Hispanopedia WikiLos manipuladores seriales son los robots industriales más comunes y están diseñados como una serie de eslabones conectados por articulaciones motorizadas que se extienden desde una base hasta un efector final. A menudo, poseen una estructura de brazo antropomórfica que se describe como compuesta por un "hombro", un "codo" y una "muñeca".
Los robots seriales suelen tener seis articulaciones, ya que se requieren al menos seis grados de libertad para colocar un objeto manipulado en una posición y orientación arbitrarias dentro del espacio de trabajo del robot.
Una aplicación popular de los robots seriales en la industria actual es el robot de ensamblaje de recogida y colocación , llamado robot SCARA , que tiene cuatro grados de libertad.
Estructura
En su forma más general, un robot serial consta de varios eslabones rígidos conectados a articulaciones. Las consideraciones de simplicidad en la fabricación y el control han llevado a robots con solo articulaciones de revolución o prismáticas y ejes de articulación ortogonales, paralelos y/o que se intersecan (en lugar de ejes de articulación colocados arbitrariamente). Donald L. Pieper derivó el primer resultado prácticamente relevante en este contexto, [ 1 ] denominado estructura cinemática 321 : La cinemática inversa de manipuladores seriales con seis articulaciones de revolución y con tres articulaciones consecutivas que se intersecan, puede resolverse en forma cerrada, es decir analíticamente Este resultado tuvo una tremenda influencia en el diseño de robots industriales.
La principal ventaja de un manipulador serial es su amplio espacio de trabajo en relación con el tamaño del robot y el espacio que ocupa en el suelo. Las principales desventajas de estos robots son:
- la baja rigidez inherente a una estructura cinemática abierta,
- Los errores se acumulan y amplifican de enlace en enlace,
- el hecho de que tienen que cargar y mover el gran peso de la mayoría de los actuadores, y
- la carga efectiva relativamente baja que pueden manipular.
Cinemática
La posición y orientación del efector final de un robot se derivan de las posiciones de las articulaciones mediante un modelo geométrico del brazo robótico. En los robots seriales, el mapeo de las posiciones de las articulaciones a la pose del efector final es sencillo, pero el mapeo inverso es más complejo. Por lo tanto, la mayoría de los robots industriales cuentan con diseños especiales que reducen la complejidad del mapeo inverso.
Espacio de trabajo
El espacio de trabajo alcanzable del efector final de un robot es la variedad de sistemas de coordenadas alcanzables. El espacio de trabajo diestro consta de los puntos del espacio de trabajo alcanzable donde el robot puede generar velocidades que abarcan todo el espacio tangente en ese punto; es decir, puede trasladar el objeto manipulado con tres grados de libertad y rotarlo con tres grados de libertad de rotación. Las relaciones entre las coordenadas del espacio articular y del espacio cartesiano del objeto que sostiene el robot son, en general, multivaluadas: el brazo serial puede alcanzar la misma pose de diferentes maneras, cada una con un conjunto distinto de coordenadas articulares. Por lo tanto, el espacio de trabajo alcanzable del robot se divide en configuraciones (también llamadas modos de ensamblaje), en las que las relaciones cinemáticas son localmente biyectivas.
Singularidad
Una singularidad es una configuración de un manipulador serial en la que los parámetros de las articulaciones ya no definen completamente la posición y orientación del efector final. Las singularidades se producen en configuraciones donde los ejes de las articulaciones se alinean de manera que se reduce la capacidad del brazo para posicionar el efector final. Por ejemplo, cuando un manipulador serial está completamente extendido, se encuentra en lo que se conoce como singularidad de límite. [ 2 ]
En una singularidad, el efector final pierde uno o más grados de libertad de torsión (instantáneamente, el efector final no puede moverse en esas direcciones). Los robots seriales con menos de seis articulaciones independientes son siempre singulares, en el sentido de que nunca pueden abarcar un espacio de torsión de seis dimensiones. Esto se suele denominar singularidad arquitectónica. Una singularidad no suele ser un punto aislado en el espacio de trabajo del robot, sino una subvariedad.
Manipulador redundante
Un manipulador redundante tiene más de seis grados de libertad, lo que significa que tiene parámetros articulares adicionales [ 3 ] que permiten que la configuración del robot cambie mientras mantiene su efector final en una posición y orientación fijas.
Un manipulador redundante típico tiene siete articulaciones, por ejemplo, tres en el hombro, una en el codo y tres en la muñeca. Este manipulador puede mover el codo en círculo mientras mantiene una posición y orientación específicas de su efector final.
Un robot serpiente tiene muchos más de seis grados de libertad y a menudo se le denomina hiperredundante.
fabricantes
Véase también
Referencias
- ↑ DL Pieper. La cinemática de manipuladores bajo control informático . Tesis doctoral, Universidad de Stanford, Departamento de Ingeniería Mecánica, 1968.
- ↑ ¿Qué son las singularidades en un brazo robótico de seis ejes?
- ↑ P. Moubarak, et al., Un algoritmo de convergencia global para manipulación adaptativa y seguimiento de trayectoria para robots móviles con brazos redundantes en serie , Robotica, 31 (8) (2013) 1299 – 1311.
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