Brazo Robotico

Cinemtica del Robot

UCR ECCI CI-2657 Robtica Prof. M.Sc. Kryscia Daviana Ramrez Benavides

UCR-ECCI CI-2657 Robtica Cinemtica del Robot

Introduccin La cinemtica del robot estudia el movimiento del

mismo con respecto a un sistema de referencia. Se interesa por la descripcin analtica del

movimiento espacial del robot como una funcin del tiempo, y en particular por las relaciones entre la posicin y la orientacin del extremo final del robot con los valores que toman sus coordenadas articulares.

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Brazo Robtico Se puede definir como el conjunto de elementos

electromecnicos que propician el movimiento de un elemento terminal (gripper o herramienta).

La constitucin fsica de los mismos tiene cierta similitud con la anatoma de las extremidades superiores del cuerpo humano, por lo que, en ocasiones, para hacer referencia a los distintos elementos que componen al robot, se usan trminos como: cintura, hombro, brazo, codo, mueca, etc.

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Brazo Robtico (cont.)

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Brazo Robtico (cont.) Una especificacin general comprende: sus grados de

libertad, su configuracin y su cinemtica directa e inversa.

Estas especificaciones son dadas desde el diseo propio de cada robot y su aplicacin.

Hay una clasificacin de robots manipuladores la cual presenta las diferencias de diseo, precisin, precio, etc.

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Brazo Robtico (cont.) Tambin se le conoce con el nombre de manipulador

mecnico o brazo manipulador. El brazo es una secuencia de cuerpos rgidos

llamados elementos, conectados mediante articulaciones prismticas o de revolucin.

Cada par articulacin-elemento constituye un grado de libertad. Entre ms grados de libertad mayor dificultad para

controlar al robot.

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Brazo Robtico (cont.) La mayora de los brazos robticos tienen 6DoF, es

la capacidad de moverse hacia delante/atrs, arriba/abajo, izquierda/derecha (traslacin en tres ejes perpendiculares), combinados con la rotacin sobre tres ejes perpendiculares (giro, elevacin, desviacin). El movimiento a lo largo de cada uno de los ejes es

independiente de los otros, y cada uno es independiente de la rotacin sobre cualquiera de los ejes.

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Brazo Robtico (cont.) Las articulaciones y elementos se enumeran hacia

afuera desde la base; as la articulacin 1 es el punto de conexin 1 y la base.

Cada elemento se conecta, a lo ms, a otros dos, as no se forman lazos cerrados.

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Brazo Robtico (cont.) Articulacin. Conexin de dos cuerpos rgidos

caracterizados por el movimiento de un slido sobre otro. Grado de libertad. Circular o prismtico.

Enlace. Cuerpo rgido que une dos ejes articulares adyacentes del manipulador. Posee muchos atributos. Peso, material, inercia, etc.

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Brazo Robtico (cont.) Articulacin. Conexin de dos cuerpos rgidos

caracterizados por el movimiento de un slido sobre otro. Grado de libertad. Circular o prismtico.

Enlace. Cuerpo rgido que une dos ejes articulares adyacentes del manipulador. Posee muchos atributos. Peso, material, inercia, etc.

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Cinemtica Existen dos problemas fundamentales para resolver la

cinemtica del robot: Problema cinemtico directo. Consiste en determinar cual es la

posicin y orientacin del extremo final del robot, con respecto a un sistema de coordenadas que se toma como referencia, conocidos los valores de las articulaciones y los parmetros geomtricos de los elementos del robot.

Problema cinemtico inverso. Resuelve la configuracin que debe adoptar el robot para una posicin y orientacin del extremo conocidas.

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Cinemtica (cont.) Denavit y Hartenberg propusieron un mtodo sistemtico para

descubrir y representar la geometra espacial de los elementos de una cadena cinemtica, y en particular de un robot, con respecto a un sistema de referencia fijo.

Este mtodo utiliza una matriz de transformacin homognea para descubrir la relacin espacial entre dos elementos rgidos adyacentes, reducindose el problema cinemtico directo a encontrar una matriz de transformacin homognea 4 X 4 que relacione la localizacin espacial del robot con respecto al sistema de coordenadas de su base.

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Cinemtica (cont.) Por otra parte, la cinemtica del robot trata tambin de

encontrar las relaciones entre las velocidades del movimiento de las articulaciones y las del extremo.

Esta relacin viene dada por el modelo diferencial expresado mediante la matriz Jacobiana.

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Cinemtica (cont.) Cinemtica

Cinemtica directa Valor de las coordenadas articulares (q0, q1, ..., qn)

Posicin y orientacin del extremo del robot (x, y, z, , , )

Cinemtica inversa

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Cinemtica (cont.) El movimiento relativo en las articulaciones resulta en el

movimiento de los elementos que posicionan la mano en una orientacin deseada.

En la mayora de las aplicaciones de robtica, se esta interesado en la descripcin espacial del efector final del manipulador con respecto a un sistema de coordenadas de referencia fija.

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Cinemtica (cont.) La cinemtica del brazo del robot trata con el estudio analtico

de la geometra del movimiento de un robot con respecto a un sistema de coordenadas de referencia fijo como una funcin del tiempo sin considerar las fuerzas-momentos que originan dicho movimiento. As pues, trata con la descripcin analtica del desplazamiento

espacial del robot como funcin del tiempo, en particular las relaciones entre variables espaciales de tipo de articulacin y la posicin y orientacin del efector final del robot.

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Cinemtica Directa vs. Cinemtica Inversa

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Referencias Bibliogrficas La informacin fue tomada de:

Fu, K.S.; Gonzlez, R.C. y Lee, C.S.G. Robotics: Control, Sensing, Vision, and Intelligence. McGraw-Hill. 1987.

Cinemtica. URL: http://proton.ucting.udg.mx/materias/robotica/r166/r78/r78.htm

Martnez A. G. M.; Jquez O. S. A.; Rivera M. J. y Sandoval R. R. Diseo propio y Construccin de un Brazo Robtico de 5 GDL. URL: http://antiguo.itson.mx/rieeandc/vol4p1_archivos/Art2Junio08.pdf

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