cinematica de robots

Prácticas de Robótica utilizando Matlab

Práctica

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Cinemática de Robots
2.1.- Introducción
Los robots clásicos presentan una arquitectura antropomórfica serial, semejante al
brazo humano. Consisten de una serie de barras rígidas unidas entre sí a través de
articulaciones de un grado de libertad del tipo rotacional o prismática. En general cada
articulación logra su movimiento através de un accionamiento de potencia e incluye
otros dispositivos como reductores de velocidad, frenos y sensores de posición o
velocidad.
Aunque al definir las relaciones cinemáticas de un robot no se suelen consideran los
aspectos dinámicos, nada más alejado de la realidad cuando se quiere diseñar un robot
ya que existe una inevitable relación causa-efecto entre la cinemática y ladinámica.
Nada más claro resulta que al pensar en las dimensiones de un robot, la longitud de un
brazo afecta al cuadrado la inercia de los eslabones y por lo tanto el peso del robot y la
potencia requerida en los actuadores.
Las arquitecturas de los robots clásicos presentan una serie de propiedades
dinámicas y estructurales caracterizadas por una gran rigidez estructural, repetibilidad y
elevadopeso propio. El elevado peso propio de los robots clásicos limita la capacidad
carga útil y las velocidades de trabajo, las cuales usualmente están en torno a los 60
grados/seg. para las primeras tres articulaciones de los robots industriales (robots de
soldadura) y 250 grados/seg. para los robots pequeños de altas prestaciones como el
STÄUBLI RX90.

Práctica 2 .- Pág. 1

Prácticas deRobótica utilizando Matlab

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Un aspecto importante que refleja las relaciones dinámicas del robot respecto de la
carga útil que pueden manipular, puede estudiarse en la siguiente tabla.
Robot
ABB IRB 2000
ABB IRB 4400
ABB IRB 6400/3.0
STÄUBLI RX 90
GMF S 10
Hitachi M6100
Puma 550
SCARA Adept 3
SCARA GMF A-600

Peso
370
940
1450
120
200
410
63
205
120

Carga útil
10
4575
6
10
10
4
25
6

Repetibilidad
0.100
0.100
0.100
0.002
0.200
0.100
0.100
0.025
0.013

Carga útil/peso
0.0270
0.0047
0.0510
0.0500
0.0417
0.0243
0.0063
0.1220
0.0500

Al calcular la cinemática de los robots clásicos debe considerarse que dependiendo
de las dimensiones de sus primeras articulaciones, el peso de los robots de tipo
industrial oscila en torno a valoresque tienen una relación en el mejor de los casos de
0.150 (Carga útil/peso). Por lo cual, por ejemplo un robot industrial con un alcance de
3.0 metros con capacidad para mover cargas de 75 kg puede tener un peso de 1450 kg
(ABB IRB 6400).
Las siguientes son algunas recomendaciones que deben tenerse en cuenta al definir
la cinemática de un robot, la cual debe hacerse en consideración de ladinámica que
imponen las dimensiones de las barras que lo forman:
 El espacio de trabajo del robot debe ser cuidadosamente estudiado para definir el
volumen justo de trabajo del robot
 En un robot de seis grados de libertad rotacional, las primeras tres barras son las que
aportan la mayor dinámica debido a su peso. A menudo es posible localizar los
primeros tres accionamientos de potencia enla base del robot, pero para lograr esto
se debe ser cuidadoso en el uso de mecanismos de cuatro barras que mueven el
brazo mas alejado (robot ABB IRB2400).
 En un robot de seis grados de libertad, las tres primeras articulaciones del robot
deben dar las condiciones de posición y las tres últimas articulaciones del extremo
del robot deben concentrar en un punto de la mano, los tres gradosde libertad de
orientación.
En esta práctica se van a presentar las herramientas necesarias para resolver los dos
problemas fundamentales en el estudio de la cinemática del robot. El primero de ellos,
consiste en determinar la posición y orientación del extremo final de la cadena
cinemática conocidos los valores de las coordenadas articulares y las características
geométricas del robot, y...