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ROBOTICA INDUSTRIAL Y CONTROL DE ROBOTS MG(c) Ing. Didier Vera

Clases de robotica final

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Page 1: Clases de robotica final

ROBOTICA INDUSTRIALY

CONTROL DE ROBOTS

MG(c) Ing. Didier Vera

Page 2: Clases de robotica final

Contenido Programático

• Introducción

• Modelo Geométrico

• Modelo Cinemático

• Modelo Dinámico

• Control de robots seriales

• Virtualización de Robots

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Bibliografía

• Modeling, Identification and Control of robots, Wisama Khalil y Etienne Dombre, Hermes PentonScience, 2002.

• Modeling and Control of robot manipulators, Lorenzo Sciavicco y Bruno Siciliano, McGraw-Hill, 1996.

• Control de Movimiento de Robots Manipuladores, Rafael Kelly Martinez, UNAM Mexico, 1990.

• J. Molina, D. Pernia y E. Luzardo, “Introduccion a los Controladores PID”. Postgrado en Automatización e Instrumentación, Venezuela, P.p. 7, 2009.

• Vivas, “Diseño y control de robots industriales: teoría y practica”, Primera edición, elaleph.com, 2010

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Introducción

a nivel científico y comercial, la historia de la robótica muestra una industria muy dinámica y variada, con aplicaciones que van desde el ensamblaje industrial, pasando por la exploración espacial o la robótica quirúrgica, hasta llegar a los robots humanoides de Honda o Sony, últimos desarrollos que podrían corresponder más al término original creado por Čapek.

LA PALABRA ROBOT fue acuñada por el checo Karel Čapek, quien en 1921 presentó una obra de teatro donde aparecían humanos artificiales. Dado que en el idioma checo y en muchos idiomas eslavos la palabra “robota” significa “trabajo” o “servidumbre”, mostraba con el término a un ser artificial creado para servir a los seres humanos. Desde sus inicios los robots han fascinado y generado temor en el ser humano, gozando hoy en día de gran popularidad en el imaginario colectivo.

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RobotsMóviles - Industriales

KUKA 200NASA

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Introducción

De manera general cualquier mecanismo que opere con cierta autonomía y controlado por computador podría ser llamado un robot. Sin embargo la expresión clásica del término describe un manipulador mecánico con ciertas similitudes a un brazo humano y controlado por un computador.La Organización Internacional para la Estandarización, define en la ISO 8373 a un robot como: “Un sistema automáticamente controlado, reprogramable, multipropósito, manipulador programable en tres o más ejes, que puede estar fijo en un sitio o hacer parte de una plataforma móvil, y que tiene su uso principal en aplicaciones automáticas industriales.”

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Introducción: célula robotizada

Se define una célula robotizada como un sistema que involucra uno o varios robots, lo cuales realizan diversas tareas de tipo industrial. Diversos componentes hacen parte de una célula robotizada: • Mecanismo, que permite interactuar

sobre el ambiente. Está movido por motores que pueden ser actuadores eléctricos, neumáticos o hidráulicos.• Percepción, realizada a través de

sensores internos (posición y velocidad articular) o externos (detección de presencia, distancia, visión artificial).• Control, el cual genera las órdenes hacia

los actuadores. • Interfaz humano-máquina, a través de la cual el usuario programa las tareas que el robot debe realizar. • Puesto de trabajo, que constituye el ambiente general sobre el cual interactúa el robot.

Page 8: Clases de robotica final

Introducción

los ingenieros especialistas en instrumentación se encargan de la percepción; los ingenieros en control o automática se encargan del control del robot; los ingenieros en sistemas o informática se encargan de construir la interfaz humano-máquina y de la programación del robot; por último los ingenieros industriales se encargan de la producción de un robot en un puesto de trabajo.

La robótica es pues una disciplina multidisciplinaria que involucra los campos de la mecánica, electrónica, automática, tratamiento de señal, comunicaciones, informática, gestión industrial, etc. De manera muy general se podría decir que los ingenieros mecánicos, eléctricos y electrónicos se encargan del diseño y construcción del mecanismo;

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Introducción

Desde el punto de vista mecánico los robots están constituidos por:

a)Órgano terminal, el cual reagrupa todo dispositivo destinado a manipular objetos o a transformarlos.

b)Estructura mecánica articulada, cuya tarea es llevar el órgano terminal a una situación (posición y orientación) determinada. Su arquitectura consta de una cadena de cuerpos generalmente rígidos unidos por articulaciones.

Las cadenas cinemáticas pueden ser abiertas, arborescentes, cerradas o en paralelo, como se muestra en la Figura 1.1 (Khalil and Dombre, 2002).

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RobotsParalelos

Page 11: Clases de robotica final

RobotsSeriales

SCADA

Page 12: Clases de robotica final

Aplicación de RobotsIndustriales

Page 13: Clases de robotica final

Conceptos generales

Articulación prismática: El movimiento de traslación se realiza a lo largo del eje común entre dos cuerpos. La situación relativa entre los dos cuerpos está dada por la distancia a lo largo de este eje (Figura 1.3).

A continuación se muestran las principales definiciones en el campo de la robótica.Articulación: Mecanismo que une dos cuerpos sucesivos, accionado por un motor. Las articulaciones son principalmente rotoides (de giro) o prismáticas (de desplazamiento), aunque existen combinaciones de las dos o articulaciones pasivas (sin motor) que reproducen cualquiera de los dos movimientos. Articulación rotoide: El movimiento de rotación se realiza alrededor de un eje común entre dos cuerpos. La situación relativa entre los dos cuerpos está dada por el ángulo alrededor de este eje (Figura 1.2).

Page 14: Clases de robotica final

Conceptos generales

Comúnmente los robots industriales poseen cuatro, cinco o seis grados de libertad. Los robots con más de 6 grados de libertad son llamados robots redundantes y son utilizados en aplicaciones especiales donde es necesario sobrepasar obstáculos cercanos al órgano terminal (por ejemplo en la robótica quirúrgica).

Grado de libertad: Define cada movimiento independiente del robot (Figura 1.4). Para situar un objeto en un espacio tridimensional son necesarios tres grados de libertad, uno por cada dimensión. Pero un robot debe disponer de 6 grados de libertad para posicionar y orientar un sólido en el espacio: para ubicarlo en el espacio necesita 3 grados de libertad, para imprimirle cualquier rotación necesita 3 grados de libertad adicionales. Esto significa que un robot con menos de 6 grados de libertad no puede alcanzar cualquier punto del espacio de trabajo con una orientación arbitraria.

Page 15: Clases de robotica final

Conceptos generales

Espacio operacional: Es aquel donde se representa la situación del órgano terminal. Para definir esta situación se utilizan las coordenadas cartesianas en tres dimensiones. Es llamado también espacio cartesiano y es importante desde el punto de vista de la tarea industrial a realizar por el robot. Dicho de otra manera el robot es diseñado en el espacio articular pero los movimientos que se le piden, los cuales corresponden a determinadas tareas industriales, son definidos en el espacio operacional. Se deben utilizar entonces herramientas matemáticas para transformar un espacio en otro, y en tiempo real, con el fin de que efectivamente el robot realice la tarea que le ha sido programada.

Espacio articular: Es el espacio en el cual se representa la situación de todos los cuerpos del robot; corresponde al lenguaje que maneja el mecanismo en sí mismo (movimientos rotacionales o prismáticos). Su dimensión N corresponde al número de grados de libertad de la estructura. En una estructura abierta o arborescente las variables articulares son independientes, mientras que en una estructura cerrada es necesario establecer relaciones entre las diferentes variables.

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Conceptos generales

Morfologías de brazos manipuladores: Con el fin de definir los diversos tipos de arquitecturas de robots industriales posibles se tienen en cuenta dos parámetros: tipo de articulación y ángulo que forman dos ejes sucesivos. Generalmente los ejes consecutivos son o paralelos o perpendiculares. El número de morfologías posibles se deduce entonces de la combinación de los cuatro valores que pueden tomar estos parámetros: articulación rotoide, articulación prismática, eje paralelo, y eje perpendicular.

Configuraciones singulares: En ciertas configuraciones puede suceder que el número de grados de libertad del órgano terminal sea inferior a la dimensión del espacio operacional, perdiéndose por lo tanto un grado de libertad. Por ejemplo si se tienen dos ejes de articulaciones prismáticas paralelos o dos ejes de articulaciones rotoides confundidas, se tendrá en cada caso dos articulaciones pero solo un grado de libertad (Figura 1.5). Esto claro está es un desperdicio desde el punto de vista económico. Sin embargo existen otros casos donde la presencia de configuraciones singulares no es tan evidente, pudiéndose presentar daños importantes en el robot.

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Conceptos generales Diversas arquitecturas de robots: Los tres primeros grados de libertad de un robot industrial tipo serie (cadena cinemática abierta) forman lo que se llama el portador del robot. Dicho portador o brazo propiamente dicho, permite que el órgano terminal o muñeca llegue con su herramien-ta al sitio determinado en el espacio de trabajo donde el robot deba realizar su tarea. La muñeca está formada por los grados de libertad adicionales al portador y tiene di-mensionesmás pequeñas y de menor masa.

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La Figura 1.7 muestra las combinaciones más utilizadas como portadores en el medio industrial, dependiendo del tipo de articulación que utilicen (rotoide R o prismática P). Es de notar que la arquitectura RRR (rotoide–rotoide–rotoide) es conocida como la arquitectura antropomorfa, ya que simula la configuración hombro y codo de un brazo humano. En la práctica los portadores son de tipo RRP (esféricos), RPR (tóricos), RPP (cilíndricos), PPP (cartesianos), RRR (antropomorfos), y el conocido RRRP (robot SCARA). Los nombres en paréntesis hacen referencia al volumen que dibuja en el espacio tridimensional cada robot. Estas estructuras se muestran en la Figura 1.8.

Conceptos generales

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Page 20: Clases de robotica final

Conceptos matemáticos utilizados en robótica

• Expresar la situación de los diferentes cuerpos del robot, los unos con referencia a los otros

• Especificar la situación que debe tomar el sistema de coordenadas asociado al órgano terminal del robot para realizar una determinada tarea, así como su velocidad correspondiente.

• Describir y controlar los esfuerzos necesarios cuando el robot interactúa con su entorno. • Integrar al control las informaciones provenientes de los sensores, los cuales poseen su sistema de referencia propio.

Los conceptos matemáticos imprescindibles en la robótica son el álgebra lineal y el trabajo con los sistemas de coordenadas espaciales. Para describir la posición y orientación de un robot en cada instante de tiempo, tanto al puesto de trabajo como a cada una de las articulaciones del robot debe asignársele un sistema de coordenadas.

La noción de transformación de coordenadas es por lo tanto fundamental y permite:

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Conceptos matemáticos utilizados en robótica

Sin embargo la forma más utilizada para trabajar estas dos situaciones sigue siendo las transformaciones homogéneas, las cuales se verán a continuación

Existen diversas formas de ubicar un punto en el espacio, tales como los ángulos de Euler o los cuaternios (Siciliano and Khatib, 2008), que tratan la rotación y el desplazamiento de manera separada. Últimamente ha despertado bastante interés la teoría de los screws (Davidson and Hunt, 2004), la cual combina rotación y desplazamiento utilizando pocos cálculos.

Page 22: Clases de robotica final

Transformaciones homogéneas

Coordenadas homogéneasPara representar un punto en el espacio se utilizan cuatro elementos: tres describen su posición en el espacio res-pecto al origen, y un cuarto representa un factor de escalamiento, normalmente unitario. La representación de un punto se realiza entonces de la siguiente manera:

Permiten expresar las posiciones de los diferentes cuerpos del robot, las unas en relación con las otras. En este caso los vectores de posición y las matrices de orientación se combinan y se expresan de manera compacta.

Page 23: Clases de robotica final

Coordenadas homogéneas

a representación de una dirección es algo mucho más complejo. Se realiza igualmente a partir de cuatro elementos como en el caso anterior, pero ahora los primeros tres elementos son vectores de dimensión 3x1, donde cada uno de ellos representa la rotación del punto final en x, y e z, respecto a los ejes x, y e z originales. Esta rotación se define por medio de la siguiente matriz.

(2)0T

x y zu u u u

Page 24: Clases de robotica final

Coordenadas homogéneas

Expandiendo cada vector:

Page 25: Clases de robotica final

Transformación de coordenadas

(4):Utilizando las representaciones anteriores para rotar y desplazar un cuerpo, en la Figura 1.11 se muestra la transformación de coordenadas entre dos sistemas de referencia. Esta transformación está definida por la matriz , la cual se expresa de la siguiente manera:

i

jT

Page 26: Clases de robotica final

Se puede decir entonces que los vectores unitariosson los vectores según los ejes xj, yj y zj de la base Rj, expresados en la base Ri ; y que iPj es el vector que expresa el origen de la base Rj en la base Ri. Dicho de otra manera la matriz define la base Rj en la base Ri.

Transformación de coordenadas

i

jT

, ,i i i

j j jS N A

Page 27: Clases de robotica final

Transformación de coordenadas

Page 28: Clases de robotica final

Modelo Geométrico MG

MGD MGI

Determinar la posición yorientación en la que seencuentra el órgano terminalrespecto a la base.

Sirve para encontrar todas lasposibles soluciones del cálculode coordenadas articularescon respecto a la posición yorientación deseada para laarticulación terminal en elespacio ( x, y, z).

(Método Paul).

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Modelo Geométrico MG

Es un conjuntos derelaciones que definen laposición final del robotcomo una función decoordenadas que dependedel ángulo que forman entreellas y las distancias queexisten entre cada uno delas articulaciones.

• Khalil y Dombre (2002),

Sistemas de coordenadas

Page 30: Clases de robotica final

Modelo Geométrico MGAntes de utilizar este método se debe realizar la colocación de los ejes x y z sobre las articulaciones del robot (el eje y no es importante).Para esto se deben tener en cuenta dos

consideraciones: • el eje zj es el eje de la articulación j, es decir el eje sobre el cual rota o se traslada la articulación.•el eje xj es perpendicular común a los ejes zj y

zj+1 (esto implica que el eje xj forma un ángulo de 90º con cada uno de los ejes zj y zj+1, y que además los toque directamente).

αj: ángulo entre los ejes zj-1y zj correspondiente a una rotación alrededor de xj-1

dj: distancia entre zj-1y zja lo largo de xj-1

θj: ángulo entre los ejes xj-1y xj correspondiente a una rotación alrededor de zj

rj: distancia entre xj-1y xja lo largo de zj

Sistemas de coordenadas

Page 31: Clases de robotica final
Page 32: Clases de robotica final

Modelo Geométrico Directo

Determinar la posición yorientación en la que seencuentra el órgano terminal.

La ecuación de MGD:

1

0

0 0 0 1

j j j

j j j j j j jj

j

j j j j j j j

Cos Sin d

Cos Sin Cos Cos Sin r SinT

Sin Sin Sin Cos Cos r Cos

Matriz de Transformación

1 1

1 1 1 1 10

1

1 1 1 1 1

0 0

0

0

0 0 0 1

Cos Sin

Cos Sin Cos Cos SinT

Sin Sin Sin Cos Cos

0

1

1 1 0 0

1 1 0 0

0 0 1 0

0 0 0 1

C S

S CT

0 0 1 2 3 4

5 1 2 3 4 5T T T T T T

0

5

C1CA 1 1 1( 5 23 4 2 3)

1 1 1 1( 5 23 4 2 3)

0 5 23 4 2 3

0 0 0 1

C SA S C CAD C D C D

S CA S SA C S CAD C D C DT

SA CA SAD S D S D

Page 33: Clases de robotica final

Modelo Geométrico Inverso

Es un modelo paraencontrar todas lasposibles soluciones delcálculo de coordenadasarticulares con respecto ala posición y orientacióndeseada para laarticulación terminal enel espacio ( x, y, z).

1 arctanPy

Px

Page 34: Clases de robotica final

Para hallar el MGI existen 3métodos básicos:• Método de Paul, que trata

cada caso en particular yconviene a la gran mayoríade robots industriales.

• Método de Pieper, queresuelve el problema paralos robots de 6 grados delibertad cuando poseen 3articulaciones rotoides deejes concurrentes o 3articulaciones prismáticas.

• Método de Raghavan yRoth, que provee la solucióngeneral para robots de 6articulaciones.

0 1 2 3 4

0 1 2 3 4 5T TU T T T

1 1 2 3 4

0 0 2 3 4 5TT U T T T

1 1 0 05 23 4 2 3

1 1 0 00

0 0 1 05 23 4 2 3

0 0 0 1 1

PxC SCAD C D C D

S C Py

PzSAD S D S D

111 0 0*

1 1 5 23 4 2 3

1 1 0

5 23 4 2 3

X Y

X Y

Z

TU T U

C P S P CAD C D C D

S P C P

P SAD S D S D

1 1 0X YS P C P

1 arctanPy

Px

Page 35: Clases de robotica final

Modelo Dinámico MD

MDD

Expresa las aceleracionesarticulares en función de lasposiciones, velocidades yfuerzas.

MDI

Describe la relación que existe entre las fuerzas aplicados por cada uno de los actuadores (Г) y las posiciones, velocidades y aceleraciones articulares del robot manipulador.

, , , eq g q q f ..

11 11

..22 23 24

2 22

32 33 34 ..3 3

324 34 44

4 4..

4

0 0 00

0

0

0

A q

A A Aq Q

A A AQ

qA A AQ

q

( ) ( , ) ( )A q q C q q q Q q

LaGrange

Page 36: Clases de robotica final

Modelo Dinámico MD

LaGrange

M. Inercia

(Energía Cinemática)

Tensor inercia

masa

Velocidad de rotación o

angular

Velocidad lineal

Modelo Frotamiento

Seco

viscos

Vector de Gravedad

Energía potencias

Page 37: Clases de robotica final

Formalismo de LaGrange

• Este formalizo se basa en unaserie de ecuaciones quedescriben el movimiento delrobot en función del trabajo yde sus energías tanto cinéticascomo potenciales de cada unade las junturas que conformanel sistema. Mencionadafunción viene dada por:

: Lagrangiano del robot: Energía cinética total del sistema: Energía potencial total del

sistema: Par aplicado al eslabón: Matriz de inercia del robot, cuyos

elementos dependen de su energíacinética.: Vector de fuerzas de gravedad,

cuyos elementos dependen de laenergía potencial del robot.

: Vector que representa las fuerzasde Coriolis y centrífugas.i

i i

d L L

dt q q

( ) ( , ) ( )A q q C q q q Q q

L E U L

E

U

i

A

Q

C

Page 38: Clases de robotica final

Calculo de la Energía Cinética

Para poder realizar el cálculo de laenergía cinética del robot, se debeconformar primeramente lasmatrices del tensor de inercia y delprimer momento de inercia, lascuales se hallan basándose en latabla de parámetros base

La energía cinética para cada eslabónviene dada por:

Donde:

:Velocidad angular del eslabón

: Velocidad lineal del eslabón

:Masa del cuerpo

:Tensor de inercia del cuerpo

: Primeros momentos de inercia del cuerpo

1

22

j T j j j T j j T j j

j j j j j j j j j jE J M V V MS V

1 2 3

1 1 2 2 3 3 3

4 5

4 4 4 5 5

0 0 ; 0 0 ; 0

0 ; 0 0

T T T

T T

MS MY MS MX MS MX MY

MS MX MY MS MZ

1 2 3 4

1 2 3 4

5

5

0 0 0 2 0 0 3 0 0 4 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 1 0 0 2 0 0 3 0 0 4

0 0 0

0 0 0

0 0 0

XXR XXR XXR

J J J J

ZZR ZZR ZZR ZZR

J

j

j

j

jV

jM

j

jJ

j

jMS

jC

jC

jC

j

Page 39: Clases de robotica final

Calculo de la Velocidad de Rotación

Para el cálculo de la velocidad angular se utiliza la ecuación.

Para calcular las velocidades de rotación del Scorbot-ER 5plus se obtiene a partir del trabajo de Khalil y Dombre.

• Base:

• Eslabón 1:

0

0 0 0 0T

11 1 0 1

1 0 0 1 1

1

1 1

1 1 0 0 0

1 1 0 0 0 0 0

0 0 1 0 1

A q a

C S

S C q

'1

1 10 0 q

1

1 1

j j j jjj j j j jA q a

Page 40: Clases de robotica final

Velocidad Lineal

La velocidad lineal por su parte, involucra además los vectores de posición del robot (cuarta columna de las matrices de transformación) .

• Base:

• Eslabón 1:

'0

0 0 0 0V

1 1 0 0 0

1 0 0 0 1V A V P

1

1

'1

1

2 0 2 0 0 0

2 0 2 0 0 0

0 1 0 0 0 0

0 0 0

C S

V S C

V

1 1 1

1 1 1

j j j j j j

j j j j j j j jV A V P q a

Page 41: Clases de robotica final

Energía Cinética de Cada Eslabón

• Base

• Eslabón 1:0 0E

1 1 1 1 1 1 1 1

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

12

2

T T T

E J M V V MS V

1 1 1

1 1

0 0 0 0 0 01

0 0 0 0 0 0 2 0 0 0 02

0 0 1 0

E q MY

ZZR q q

2

1 1 1

1

2E q ZZR

Page 42: Clases de robotica final

Calculo de la Energía Potencial:Vector de gravedad referido al eje z: Masa del cuerpo Cj: Primeros momentos de inercia del

cuerpo Cj: Submatrices de orientación : Vector de posición

La energía potencial del robot,viene dada por cada una de lasposiciones de lasarticulaciones, suponiendoque toda la masa del cuerpoestá concentrada en su centrode masa.Esta energía esta expresada enla ecuación:

En donde viene dada porla ecuación:

1

U Un

j

j

0 0 0

jU T j

j j j jg M P A MS

1

0 1

1 1

1

1

1

1

U 0 0 0

1 1 0 0 0

1 1 0 0U 0 0 0

0 0 1 0 0

0 0 0 1 0

U 0

MSG T

M

C S

S C MYG

j

jMS0

jA

0

jP

jM

g

U j

Page 43: Clases de robotica final

Modelo de Frotamiento

En este tipo de modelo seencuentran involucrados dostipos de modelos, el defrotamiento seco u deCoulomb, el cual hacereferencia a una fuerzaconstante opuesta almovimiento, y el segundo elviscoso el cual trata delfrotamiento existente enpresencia de movimiento, loque significa que el motordebe estar siempre energizadopara evitar que se detenga acausa de Frotamiento.

En este caso de estudio al tratarse de una simulación y como no se cuenta con el robot de forma física para poder adelantar la correspondiente identificación no serán tenidos en cuenta ni las fuerzas de Coriólis y centrifugas.

• MDI:

• MDD:

( ) ( )A q q Q q

1q A Q

Page 44: Clases de robotica final

Matriz de Inercia A

Es una serie de elementosque están dados en funcióndel valor de sus variablesarticulares como de susparámetros inerciales debase, el procedimiento paraencontrar mencionadamatriz se basa en contar conun procedimiento deidentificación adecuado.Contando con los elementosque constituyen su energíacinemática total.

El elemento A11 estaráconformado por los coeficientesde que hacen partede la ecuación de energíacinética total del robot,calculada previamente:

2

1 2q

2 2

11 1 3 3

2

3 3 4 4 3

4 4 4 3 4 4

2 2 3 23 2 2 23

2 2 23 234 2 2 234

2 23 234 2 2 234 2 23 234

A ZZR XXR S XXR S MXR C C D

MYR C S D S XXR MXR C C D

MXR C C D MYR C S D MYR C S D

1211 13 14

21 22 23 24

31 32 33 34

41 42 43 44

A A A A

A A A AA

A A A A

A A A A

Page 45: Clases de robotica final

Calculo del Vector de Fuerzas de Gravedad Q

Para poderencontrar el vectorde fuerzagravitacionalpresente en cadauno de losactuadores sedebe derivar laenergía potencialtotal con respectoa cada eslabón.

2 3 3 4 4

1

1

2 23 23 234 234S MXR G S MXR G C MYR G S MXR G C MYR GQ

q

1 0Q

2 3 3 4 4

2

2

2 23 23 234 234S MXR G S MXR G C MYR G S MXR G C MYR GQ

q

2 3 3 4 42 2 23 23 234 234Q G C MXR C MXR S MYR C MXR S MYR

2 3 3 4 4

3

3

2 23 23 234 234S MXR G S MXR G C MYR G S MXR G C MYR GQ

q

3 3 3 4 423 23 234 234Q G C MXR S MYR C MXR S MYR

2 3 3 4 4

4

4

2 23 23 234 234S MXR G S MXR G C MYR G S MXR G C MYR GQ

q

4 4 4234 234Q G C MXR S MYR

Page 46: Clases de robotica final

Modelo CinemáticoModelo Cinemático Directo

Describe las velocidades delespacio operacional en funcióndel espacio articular.

Jacobiana: (Symoro)

Modelo Cinemático Inversoeste modelo se calcula a partirde una configuración dada,las velocidades articulares ,las cuales cercioran que elefector terminal tenga lavelocidad operacionaldeseada.

Pseudoinversa de la Jacobiana.Porque no es Invertible (No es cuadrada -Rango Fila Completo)

11 12 13 41

21 22 23 42

32 33 43

42 43 44

52 53 45

62 63 46

0

0

0

1

J J J J

J J J J

J J JJ

J J J

J J J

J J J

1

11 12 13 41

21 22 23 42

32 33 43

42 43 44

52 53 45

62 63 46

0

0

0

1

J J J J

J J J J

J J JJ

J J J

J J J

J J J

.

x

q.

q

Page 47: Clases de robotica final

Control PID

• Forma Proporcional, Integral y Derivativo:

PID p

1K s K 1

1

d

i d

T S

T S S

1

salida

-K-

kp

-K-

ki

-K-

kdSubtract2

Subtract1

Subtract1

s

Integrator

du/dt

Derivative

2

Pos/vel

1

entrada1

Page 48: Clases de robotica final

Control PID Cartesiano

Page 49: Clases de robotica final

Control PID Articular

sx vel

sx posiciones deseadas

sx pos

Zero-Order

Hold1

Zero-Order

Hold

Out1

Subsystem

ROBOT DIRECTO

vel

Posiciones1posdes

Posiciones deseadas

pos

Posiciones

entrada1

Pos/v el

salida

PID ARTICULAR

Page 50: Clases de robotica final

Control CTC Cartesiano

vel

velocidades

Zero-Order

Hold2

Zero-Order

Hold1

Zero-Order

Hold

x1

To Workspace1

y1

To Workspace

Terminator

Scope

pos

Posiciones

VECTORES

POSICIONES

MATLAB

Function

MGI

MATLAB

Function

MGD

MATLAB

Function

MDI

MATLAB

Function

DIFERENCIA

consignas

pos/v el

Torques

CONTROL CTC CARTESIANO

5DOF ROBOT

1

TorquesSubtract1

Subtract

-K-

Gain velocidad

-K-

Gain posicion

2

pos/vel

1

consignas

Page 51: Clases de robotica final

Control CTC Articular

vel

velocidades

sx poscionessx consignas Zero-Order

Hold1

Zero-Order

Hold

Salida

Posiciones_deseadas

posdes

Posiciones deseadas

pos

Posiciones

MATLAB

Function

MDI

MDD

consignas

pos/v el

Torques

CONTROL CTC ARTICULAR