Robotica










Nombre del alumno: Z.V.M.



Nombre del trabajo: Robótica







Introducción a Manipuladores Robóticos
Los manipuladores robóticos son utilizados en una gran variedad de industrias. Estos realizan aplicaciones en la soldadura, en la pintura, en el ensamble, en el manejo de materiales nucleares, exploración en el espacio y mar, etc.
El control de un manipuladorinvolucra la planeación de la trayectoria, la dinámica inversa y la cinemática inversa. Uno de mayores problemas hoy en día en el control de manipuladores robóticos es el de calcular la cinemática inversa (CI) en tiempo real. Calcular la CI es computacionalmente costosa y generalmente consume un largo porcentaje de tiempo en el control en tiempo real de manipuladores robóticos.
Manipuladores concinemática redundante son de especial interés debido a que pueden ser utilizados para evitar singularidades, obstáculos, trabajar en entornos limitados e incrementar la capacidad a la falta de tolerancia.
El problema de la cinemática inversa es el de determinar las variables angulares a partir de la orientación y posición del extremo del manipulador. Resumiendo, dado a una trayectoria deseada en elespacio de trabajo, calcular las trayectorias correspondientes en el espacio articular del manipulador. Este es un problema complejo para manipuladores redundantes, debido a que tienen más grados de libertad (GdL) de los necesarios, presentando múltiples o infinitas soluciones.
Además las ecuaciones para resolver son usualmente no-lineales y por eso se dificulta encontrar una solución cerrada. Engeneral, la cinemática inversa no cumple en asignar uno a uno el espacio articular y el Cartesiano, y soluciones en forma cerrada al problema de la CI existe solamente para una clase muy pequeña de manipuladores cinematicamente simples. La cinemática inversa de manipuladores redundantes requiere de esquemas de optimizaciones para escoger de un conjunto de soluciones posibles la más apropiada.Pero la aplicación de los esquemas de optimización es complicada y los tiempos consumidos para los cálculos puede resultar en retardos significativos para el control.


Caracterización del manipulador
Recibe el nombre de manipulador o brazo de un robot, el conjunto de elementos mecánicos que propician el movimiento del elemento terminal (aprehensor o herramienta).
El diseño de un manipuladorrobótico se inspira en el brazo humano, aunque con algunas diferencias. Por ejemplo, un brazo robótico puede extenderse telescópicamente, es decir, deslizando unas secciones cilíndricas dentro de otras para alargar el brazo. También pueden construirse brazos robóticos de forma que puedan doblarse como la trompa de un elefante. Las pinzas están diseñadas para imitar la función y estructura de la manohumana. Muchos robots están equipados con pinzas especializadas para agarrar dispositivos concretos, como una gradilla de tubos de ensayo o un soldador de arco.
Las articulaciones de un brazo robótico suelen moverse mediante motores eléctricos. En la mayoría de los robots, la pinza se mueve de una posición a otra cambiando su orientación. Una computadora calcula los ángulos de articulaciónnecesarios para llevar la pinza a la posición deseada, un proceso conocido como cinemática inversa.


Grados de libertad
Para definir la posición de orientación de un objeto en general en un espacio tridimensional (3D) son necesarios y suficientes seis parámetros. La posición del objeto puede definirse en coordenadas cartesianas (x, y, z) en relación con un punto de referencia fijado. También sonalternativas a esto definir la posición en coordenadas cilíndricas o esféricas. Utilizando las coordenadas cartesianas la orientación puede definirse por una secuencia de tres rotaciones alrededor de los ejes x, y, z. Si se usan los mismos términos que para un barco o un avión las rotaciones corresponden al, balanceo, inclinación guiñada. La orientación puede también definirse por los ángulos de...