fundamentos de robÓtica

FUNDAMENTOS DE ROBÓTICA

Universidad Nacional de ColombiaSede Medellín Escuela de física

Emmanuel Angel Cardona eangelc@unal.edu.co

Abril del 2018

CINEMÁTICA DIRECTA E INVERSA

SCARA “El robot SCARA fue introducido en líneas comerciales de producción en el año 1981 y hasta ahora ofrece el mejor precio/desempeño en las aplicaciones de alta velocidad. El sistema de montaje flexible japonés, basado en el robot SCARA, genera un boom mundial en producciones de electrónicos pequeños, creando productos que impulsaron la economía y cambiaron el mundo.”

http://vinssa.com/robot-scara

SCARA (Selective Compliant Assembly Robot Arm)

Esquema cinemático

➔ 3 Grados de libertad➔ Rápidos ciclos de trabajo ➔ Excelente repetitividad ➔ Gran capacidad de carga ➔ Amplio campo de aplicación

VS

● Más rápidos y sencillos ● Más caros ● Sistemas de control más

complejos ● Área de trabajo circular● Cargas pequeñas ● Fácil adaptación para

trabajo subacuático

SCARA vs Cartesiano

● Ecuaciones de control son más simples que las de un brazo robótico

● Área de trabajo rectangular

● Mayor precisión ● Cargas grandes ● Dificil adaptación para

trabajo subacuático

PICK AND PLACE

Valor de las coordenadas

articulares (junta)

Px,Py,Pz(q1,q2,...qn)

Posición y orientación del

extremo del robot

q1,q2,..qn(Px,Py,Pz)

Cinemática directa

Cinemática inversa

Solución del problema cinemático directo. ● Diseño y construcción del brazo robótico● Aplicación del algoritmo de Denavit Hartenberg

Tomada de :Kinematic Modeling and Simulation of a SCARA Robot by Using Solid Dynamics and Verification by MATLAB/Simulink

Parámetros D-H (Demostrar)

Matriz que relaciona el origen con la herramienta(Demostrar)Luego de obtener los parámetros D-H, se calculan las matrices de traslación y después se obtiene una matriz que relaciona el origen del robot con la posición de la herramienta.

Ecuaciones cinemáticas directas.

El problema cinemático inverso. (Demostrar)Para encontrar las ecuaciones para la cinemática inversa, basta con despejar theta1 y theta2 de las ecuaciones de cinemática directa

El problema cinemático inverso no tiene solución única: -Codo arriba -Codo abajo.

Codo arriba

Codo abajo

EV3DEV + PYTHON + KINEMATICSEscribir un código en python3 que permita : (.py)

- Encontrar las posiciones Px,Py de la herramienta del manipulador, ingresando por consola el valor de theta1 y theta2.

- Encontrar el valor theta1 y theta2 ingresando por consola el valor Px y Py

Pruebas de angulos de rotacion (.pdf)

En una hoja milimetrada calcular el error absoluto entre un Px,Py teórico (DK) y un Px,Py experimental para cierto ángulos dados (ver siguiente diapositiva).

Demostraciones (.pdf)

Realice todas las demostraciones de matrices y ecuaciones.

Pruebas de angulos de rotacion.

6 grados de libertad

Bibliografía1. Wikipedia, Robot de coordenadas cartesianas

https://es.wikipedia.org/wiki/Robot_de_coordenadas_cartesianas 2. Robots, scara vs cartesian3. https://www.robots.com/blogs/which-is-better-scara-vs-cartesian-robots 4. 5. Westerland, Lars (2000). The Extended Arm of Man, A History of the Industrial Robot6. Denavit, Jacques; Hartenberg, Richard Scheunemann (1955). "A kinematic notation for lower-pair

mechanisms based on matrices". 7. Spong, Mark W.; Vidyasagar, M. (1989). Robot Dynamics and Control. New York: John Wiley &

Sons8. Jaime A. Guzmán; Andrés F. Gutiérrez; Juan D. Meza (2011). “Study and modeling of a Lego

robotic arm with three degrees of freedom”9. John J. Craig, Introduction to Robotics: Mechanics and Control (3rd Edition)