Introducción a la Robótica | Grados De Libertad | Cinemática Directa e Inversa

Summary

En este video, Cristian Trejo introduce el tema de la robótica, alejándose temporalmente de los sistemas dinámicos. Comienza diferenciando entre manipuladores de cadena serial abierta y cerrada, así como robots humanoides de múltiples cadenas. Explica las partes principales de un robot, como los eslabones, actuadores, y las articulaciones, describiendo los grados de libertad y cómo se modelan. También aborda conceptos básicos como la cinemática directa e inversa, discutiendo cómo estas técnicas permiten determinar la posición y orientación de los robots. Finalmente, invita a los espectadores a seguir aprendiendo sobre robótica en futuros videos.

Takeaways

• 😀 Cristian Trejo introduce el tema de robótica en su canal de sistemas dinámicos y control.
• 🔧 Se enfoca en robots manipuladores, que son usados para tomar, mover y manipular objetos.
• 🤖 Se describen diferentes tipos de robots, incluyendo manipuladores de cadenas serial abierta y cerrada, y robots humanoides.
• 🏗️ Los robots manipuladores de cadenas abierta tienen una base fija y una cadena de eslabones abierta, mientras que los de cadena cerrada tienen una base fija y una cadena de eslabones que convergen en un punto.
• 👥 Los robots humanoides tienen una base no inercial, con múltiples puntos finales representando pies y brazos humanos.
• 🛠️ Los componentes básicos de un robot incluyen eslabones, actuadores (servomotores), encoders (sensores), efectores (herramientas de trabajo) y articulaciones.
• 🔄 Las articulaciones pueden ser rotacionales o prismáticas, permitiendo movimientos angulares o de desplazamiento lineal respectivamente.
• 📏 Se considera que todos los elementos del robot tienen rigidez infinita, lo que simplifica el modelado al asumir que no se deforman.
• 🔢 Los grados de libertad en un robot son iguales al número de articulaciones, ya que cada articulación permite un tipo de movimiento específico.
• 📍 La cinemática del robot se estudia en dos espacios: el espacio de configuración (vector de coordenadas de articulación) y el espacio operacional (posición y orientación del efector final).
• 🔄 Se definen problemas de cinemática directa y cinemática inversa, los cuales son fundamentales para determinar la posición y orientación del robot, o para encontrar la configuración del robot dada una posición y orientación deseada.

Q & A

¿Qué es lo que se enfoca en el vídeo de Christian Trejo sobre robótica?

El vídeo se enfoca en la introducción a la robótica, particularmente en los robots manipuladores, que se utilizan para tomar, mover y manipular objetos.

¿Cuál es la diferencia entre un robot manipulador de cadena serial abierta y uno de cadena cerrada con base inercial?

Los robots manipuladores de cadena serial abierta tienen una base fija y una cadena de eslabones que no se cierran en un punto, mientras que los de cadena cerrada también tienen una base fija pero la cadena de eslabones se cierra en un punto, formando un círculo.

¿Qué es un robot humanoide de multi-cadena de base no inercial según el vídeo?

Un robot humanoide de multi-cadena de base no inercial es aquel cuya base, que representa el torso, es móvil y cuenta con múltiples puntos finales, como los pies y los brazos de un humano.

¿Qué son los eslabones en un robot y qué función cumplen?

Los eslabones son elementos rígidos que conforman la estructura principal del robot, permitiendo la movilidad y la manipulación de objetos.

¿Qué son los actuadores en un robot y cómo afectan al movimiento del robot?

Los actuadores, típicamente servomotores, son los componentes que brindan movimiento a cada eslabón del robot, permitiendo así la manipulación y el desplazamiento de objetos.

¿Qué información proporcionan los encoders en un robot y cómo contribuyen a su funcionamiento?

Los encoders son sensores que proporcionan información del movimiento de cada articulación del robot, permitiendo conocer la posición angular de cada eslabón y estimar la posición de las articulaciones.

¿Qué es el efecto final en un robot y cuál es su función?

El efecto final es la herramienta de trabajo en el extremo del robot, como un grip o una herramienta de corte, que se utiliza para realizar tareas específicas.

¿Qué son las articulaciones en un robot y cómo se diferencian las articulaciones rotacionales de las prismáticas?

Las articulaciones son la unión de dos eslabones que permiten movimiento relativo. Las articulaciones rotacionales permiten movimiento angular en torno a un eje, mientras que las prismáticas permiten movimiento recto o de desplazamiento en línea recta.

¿Qué significa la rigidez infinita en el modelado de robots y cómo afecta la simplificación geométrica?

La rigidez infinita significa que los eslabones del robot no se deforman, lo que permite simplificar el modelado geométrico considerando una distancia constante entre partículas sin tener en cuenta el movimiento de las partículas individuales.

¿Cuál es la relación entre los grados de libertad de un cuerpo rígido y las articulaciones de un robot en cinemática abierta?

En un robot de cinemática abierta, el número de grados de libertad coincide con el número de articulaciones, ya que cada articulación permite un movimiento en una dirección específica sin restricciones adicionales.

¿Qué son la cinemática directa y la cinemática inversa en robótica y cómo se diferencian?

La cinemática directa es el proceso de determinar la posición y orientación del efecto final del robot a partir de las variables de articulación. La cinemática inversa, por otro lado, busca determinar las variables de articulación necesarias para alcanzar una posición y orientación deseadas del efecto final.