Robótica: Cinemática del Robot #1

Programación Extrema

13 Jul 201705:35

Summary

TLDREn este video, se aborda la cinemática en robótica, que es crucial para entender el movimiento de los robots sin considerar las fuerzas. Se diferencia de la dinámica, que estudia la relación entre las fuerzas y el movimiento. Se exploran dos problemas fundamentales: el problema cinemático directo, que busca la posición y orientación del extremo del robot, y el problema cinemático inverso, que busca configurar las articulaciones para alcanzar una posición deseada. Se presentan tres métodos para resolver estos problemas: el método geométrico, que se vuelve complejo con robots de más de tres grados de libertad; el método de álgebra vectorial y matricial, que utiliza matrices de transformación y el método DH de Denavit y Hartenberg; y el uso de cuateros para representar rotaciones y traslaciones en la cadena cinemática. El video ofrece una visión teórica y práctica para entender y calcular el movimiento de robots.

Takeaways

🤖 La cinemática del robot es la rama que estudia el movimiento del robot con respecto a un sistema de referencia sin considerar las fuerzas.
🔍 La cinemática se diferencia de la dinámica en que la dinámica estudia la relación entre las fuerzas y el movimiento.
📏 Para mover un brazo robótico, es necesario entender las fuerzas a aplicar basándose en la masa del robot y las cargas que soporta.
🔄 La cinemática se ocupa de cómo posicionar herramientas como pinzas o cabezas soldadoras para alcanzar una posición y dirección específicas.
➡️ El problema cinemático directo busca determinar la posición y orientación del extremo del robot conociendo los valores de las articulaciones y parámetros geométricos.
⏪ El problema cinemático inverso trata de calcular la configuración de las articulaciones para que el extremo del robot alcance una posición y orientación deseada.
📐 El método geométrico para resolver la cinemática directa puede ser complicado con robots de más de tres grados de libertad.
📊 El álgebra vectorial y matricial se utiliza para encontrar una matriz de transformación que calcule la posición relativa del extremo del robot.
🤓 El método de Denavit-Hartenberg (DH) define cuatro transformaciones básicas para cada eslabón del robot y resuelve el problema de la cinemática directa.
🧮 Los cuateros son una representación matemática que se utiliza en la cinemática para calcular el punto final a través de traslaciones y rotaciones.
📘 Se menciona la importancia de la tabla de transformación para entender los pasos lógicos en el desarrollo de un algoritmo para la cinemática del robot.

Q & A

¿Qué estudia la cinemática de un robot?
-La cinemática del robot estudia el movimiento que realiza con respecto a un sistema de referencia, sin considerar las fuerzas que intervienen.
¿Cómo se diferencia la cinemática del robot de su dinámica?
-La cinemática se enfoca en el movimiento del robot con respecto al espacio, mientras que la dinámica considera la relación entre las fuerzas que actúan sobre el robot y su movimiento.
¿Qué es el problema cinemático directo?
-El problema cinemático directo consiste en determinar la posición y orientación del extremo final del robot, conociendo los valores de las articulaciones y los parámetros geométricos de los elementos que lo componen.
¿Qué se busca al resolver el problema cinemático inverso?
-Al resolver el problema cinemático inverso, se busca configurar la cadena de eslabones del robot para alcanzar una posición y orientación en el extremo conocido, es decir, calcular la posición y orientación de cada articulación.
¿Cuál es el primer método para resolver el problema de la cinemática directa?
-El primer método es el método geométrico, que busca encontrar una relación que permita, mediante la construcción de una o varias relaciones geométricas, obtener los valores de posición y orientación.
¿Qué desafío presenta el método geométrico?
-El método geométrico se vuelve complejo y poco práctico para robots industriales cuando el número de grados de libertad es mayor de tres, ya que es difícil encontrar una relación geométrica que involucre todos los elementos del brazo.
¿Qué se utiliza en el segundo método para resolver el problema de la cinemática directa?
-El segundo método se basa en el álgebra vectorial y matricial, utilizando matrices de transformación para calcular la posición relativa del extremo del robot, tomando como referencia la base.
¿Qué es la representación de Denavit-Hartenberg (DH)?
-La representación de Denavit-Hartenberg (DH) es un sistema de referencia que define cuatro transformaciones básicas para cada eslabón del robot y permite definir un algoritmo para resolver el problema de la cinemática directa.
¿Qué es un cuaternio y cómo se utiliza en la cinemática?
-Un cuaternio es una representación de cuatro valores, compuesto por un escalar y un vector de tres valores (posición x, y, z). Se utiliza en la cinemática para realizar un cálculo progresivo en la cadena cinemática, calculando el punto final mediante traslaciones y rotaciones.
¿Qué se busca calcular en la segunda parte del vídeo?
-En la segunda parte del vídeo se busca calcular la tabla de transformación del robot para comprender los pasos lógicos en su desarrollo y poder implementar un algoritmo adecuado.
¿Cómo pueden los espectadores interactuar con el contenido del vídeo?
-Los espectadores pueden interactuar dejando comentarios, sugerencias, correcciones o críticas constructivas, y también pueden dar 'me gusta' y compartir el vídeo en las redes sociales.

Outlines

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🤖 Introducción a la cinemática del robot

Este primer párrafo introduce la cinemática del robot, que es el estudio del movimiento del robot con respecto a un sistema de referencia sin considerar las fuerzas. Se diferencia de la dinámica del robot, que sí estudia la relación entre las fuerzas y el movimiento. La cinemática es crucial para entender cómo mover partes del robot, como un brazo o una pinza, para alcanzar una posición y dirección específicas. Se discuten los dos problemas fundamentales en la cinemática: el problema cinemático directo, que busca la posición y orientación del extremo del robot a partir de las articulaciones y parámetros geométricos, y el problema cinemático inverso, que busca configurar las articulaciones para alcanzar una posición y orientación deseada. Se mencionan tres métodos para resolver estos problemas: el método geométrico, que se vuelve complejo con un gran número de grados de libertad; el uso de matrices de transformación homogéneas, que requiere de un sistema de referencia y se basa en la representación de Denavit-Hartenberg (DH); y el uso de cuaternios, que ofrece una representación eficiente para el cálculo en la cadena cinemática.

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📚 Solución del problema cinemático directo y transformación del robot

El segundo párrafo se enfoca en la resolución del problema cinemático directo y cómo se puede abordar a través de diferentes métodos. Se destaca la importancia de comprender los pasos lógicos en el desarrollo de la cinemática para implementar un algoritmo apropiado. El autor invita a los espectadores a compartir comentarios, sugerencias, correcciones o críticas constructivas y menciona su blog para obtener más detalles sobre el tema. Además, se pide a los espectadores que den 'me gusta' y compartan el video en redes sociales, y se les agradece por su tiempo y se les invita a seguir el canal para el próximo vídeo sobre programación extrema.

Mindmap

Keywords

💡Robótica

Robótica es el campo de la ingeniería que se dedica al diseño, construcción, programación y uso de robots. En el video, la robótica es el tema central, ya que se discuten aspectos importantes como la cinemática y la dinámica de los robots.

💡Cinemática del robot

La cinemática del robot es la rama de la robótica que estudia el movimiento de los robots con respecto a un sistema de referencia sin considerar las fuerzas que intervienen. Es fundamental para entender cómo mover y orientar las articulaciones de un robot para alcanzar una posición deseada.

💡Dinámica del robot

La dinámica del robot se enfoca en la relación entre las fuerzas que actúan sobre un robot y el movimiento que se produce. A diferencia de la cinemática, la dinámica sí considera las fuerzas, como la gravedad, para determinar cómo aplicar fuerzas al robot para lograr un movimiento específico.

💡Problema cinemático directo

El problema cinemático directo implica determinar la posición y orientación del extremo final de un robot, conociendo los valores de las articulaciones y los parámetros geométricos. Es esencial para saber en qué punto se encuentra el robot después de aplicar un movimiento en una articulación.

💡Problema cinemático inverso

El problema cinemático inverso se refiere a cómo configurar las articulaciones del robot para que el extremo final alcance una posición y orientación específicas. Es crucial para la planificación del movimiento de los robots y su programación.

💡Método geométrico

El método geométrico es una técnica para resolver problemas de cinemática directa que utiliza relaciones geométricas para encontrar la posición y orientación del robot. Aunque útil, se vuelve complejo con robots de más de tres grados de libertad.

💡Matriz de transformación homogénea

Una matriz de transformación homogénea es una herramienta matemática utilizada en la cinemática de los robots para calcular la posición relativa del extremo del robot. Se basa en el álgebra vectorial y matricial y es fundamental para el cálculo de la posición del robot en el espacio tridimensional.

💡Representación de Denavit-Hartenberg (DH)

La representación DH es un sistema de referencia utilizado para modelar la cinemática de los robots. Define cuatro transformaciones básicas para cada eslabón del robot, lo que permite definir un algoritmo para resolver el problema de la cinemática directa.

💡Cuaternos

Los cuaternos, o quaterniones, son una representación matemática que se utiliza para describir las rotaciones en el espacio tridimensional. En el contexto del video, los cuaternos se mencionan como una forma de calcular el movimiento rotativo en la cinemática de los robots.

💡Grados de libertad

Los grados de libertad hacen referencia a la cantidad de movimientos independientes que puede realizar un sistema. En robótica, los grados de libertad definen la complejidad del movimiento que un robot puede tener, y es un factor clave al considerar el método de cinemática que se utilizará.

💡Programación extrema

Aunque no se explica detalladamente en el script, la programación extrema es un término que sugiere un enfoque intenso y posiblemente una metodología de programación que podría estar relacionada con el desarrollo de software para robots o la optimización de sus movimientos.

Highlights

La cinemática del robot es fundamental para estudiar el movimiento de un robot con respecto a un sistema de referencia.

La cinemática se distingue de la dinámica del robot, que considera las fuerzas que afectan el movimiento.

Para mover un brazo robótico, es necesario entender las fuerzas a aplicar basado en la masa del robot y posibles cargas.

La cinemática se encarga de la posición y orientación del extremo del robot, mientras que la dinámica calcula las fuerzas necesarias.

Existen dos problemas fundamentales en cinemática: el problema cinemático directo y el cinemático inverso.

El problema cinemático directo busca la posición y orientación del extremo final del robot a partir de las articulaciones y parámetros geométricos.

El problema cinemático inverso busca configurar las articulaciones para alcanzar una posición y orientación deseada del extremo del robot.

El método geométrico para resolver el problema de la cinemática directa puede ser complicado para robots con más de tres grados de libertad.

El álgebra vectorial y matricial permite calcular la posición relativa del extremo del robot mediante una matriz de transformación.

La representación de Denavit-Hartenberg (DH) es comúnmente utilizada para definir transformaciones en la cinemática de robots.

El método DH define cuatro transformaciones básicas para cada eslabón y resuelve el problema de la cinemática directa en 16 pasos.

Los cuateros son una representación de cuatro valores que se usan en el cálculo de la cinemática para realizar traslaciones y rotaciones.

El vídeo explica cómo calcular la tabla de transformación de un robot para entender los pasos lógicos y desarrollar un algoritmo.

El enlace al blog proporciona más detalles sobre el método DH y cómo se puede aplicar en la cinemática de robots.

El vídeo invita a los espectadores a dar like, compartir y proporcionar comentarios, sugerencias, correcciones o críticas constructivas.

El vídeo es parte de una serie de programación extrema y se alude a la siguiente entrega.