3.4.4

TEMAS

HORAS

T Potenciómetros y codificadores Potenciómetros de precisión Codificadores obsoletos Codificadores incrementales Sincros y resolvers Capacitores de los servomotores Componentes mecánicos Acoplamientos Engranajes Tornillos de potencia Otros sistemas de transmisión

P

1.5

CLAVE BIBLIOGRÁFICA

EC 1.5

3B 4B

Sub total

1.5 1.5 4.5

1.5

1.5 1.5 4.5

9.0

1.5

9.0

5B 7B 10C

ESTRATEGIA DIDÁCTICA Búsqueda de información técnica mediante Internet referente a servomecanismos. Diferenciación de potenciómetros. Diferenciación de codificadores. Discusión de los temas de la unidad con la coordinación del profesor. Resolución de problemas de aplicación bajo la dirección del profesor. Trabajos extra clase. Realización de prácticas de laboratorio.

PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN Aplicación del segundo examen departamental que abarcará las unidades III y IV con un 60%, los trabajos extra clase y las participaciones en clase con el 20% y las prácticas con el 20%.

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARIA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR ASIGNATURA: Diseño de Conjuntos No. UNIDAD: IV

CLAVE

HOJA: 6 DE 10

NOMBRE: Miembros y Ejes de Movimiento OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD

El alumno calculará y seleccionará los diversos componentes que constituyen los miembros de un robot.

No. TEMA

4.1 4.1.1 4.1.2 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9

TEMAS

HORAS

T Clases de movimiento. Movimiento lineal. Movimiento rotatorio. Parámetros. Configuración. Articulaciones. Diagramas de cuerpo libre. Determinación de fuerzas y momentos. Cálculo y selección de componentes del miembro. Diagrama de control. Dibujos y especificaciones.

Sub total

P

CLAVE BIBLIOGRÁFICA

EC

0.5

1.5

0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 3.0 1.5 1.5

1.5 1.5

9.0

3B 5B 10C

1.5 1.5 4.5 1.5

4.5

9.0

ESTRATEGIA DIDÁCTICA Discusión de temas de la unidad bajo la coordinación del profesor. Análisis de casos. Diferenciación de las articulaciones. Resolución de ejercicios en clase coordinados por el profesor. Realización de tareas y trabajos extra clase. Realización de prácticas de laboratorio Selección de componentes por parte del alumno con apoyo del profesor.

PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN Aplicación del segundo examen departamental que abarcará las unidades III y IV con un 60%, los trabajos extra clase y las participaciones en clase con el 20% y las prácticas con el 20%.

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARIA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR ASIGNATURA: Diseño de Conjuntos No. UNIDAD: V

CLAVE

HOJA: 7 DE

10

NOMBRE: Efectores OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD

El alumno propondrá el dispositivo final del robot, que resulte adecuado para interactuar con su entorno, para sostener y manipular piezas, inspeccionarlas o trabajar sobre ellas.

No. TEMA

5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6

TEMAS

HORAS

T Tipos de efectores Pinzas mecánicas Otros tipos de pinzas Herramientas como efectores finales La interconexión de robot/efector Consideraciones para la selección y diseño de pinzas

Sub total

0.5 1.5 1.5 1.0 1.5 3.0

9.0

P

4.5

4.5

CLAVE BIBLIOGRÁFICA

EC 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5

3B 5B 8C

9.0

ESTRATEGIA DIDÁCTICA Discusión de temas sobre efectores finales bajo la coordinación del profesor. Análisis de casos. Diferenciación de efectores. Búsqueda de información mediante manuales de fabricantes Realización de trabajos extra clase. Realización de prácticas de laboratorio

PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN Aplicación del tercer examen departamental que abarcará las unidades V y VI con un 60%, los trabajos extra clase y las participaciones en clase con el 20% y las prácticas con el 20%.

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARIA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR ASIGNATURA: Diseño de Conjuntos No. UNIDAD: VI

CLAVE

HOJA: 8 DE 10

NOMBRE: Integración de un Manipulador OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD

El alumno integrará componentes comerciales disponibles a la estructura mecánica diseñada, de un robot manipulador de propósito general.

No. TEMA

6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 6.7 6.8

TEMAS

HORAS

T Introducción. Estructura básica. Parámetros. Cálculos y selección de componentes. Determinación de masas. Matriz de inercia. Dibujos y especificaciones. Simulación.

0.5 0.5 0.5 3.0 1.5 0.5 1.0 1.5

P

3.0

CLAVE BIBLIOGRÁFICA

EC 1.5

1B

1.5 1.5 1.5 1.5 1.5

2C 3B 6C 7B

4.5 8C 9C

Sub total

9.0

7.5

9.0

ESTRATEGIA DIDÁCTICA Análisis de casos. Búsqueda de información técnica referente a los diferentes tipos de software para diseño de manipuladores Resolución de problemas de aplicación bajo la dirección del profesor. Tareas extra clase. Realización de prácticas de laboratorio.

PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN Aplicación del tercer examen departamental abarcando con un 60% las unidades V y VI, considerado los trabajos extra clase con el 20%, participaciones en clase y las prácticas de laboratorio realizadas con el 20%.

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CLAVE

RELACIÓN DE PRÁCTICAS

HOJA: 9 DE 10

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARIA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR ASIGNATURA: Diseño de Conjuntos

CLAVE

HOJA: 10 DE 10

PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN

PERIODO

UNIDAD

1

I - II

Se aplicarán tres exámenes departamentales, tal y como lo señala el reglamento del I.P.N.

2

III – IV

Para la calificación de cada uno de los periodos, se tomarán en cuenta los puntos siguientes: Examen departamental 60% Participación en clase y tareas extra clase 20% Prácticas del laboratorio 20% La calificación final será el promedio de las tres calificaciones parciales.

3

CLAVE 1

V - VI

TIPO B

4 5

8 9 10

Iñigo Madrigal Rafael. Robots Industriales Manipuladores, edición Alfaomega, México 2004, 169 págs. X

Ollero Baturone Aníbal. Robots Manipuladores y Robots Móviles, edición Marcombo, España 2004, 447 págs.

X

Groover P. Mikell Robótica Industrial, edición Mc. Graw Hill, México 2000, 600 págs.

X

Schuler. Industrial Electronics and Robotics, edición Mc. Graw Hill, U.S.A. 1986, 474 págs.

X

6 7

C

X

2 3

BIBLIOGRAFÍA

X X

Sandin E. Robot Mechanisms and Mechanical Devices, edición Mc Graw Hill, U.S.A. 2003,299 págs. Deppert W. Aplicaciones de la Neumática. Edición Alfaomega, México 2001, 135 páginas. NSK. Mechatronics Actuators, NSK Japan 2005, 224 págs.

X

Micro Catálogo de Dispositivos Neumáticos, Micro, México 205, 320 págs.

X

Vycmex. Manual de Hidráulica Industrial, edición Vycmex, México 2000, 300 págs. Bolton W. Mecatrónica edición Alfaomega, México 2001, 542 págs.

X

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARIA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR PERFIL DOCENTE POR ASIGNATURA 1. DATOS GENERALES ESCUELA:

Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Unidad Azcapotzalco

CARRERA: ÁREA: ACADEMIA:

Ingeniería en Robótica Industrial BÁSICAS C. INGENIERÍA Proyecto

SEMESTRE

D. INGENIERÍA

C. SOC. y HUM.

ASIGNATURA:

ESPECIALIDAD Y NIVEL ACADÉMICO REQUERIDO:

Séptimo

Diseño de Conjuntos

Ingeniero en Robótica Industrial, Ingeniero Mecánico, M. en C. en Control Automático.

2. OBJETIVOS DE LA ASIGNATURA: El alumno seleccionará los sistemas de impulsión, servomecanismos, miembros y ejes de movimiento, así como los efectores para integrar un robot o manipulador, de acuerdo a su aplicación. 3. PERFIL DOCENTE: EXPERIENCIA PROFESIONAL

CONOCIMIENTOS Cinemática y cinética de las maquinas.

En el área del diseño mecánico.

Resistencia de materiales, Diseño de elementos mecánicos, Oleohidráulica, Neumática, Servomecanismos, Sensores, Teoría del control, Diseño de máquinas

En el área de la automatización de procesos de manufactura. En el área de la robótica industrial.

ELABORÓ _____________________________ M. en C. Juan José Martínez Cosgalla Presidente de Academia

HABILIDADES

ACTITUDES

Establecimiento de climas favorables al aprendizaje. Manejo de grupos Manejo de equipo de cómputo Motivar el estudio, razonamiento e investigación Uso de material didáctico Capacidad de liderazgo ante el grupo.

Responsabilidad Amabilidad Vocación de servicio Disciplina Respeto Ética Compromiso social

REVISÓ _ __________________________ M. en C. Ricardo Cortez Olivera Subdirector Académico

AUTORIZÓ _________________________ Ing. Jorge Gómez Villarreal Director del Plantel

FECHA:

Marzo 2006