Esta práctica aborda la operación de sistemas robóticos enfocada en la cinemática inversa de un manipulador plano de tres grados de libertad. A partir de un caso de estudio asociado a la verificación de porosidad en uniones soldadas, el usuario debe determinar los ángulos de rotación de los eslabones de un brazo robótico para alcanzar puntos críticos de inspección previamente definidos. La práctica integra fundamentos de trigonometría, análisis geométrico y relaciones matriciales de rotación, permitiendo comprender la relación entre la posición cartesiana deseada del efector final y las variables articulares del sistema.
Al estudiar el laboratorio virtual: Análisis cinemático de sistemas robóticos, puede resultar de su interés aplicar el conocimiento adquirido utilizando las siguientes pedagogías activas:
Aprendizaje Basado en Problemas (ABP)
Problema operativo: Un brazo robótico debe inspeccionar puntos críticos de una estructura soldada, pero no logra posicionar correctamente su efector final debido a errores en el cálculo de los ángulos articulares.
El docente presenta el laboratorio virtual como entorno de análisis. Los estudiantes deben ingresar posiciones cartesianas (X, Y). analizar el comportamiento del manipulador, identificar por qué el robot no alcanza la posición deseada y ajustar ángulos a1, a2 y a3 para corregir el error. Solución del problema debe contar con justificación matemática y geométrica.
Estudio de caso
Caso: Una empresa automotriz utiliza un brazo robótico para inspección de soldaduras, pero detecta errores en la ubicación del efector final, lo que genera fallas en el control de calidad.
El laboratorio virtual se usa como simulación del caso. Los estudiantes deben analizar la relación entre posición deseada y ángulos, identificar posibles errores de configuración y proponer ajustes en la cinemática del sistema. El docente genera la discusión técnica sobre precisión, errores y limitaciones del sistema.
Learning by Doing
El estudiante interactúa directamente con el simulador y debe manipular variables de entrada (posición X, Y), observar variables de salida (ángulos articulares) y validar si el robot alcanza el punto deseado.
El docente debe entregar guía paso a paso, plantear ejercicios progresivos y pedir interpretación de resultados
Se deberá entregar el registro de simulaciones y las conclusiones de la práctica.
Aprendizaje Basado en Retos
Reto: Lograr que el brazo robótico alcance una serie de puntos críticos de inspección minimizando error de posicionamiento.
Los estudiantes deben resolver múltiples posiciones objetivo, ajustar ángulos correctamente e identificar condiciones de fallo o singularidad.
Se deberá entregar tabla de soluciones y análisis de desempeño del robot.
Gamificación
Dinámica: “Ingeniero de control robótico”
Retos:
- Alcanzar coordenadas específicas
- Reducir error de posicionamiento
- Detectar configuraciones inválidas
Ejemplo de reto: “Logra que el efector final alcance el punto (X=1.2, Y=0.8) con el menor error posible.”
Clase invertida
Antes de clase los estudiantes revisan conceptos de: Cinemática directa e inversa, relaciones trigonométricas y sistemas de coordenadas.
Durante la clase se trabaja directamente en el laboratorio virtual resolviendo problemas como: ¿Qué ocurre si una posición no es alcanzable? ¿Cómo se relacionan los ángulos con la posición final?
El tiempo de clase se usa para práctica y análisis, no para teoría.
Diego A. Nuñez V.
Descripción
Esta práctica aborda la operación de sistemas robóticos enfocada en la cinemática inversa de un manipulador plano de tres grados de libertad. A partir de un caso de estudio asociado a la verificación de porosidad en uniones soldadas, el usuario debe determinar los ángulos de rotación de los eslabones de un brazo robótico para alcanzar puntos críticos de inspección previamente definidos. La práctica integra fundamentos de trigonometría, análisis geométrico y relaciones matriciales de rotación, permitiendo comprender la relación entre la posición cartesiana deseada del efector final y las variables articulares del sistema.
Pedagogías activas
Autores
Laboratorio
2026-04-08
Análisis cinemático de sistemas robóticos
Editor
Lugnia S.A.S
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Manipuladores robóticos
Control de eslabones articulados
Brazo robótico
Inspección por sensores
Licencia
Copyright Lugnia
Consultas: 531
Citaciones: Sin citaciones