Cuestionario de Robótica y Sistemas de Control

Sección 1: Servomotores y Estrategias de Control

1. Mencione 3 partes de un servomotor RC:
   R: Servomotor, eje, potenciómetro y cables.
2. Mencione formas de control:
   R: P, PI, PD, PID, analógica, digital, manual y por interfaz.
3. ¿Qué es el control proporcional analógico de posición de motor CD?
   R: Es un circuito de control que utiliza circuitos integrados analógicos para implementar la estrategia de control más adecuada.
4. ¿Qué tipo de sensor interno tiene el servomotor RC?
   R: Potenciómetro.
5. ¿Por qué puede ser generado el tren de pulsos?
   R: Circuito oscilador, microcontrolador, Arduino, ESP32 o Raspberry Pi.

Sección 2: Herramientas de Software (MATLAB y LabVIEW)

6. ¿Para qué sirve el comando clear all en MATLAB?
   R: Limpia la memoria de las variables almacenadas.
7. ¿Cómo se llama la herramienta para unir iconos en LabVIEW?
   R: Alambrado o hilo (Wiring).
8. ¿Qué empresa comercializa LabVIEW?
   R: National Instruments (NI).
9. ¿Cuáles son las 3 partes principales de un VI (Instrumento Virtual)?
   R: Panel frontal, diagrama de bloques, iconos y conector.
10. ¿Quién inventó MATLAB y en qué año se lanzó al mercado?
    R: Fue inventado por Cleve Moler y lanzado al mercado en 1984.
11. ¿Para qué sirven los corchetes [] en MATLAB?
    R: Para representar y definir matrices.
12. ¿Para qué sirve el comando clc en MATLAB?
    R: Para borrar el contenido de la ventana de comandos (Command Window).

Sección 3: Cinemática y Mecánica Robótica

17. ¿Cuáles son las 3 articulaciones más utilizadas en robótica?
    R: Tornillo (helicoidal), prismática y de rotación.
18. ¿Cuáles son los tres subsistemas de un sistema robótico?
    R: Control, reconocimiento (sensores) y movimiento (actuadores).
19. ¿Cuáles son los dos problemas fundamentales a resolver en la cinemática del robot?
    R: La cinemática directa y la cinemática inversa.
20. ¿Según la norma ISO, cómo deben ser los ejes de los robots?
    R: Deben poseer al menos 3 ejes servocontrolados.
21. Escriba los 4 componentes de un cuaternión:
    R: q0, q1, q2, q3.

Sección 4: Matrices y Operaciones Matemáticas

22. Mencione 3 propiedades de la suma de matrices:
    R: Asociativa, conmutativa y elemento neutro (nula).
23. ¿Qué significa la notación m x n en matrices?
    R: Indica el número de filas (m) por el número de columnas (n).

Sección 5: Actuadores y Motores Especializados

24. Mencione 3 partes de los motores de paso:
    R: Estator, eje y cables de conexión.
25. Mencione 3 partes del motor sin escobillas (Brushless):
    R: Imanes permanentes, cables de conexión y bobinado.
26. ¿Cómo se denomina a un motor paso a paso (PaP) de 4 cables?
    R: Motor bipolar.
27. ¿Qué modificación mecánica permite que un servomotor RC de giro limitado funcione como uno de giro continuo?
    R: Se debe romper o retirar el tope mecánico.

Sección 6: Glosario de Términos y Abreviaturas

• EXP: Exponencial
• MATLAB: Matrix Laboratory (Laboratorio de matrices)
• CO: Cateto opuesto
• P (Pares): Prismático
• Sqrt: Raíz cuadrada
• r: Número de cuerpos rígidos
• R (Pares): Rotacional
• DOF / GDL: Degrees of Freedom / Grados de Libertad
• S: Sur / Esférica
• H: Helicoidal
• C: Cilíndrica
• PF: Panel Frontal
• r (Grubler-Kutzbach): Grados de libertad del mecanismo
• p (Grubler-Kutzbach): Número de pares cinéticos
• G: Giro
• VI: Instrumento Virtual
• LabVIEW: Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench
• NI: National Instruments
• s (Grubler-Kutzbach): Espacio de trabajo
• PaP: Paso a paso
• PWM: Pulse Width Modulation (Modulación por ancho de pulso)
• ESC: Electronic Speed Controller
• NP: Número de pasos
• CI: Circuito Integrado
• N: Norte
• RC: Radio Control
• CNC: Control Numérico Computarizado
• PID: Proporcional Integral Derivativo
• GND: Ground (Tierra)

Sección 7: Comandos y Atajos de Teclado

• Ctrl+T: Alterna entre las ventanas del Panel Frontal y Diagrama de Bloques.
• Ctrl+P: Imprimir.
• Ctrl+V: Pegar objetos.
• Ctrl+C: Copiar objetos.
• Ctrl+Z: Deshacer.

Sección 8: Relación de Conceptos y Automatismos

• Coordenadas Esféricas (PRR): r, θ, φ
• Coordenadas Cilíndricas (RPP): r, θ, z
• Ángulos de Euler: φ, θ, ψ (Existen 24 posibilidades)
• Orientar: Objetivo fundamental en el control de un robot.
• Componentes de un cuaternión: q0, q1, q2, q3 = s, v
• Coordenadas Cartesianas (PPP): X, y, z
• Run: Ejecución única.
• Run Continuously: Ejecución continua.
• AxB: Icono de LabVIEW para multiplicar matrices.
• Vector: Magnitud que contiene dirección y magnitud.
• Revoluta: 1 GDL.
• Cilíndrica: 2 GDL.
• Coordenadas Angulares (RRR): Tres articulaciones de rotación.
• Esférica: 3 GDL.

Sección 9: Evaluación de Verdadero o Falso

• Los motores PaP no tienen un excelente torque: Verdadero (en altas velocidades).
• Los motores Brushless contienen escobillas: Falso.
• El control de giro de un servomotor RC se realiza variando el voltaje: Falso (se realiza por PWM).
• El motor de pasos se puede conectar directamente a una pila y funciona: Falso (requiere un controlador).
• El motor unipolar tiene 8 cables: Verdadero (algunas configuraciones específicas).
• La secuencia de paso simple permite controlar motores de CD: Falso.
• En el motor de CD el imán permanente está en el rotor: Falso (está en el estator).
• Para que un servomotor RC gire continuamente debo romper el tope mecánico: Verdadero.
• En el motor de CD se requiere un ESC: Falso (se usa principalmente en Brushless).
• La instrucción read en Arduino se usa para motores de paso: Falso.

Sección 10: Diagramas y Ejercicios Prácticos

Esquema de Motor Paso a Paso Unipolar

Tablas de Secuencias para Motor PaP Unipolar

Secuencia de Paso Doble

Secuencia de Paso Simple

Diagrama de Bloques de un Servomotor

Operaciones Matriciales

Obtenga la matriz resultante de la multiplicación Mb x Ma:

Código en MATLAB para Multiplicación de Matrices

% Definición de matrices
a = [1 0 2; -1 3 1];
b = [3 1; 2 1; 1 0];

% Operación
Resultado = a * b;

Ejercicios en LabVIEW (Panel Frontal y Diagrama de Bloques)

1. Conversión de radianes a grados.
2. Conversión de temperatura: °C = (°F – 32) / 1.8

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