SISTEMAS DECONTROL III

SISTEMAS DECONTROL III

1. INTRODUCCIÓN A LA RÓBOTICA

   • El termino robot hace referencia a la realización de trabajos productivos y de imitación del comportamiento de los seres vivos.
     • El termino robot aparece por primera vez en 1921, en la obra teatral Rossum´s Universal Robots del autor checo Karel Capek
       • palabra “Robota” significa fuerza del trabajo o servidumbre.
   • ESQUEMA GENERAL DE UN ROBOT: En este esquema se pueden identificar un sistema mecánico, actuadores, sensores y el sistema de control como elemento básico.
     • • El control involucra bucles de realimentación.
   • La automatización industria utilizan sistemas de control automático.
     • Generando sistemas de control de posición y velocidad

2. MORFOLOGÍA DE UN ROBOT:Hace referencia a los diferentes elementos que constituyen la máquina

   • MANIPULADOR: Se encuentra formado por una estructura sólida llamada eslabones
     • Este elemento se considera el elemento mecánico principal.
     • Los eslabones son unidos por medio de articulaciones.
   • ARTICULACIONES: Son aquellas que permiten generar movimiento entre dos eslabones consecutivos.
     • • En robótica se consideran solamente las articulaciones rotativa (R) y prismática (P).
     • Cada articulación que vemos en un robot genera un grado de libertad
   • CONTROLADOR: Es el que regula cada uno de los movimientos del manipulador, las acciones, cálculos y procesado de la información.
     • DE POSICIÓN: Interviene únicamente en el control de la posición del elemento terminal.
     • CINEMÁTICO: El control se realiza sobre la posición y la velocidad.
     • DINÁMICO:Regula la velocidad y la posición, ademas controla las propiedades dinámicas del manipulador.
     • ADAPTATIVO: Se ocupa de controlar la variación de las características del manipulador al variar la posición.
     • Otra clasificación de control.
       • control en bucle abierto
         • Genera muchos errores
         • Es mas simple y económico que el lazo cerrado
         • No se admite en aplicaciones industriales
       • control en bucle cerrado
         • Es un bucle de retroalimentación
         • Se desarrolla con un sensor
           • Compara la información del sensor con el valor deseado
     • El controlador recibe y envía señales a otras máquinas-herramientas.
   • ESPACIO DE ARTICULACIÓN: Espacio en el cual se localizan de todos los eslabones.
     • ESPACIO DE TRABAJO: Espacio dentro del cual puede desplazarse el efector final.
   • ROBOTS ARTICULADOS
   • EFECTOR FINAL: Objeto unido al final de la cadena cinemática de un robot.

3. Localización espacial

   • Rotaciones simultaneas
     • se premultiplican las matrices de derecha a izquierda
     • El producto de las matrices no es conmutativo
     • Representa varias rotaciones
   • Matrices de transformación homogenea
     • Es una matriz de dimensión 4x4
     • • Considerando la perspectiva nula y el escalado global unitario
   • Es importante conocer la posición y orientación
     • ORIENTACIÓN:define la orientación de un sistema con respecto a otro sistema de referencia.
       • • Matriz de cosenos directos
     • TRASLACIÓN: Se ve un desplazamiento sin cambiar su orientación.
     • La posición se representa por el vector de posición AP
       • coordenadas polares donde r y el Angulo θ forma el vector Xa
   • Transformación inversa
   • Rotación en ángulos fijos
   • Rotación en ángulos de Euler

4. Cinemática del Robot

   • Cinemática
     • Estudia el movimiento, sin considerar las fuerzas que lo producen.
   • Modelo directo
     • Se obtiene la posición y orientación del efector final en función de las variables de articulación
       • Utilizando relaciones geométricas
       • Método general: Matrices de transformación que relacionan los sistemas de referencia.
         • Denavit-Hartemberg (DH)
           • Se describen matemáticamente dados los valores de 4 cantidades asociadas a cada eslabón
             • 2 describen al eslabón por si mismo ?? ??.
             • 2 describen la conexión del eslabón con el eslabón vecino ?? ??
           • Asignación de marcos de referencia
             • Zi coincide con el eje de la articulación i.
             • Yi se obtiene con la regla de la mano derecha
         • Desplazamiento de tornillos sucesivos
           • Se puede escoger cualquier articulación de referencia.
           • Menos conocido y poco utilizado
   • Modelo inverso
     • Obtiene las variables articulares en función de la posición y orientación del efector final.
       • Se debe asegurar que la localización sea alcanzado por el efector final.
       • La existencia de soluciones depende del número de articulaciones del manipulador.
       • Entre mayor el número de articulaciones mayor número de soluciones.
       • Cuantos mas parámetros sean diferentes de cero, existirán mas soluciones distintas.
     • Singularidades
       • Situaciones en las que el manipulador no puede alcanzar un punto en su espacio de trabajo
         • Singularidades internas
           • ocurren en el interior del espacio de trabajo
         • Singularidades de frontera
           • Ocurren cuando el manipulador es extraído o contraído.
     • soluciones
       • Métodos numéricos
         • Son normalmente de convergencia mas lento.
       • Métodos analíticos
         • No todos se pueden resolver de esta forma. Método Pieper.
       • Métodos algebraicos
         • Basados en especificar una transformación
       • Métodos geométricos
         • Obtención de las ecuaciones, tiene limitaciones según las estructura cinemática.

5. Bibliografía

   • https://dachssolutions.com/robotica/efector-final/
   • Presentaciones utilizadas en las sesiones de clase
   • ROBÓTICA Manipuladores y robots móviles, Anibal Ollero Baturone. MARCOMBO S.A, Barcelona 2001,
   • ROBÓTICA Craig, John J. PEARSON EDUCACIÓN, México, 2006

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