Introducción
La cinemática es la parte de la física que estudia el movimiento de sistemas mecánicos, sin tomar en cuenta las fuerzas que originan dicho movimiento, la cinemática se divide en dos tipos: la cinemática directa y la inversa
Cinemática directa
En la cinemática directa considerando un brazo robótico, las posiciones de las articulaciones o eslabones ya están determinadas y el problema radica en encontrar la configuración del efector final o gripper.
Cinemática inversa
En la cinemática inversa, se resuelve inverso, es decir, la posición del efector final está determinada y el problema radica en encontrar los ángulos de los eslabones.
Cinemática diferencial
El objetivo de la cinemática diferencial (Modelo cinemático) es encontrar la relación entre las velocidades del punto de interés o control h(x,y) y las velocidades que gobiernan el movimiento del robot considerándolo como una masa puntual, es decir, sin analizar las fuerzas que ejercen sobre el robot (momentos de inercia y rozamientos).
Jacobiano
Relaciona las velocidades en el punto de interés con las velocidades de actuación y gracias a esta agrupación se puede realizar diferentes análisis como encontrar configuraciones singulares, analizar redundancia, determinar la cinemática diferencial inversa.
Es indispensable para el análisis y diseño de algoritmos de control
Sistema de referencia fijo
Este sistema de referencia es fijo en posición, y orientación.
Para el sistema, se ha escogido por conveniencia el eje X positivo como la parte frontal, por lo tanto, el lado izquierdo estaría el eje Y y el eje Z positivo apuntando hacia arriba.
Sistema de referencia móvil
¿Cuándo usar modelos cinemáticos?
- Encontrar configuraciones singulares.
- Analizar redundancia.
- Determinar la cinemática diferencial inversa.
- Esencialmente son usados dentro del diseño de controladores cuando el robot desempeña tareas o misiones a baja velocidad y con poca carga en relación a su estructura.
- Para el diseño de controlares de robots que tiene un control de bajo Nivel (Compensación dinámica) como por ejemplo el robot móvil Pioneer 3-DX.
SIMULACIÓN DE ROBOTS CON PYTHON
En esta transmisión vamos a revisar como simular el modelo cinemático de un robot diferencial en un novedoso entorno desarrollado 3D desarrollado en Python.