robots paralelos, conceptos y aplicaciones

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Centro de Centro de Centro de Centro de Automática y Automática y Automática y Automática y Robótica Robótica Robótica Robótica Robots Robots Robots Robots Paralelos Paralelos Paralelos Paralelos: : : : Conceptos Conceptos Conceptos Conceptos básicos básicos básicos básicos y y y y Aplicaciones Aplicaciones Aplicaciones Aplicaciones. . . . Héctor A. Moreno Avalos Héctor A. Moreno Avalos Héctor A. Moreno Avalos Héctor A. Moreno Avalos Héctor A. Moreno Avalos Héctor A. Moreno Avalos Héctor A. Moreno Avalos Héctor A. Moreno Avalos Universidad Politécnica de Madrid Universidad Politécnica de Madrid Universidad Politécnica de Madrid Universidad Politécnica de Madrid

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Héctor Alonso Moreno Avalos. Conferencia dada en el CONAEE 2012

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Page 1: Robots Paralelos, Conceptos y Aplicaciones

Centro de Centro de Centro de Centro de Automática y Automática y Automática y Automática y

Robótica Robótica Robótica Robótica

Robots Robots Robots Robots ParalelosParalelosParalelosParalelos: : : : ConceptosConceptosConceptosConceptos básicosbásicosbásicosbásicos y y y y AplicacionesAplicacionesAplicacionesAplicaciones. . . .

Héctor A. Moreno AvalosHéctor A. Moreno AvalosHéctor A. Moreno AvalosHéctor A. Moreno AvalosHéctor A. Moreno AvalosHéctor A. Moreno AvalosHéctor A. Moreno AvalosHéctor A. Moreno Avalos

Universidad Politécnica de Madrid Universidad Politécnica de Madrid Universidad Politécnica de Madrid Universidad Politécnica de Madrid

Page 2: Robots Paralelos, Conceptos y Aplicaciones

1 Introducción 1 Introducción 1 Introducción 1 Introducción

2 Conceptos básicos2 Conceptos básicos2 Conceptos básicos2 Conceptos básicos

ÍNDICE

2 Conceptos básicos2 Conceptos básicos2 Conceptos básicos2 Conceptos básicos

3 Modelado Cinemático3 Modelado Cinemático3 Modelado Cinemático3 Modelado Cinemático

4 Modelado Dinámico 4 Modelado Dinámico 4 Modelado Dinámico 4 Modelado Dinámico

5 Singularidades 5 Singularidades 5 Singularidades 5 Singularidades

6 Espacio de Trabajo6 Espacio de Trabajo6 Espacio de Trabajo6 Espacio de Trabajo

7 Aplicaciones 7 Aplicaciones 7 Aplicaciones 7 Aplicaciones

Centro de Centro de Centro de Centro de Automática y Automática y Automática y Automática y

Robótica Robótica Robótica Robótica Héctor A. Moreno Avalos

6 Espacio de Trabajo6 Espacio de Trabajo6 Espacio de Trabajo6 Espacio de Trabajo

7 Aplicaciones 7 Aplicaciones 7 Aplicaciones 7 Aplicaciones

8 Conclusiones 8 Conclusiones 8 Conclusiones 8 Conclusiones

Page 3: Robots Paralelos, Conceptos y Aplicaciones

Robot Paralelo:Robot Paralelo:Robot Paralelo:Robot Paralelo:Los robots paralelos son cadenascinemáticascinemáticascinemáticascinemáticas cerradascerradascerradascerradas cuyo órgano terminal,

1: INTRODUCCIÓN

cinemáticascinemáticascinemáticascinemáticas cerradascerradascerradascerradas cuyo órgano terminal,o plataforma móvil, esta conectado a la basemediante varias cadenas cinemáticas serialesindependientes.

Características Importantes: Características Importantes: Características Importantes: Características Importantes: -Ligereza -Rigidez -Altas Aceleraciones

Centro de Centro de Centro de Centro de Automática y Automática y Automática y Automática y

Robótica Robótica Robótica Robótica Héctor A. Moreno Avalos

-Altas Aceleraciones

Aplicaciones:Aplicaciones:Aplicaciones:Aplicaciones:-Simuladores de vuelo -Maquinado de piezas-Transferencia de piezas a alta velocidad

Quattro, Adept.

Page 4: Robots Paralelos, Conceptos y Aplicaciones

1: INTRODUCCIÓN

Posiblemente uno de los primeros Posiblemente uno de los primeros Posiblemente uno de los primeros Posiblemente uno de los primeros desarrollos técnicos fue realizado desarrollos técnicos fue realizado desarrollos técnicos fue realizado desarrollos técnicos fue realizado desarrollos técnicos fue realizado desarrollos técnicos fue realizado desarrollos técnicos fue realizado desarrollos técnicos fue realizado por James por James por James por James GwinnettGwinnettGwinnettGwinnett en 1931. en 1931. en 1931. en 1931.

Una década después, un nuevo Una década después, un nuevo Una década después, un nuevo Una década después, un nuevo robot paralelo fue inventado por robot paralelo fue inventado por robot paralelo fue inventado por robot paralelo fue inventado por

Centro de Centro de Centro de Centro de Automática y Automática y Automática y Automática y

Robótica Robótica Robótica Robótica Héctor A. Moreno Avalos

robot paralelo fue inventado por robot paralelo fue inventado por robot paralelo fue inventado por robot paralelo fue inventado por WilliardWilliardWilliardWilliard PollardPollardPollardPollard con el objetivo de con el objetivo de con el objetivo de con el objetivo de automatizar la pintura de automatizar la pintura de automatizar la pintura de automatizar la pintura de sprayspraysprayspray. . . .

Page 5: Robots Paralelos, Conceptos y Aplicaciones

1: INTRODUCCIÓN

En 1947 Eric En 1947 Eric En 1947 Eric En 1947 Eric GoughGoughGoughGough estableció los principios básicos de un estableció los principios básicos de un estableció los principios básicos de un estableció los principios básicos de un mecanismo que permite el posicionamiento y la orientación mecanismo que permite el posicionamiento y la orientación mecanismo que permite el posicionamiento y la orientación mecanismo que permite el posicionamiento y la orientación de una plataforma móvil.de una plataforma móvil.de una plataforma móvil.de una plataforma móvil.mecanismo que permite el posicionamiento y la orientación mecanismo que permite el posicionamiento y la orientación mecanismo que permite el posicionamiento y la orientación mecanismo que permite el posicionamiento y la orientación de una plataforma móvil.de una plataforma móvil.de una plataforma móvil.de una plataforma móvil.

En 1965 Stewart sugirió un mecanismo que podría ser En 1965 Stewart sugirió un mecanismo que podría ser En 1965 Stewart sugirió un mecanismo que podría ser En 1965 Stewart sugirió un mecanismo que podría ser utilizado para los simuladores de vuelo.utilizado para los simuladores de vuelo.utilizado para los simuladores de vuelo.utilizado para los simuladores de vuelo.

Centro de Centro de Centro de Centro de Automática y Automática y Automática y Automática y

Robótica Robótica Robótica Robótica Héctor A. Moreno Avalos

Page 6: Robots Paralelos, Conceptos y Aplicaciones

El interés por el estudio de los robots El interés por el estudio de los robots El interés por el estudio de los robots El interés por el estudio de los robots paralelos comenzó en la década de los 80’s. paralelos comenzó en la década de los 80’s. paralelos comenzó en la década de los 80’s. paralelos comenzó en la década de los 80’s.

1: INTRODUCCIÓN

En 1983 solo 10 artículos científicos se En 1983 solo 10 artículos científicos se En 1983 solo 10 artículos científicos se En 1983 solo 10 artículos científicos se habían publicado sobre este tema según habían publicado sobre este tema según habían publicado sobre este tema según habían publicado sobre este tema según Jean P. Jean P. Jean P. Jean P. MerletMerletMerletMerlet autor del libro autor del libro autor del libro autor del libro ParallelParallelParallelParallelRobots. Robots. Robots. Robots.

A la fecha, este interés se mantiene, y los A la fecha, este interés se mantiene, y los A la fecha, este interés se mantiene, y los A la fecha, este interés se mantiene, y los investigadores tratan de resolver o investigadores tratan de resolver o investigadores tratan de resolver o investigadores tratan de resolver o encontrar mejores soluciones a los encontrar mejores soluciones a los encontrar mejores soluciones a los encontrar mejores soluciones a los

Centro de Centro de Centro de Centro de Automática y Automática y Automática y Automática y

Robótica Robótica Robótica Robótica Héctor A. Moreno Avalos

investigadores tratan de resolver o investigadores tratan de resolver o investigadores tratan de resolver o investigadores tratan de resolver o encontrar mejores soluciones a los encontrar mejores soluciones a los encontrar mejores soluciones a los encontrar mejores soluciones a los problemas de problemas de problemas de problemas de planificación de trayectorias, planificación de trayectorias, planificación de trayectorias, planificación de trayectorias, determinación evitación de singularidades, determinación evitación de singularidades, determinación evitación de singularidades, determinación evitación de singularidades, calibración, control, etc. calibración, control, etc. calibración, control, etc. calibración, control, etc.

Plataforma Stewart-Gough,

Hydra Power Systems.

Page 7: Robots Paralelos, Conceptos y Aplicaciones

Los robots paralelos están Los robots paralelos están Los robots paralelos están Los robots paralelos están compuestos de dos compuestos de dos compuestos de dos compuestos de dos plataformasplataformasplataformasplataformas, una , una , una , una fijafijafijafija y otra y otra y otra y otra

2: CONCEPTOS BÁSICOS

compuestos de dos compuestos de dos compuestos de dos compuestos de dos plataformasplataformasplataformasplataformas, una , una , una , una fijafijafijafija y otra y otra y otra y otra móvilmóvilmóvilmóvil. . . .

Estas plataformas están unidas Estas plataformas están unidas Estas plataformas están unidas Estas plataformas están unidas a través de a través de a través de a través de piernaspiernaspiernaspiernas que son que son que son que son cadenas cinemáticas cadenas cinemáticas cadenas cinemáticas cadenas cinemáticas independientes.independientes.independientes.independientes.

Centro de Centro de Centro de Centro de Automática y Automática y Automática y Automática y

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cadenas cinemáticas cadenas cinemáticas cadenas cinemáticas cadenas cinemáticas independientes.independientes.independientes.independientes.

En general las piernas de un En general las piernas de un En general las piernas de un En general las piernas de un robot paralelo son simétricas. robot paralelo son simétricas. robot paralelo son simétricas. robot paralelo son simétricas.

Page 8: Robots Paralelos, Conceptos y Aplicaciones

Las piernas están compuestas Las piernas están compuestas Las piernas están compuestas Las piernas están compuestas por diferentes tipos de por diferentes tipos de por diferentes tipos de por diferentes tipos de

2: CONCEPTOS BÁSICOS

por diferentes tipos de por diferentes tipos de por diferentes tipos de por diferentes tipos de articulacionesarticulacionesarticulacionesarticulaciones::::---- Rotacionales Rotacionales Rotacionales Rotacionales ---- Prismáticas Prismáticas Prismáticas Prismáticas ---- Universales Universales Universales Universales ---- Esféricas, etc.Esféricas, etc.Esféricas, etc.Esféricas, etc.

Centro de Centro de Centro de Centro de Automática y Automática y Automática y Automática y

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Generalmente, solo una de las Generalmente, solo una de las Generalmente, solo una de las Generalmente, solo una de las articulacionesarticulacionesarticulacionesarticulaciones es es es es actuadaactuadaactuadaactuada, y , y , y , y las demás son las demás son las demás son las demás son pasivaspasivaspasivaspasivas. . . .

Page 9: Robots Paralelos, Conceptos y Aplicaciones

Los robots paralelos se pueden clasificar por el numero de Los robots paralelos se pueden clasificar por el numero de Los robots paralelos se pueden clasificar por el numero de Los robots paralelos se pueden clasificar por el numero de

grados de libertad grados de libertad grados de libertad grados de libertad ((((g.d.l.g.d.l.g.d.l.g.d.l.) que posee su plataforma móvil. ) que posee su plataforma móvil. ) que posee su plataforma móvil. ) que posee su plataforma móvil.

2: CONCEPTOS BÁSICOS

grados de libertad grados de libertad grados de libertad grados de libertad ((((g.d.l.g.d.l.g.d.l.g.d.l.) que posee su plataforma móvil. ) que posee su plataforma móvil. ) que posee su plataforma móvil. ) que posee su plataforma móvil.

Pueden tener de 2 a 6 Pueden tener de 2 a 6 Pueden tener de 2 a 6 Pueden tener de 2 a 6 g.d.l.g.d.l.g.d.l.g.d.l.

Robot de 2 Robot de 2 Robot de 2 Robot de 2 g.d.l.g.d.l.g.d.l.g.d.l., , , , BiglideBiglideBiglideBiglide. . . .

Centro de Centro de Centro de Centro de Automática y Automática y Automática y Automática y

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Page 10: Robots Paralelos, Conceptos y Aplicaciones

Robot de 3 Robot de 3 Robot de 3 Robot de 3 g.d.l.g.d.l.g.d.l.g.d.l., 3, 3, 3, 3RRRRRR.RR.RR.RR.

2: CONCEPTOS BÁSICOS

Centro de Centro de Centro de Centro de Automática y Automática y Automática y Automática y

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Page 11: Robots Paralelos, Conceptos y Aplicaciones

Robot de 3 Robot de 3 Robot de 3 Robot de 3 g.d.l.g.d.l.g.d.l.g.d.l., , , , OrthoglideOrthoglideOrthoglideOrthoglide ((((IRRCyNIRRCyNIRRCyNIRRCyN).).).).

2: CONCEPTOS BÁSICOS

Centro de Centro de Centro de Centro de Automática y Automática y Automática y Automática y

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Page 12: Robots Paralelos, Conceptos y Aplicaciones

Robots de 6 Robots de 6 Robots de 6 Robots de 6 g.d.l.g.d.l.g.d.l.g.d.l. Plataforma StewartPlataforma StewartPlataforma StewartPlataforma Stewart----GoughGoughGoughGough, , , ,

((((HydraHydraHydraHydra PowerPowerPowerPower SystemsSystemsSystemsSystems).).).).

2: CONCEPTOS BÁSICOS

((((HydraHydraHydraHydra PowerPowerPowerPower SystemsSystemsSystemsSystems).).).).

Centro de Centro de Centro de Centro de Automática y Automática y Automática y Automática y

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Page 13: Robots Paralelos, Conceptos y Aplicaciones

El modelado cinemático de robots paralelos, El modelado cinemático de robots paralelos, El modelado cinemático de robots paralelos, El modelado cinemático de robots paralelos,

3: MODELADO CINEMÁTICO

El modelado cinemático de robots paralelos, El modelado cinemático de robots paralelos, El modelado cinemático de robots paralelos, El modelado cinemático de robots paralelos, consiste en determinar las relaciones consiste en determinar las relaciones consiste en determinar las relaciones consiste en determinar las relaciones

existentes entre las existentes entre las existentes entre las existentes entre las posiciones, velocidades posiciones, velocidades posiciones, velocidades posiciones, velocidades y aceleraciones y aceleraciones y aceleraciones y aceleraciones de las de las de las de las articulaciones articulaciones articulaciones articulaciones actuadas actuadas actuadas actuadas (los motores) y la (los motores) y la (los motores) y la (los motores) y la plataforma plataforma plataforma plataforma

móvil móvil móvil móvil (o efector final).(o efector final).(o efector final).(o efector final).

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móvil móvil móvil móvil (o efector final).(o efector final).(o efector final).(o efector final).

Page 14: Robots Paralelos, Conceptos y Aplicaciones

En el modelado están involucradas dos tipos de En el modelado están involucradas dos tipos de En el modelado están involucradas dos tipos de En el modelado están involucradas dos tipos de coordenadas: coordenadas: coordenadas: coordenadas:

3: MODELADO CINEMÁTICO

coordenadas: coordenadas: coordenadas: coordenadas: Las coordenadas articulares. Las coordenadas articulares. Las coordenadas articulares. Las coordenadas articulares. Estas están asociadas Estas están asociadas Estas están asociadas Estas están asociadas a las articulaciones actuadas. Por ejemplo la a las articulaciones actuadas. Por ejemplo la a las articulaciones actuadas. Por ejemplo la a las articulaciones actuadas. Por ejemplo la longitud de los actuadores prismáticos. longitud de los actuadores prismáticos. longitud de los actuadores prismáticos. longitud de los actuadores prismáticos. El vector de c. articulares se denota por El vector de c. articulares se denota por El vector de c. articulares se denota por El vector de c. articulares se denota por q....

Las coordenadas operaciones. Las coordenadas operaciones. Las coordenadas operaciones. Las coordenadas operaciones. Estas especifican la Estas especifican la Estas especifican la Estas especifican la posición y orientación de la plataforma móvil (o posición y orientación de la plataforma móvil (o posición y orientación de la plataforma móvil (o posición y orientación de la plataforma móvil (o

Centro de Centro de Centro de Centro de Automática y Automática y Automática y Automática y

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Las coordenadas operaciones. Las coordenadas operaciones. Las coordenadas operaciones. Las coordenadas operaciones. Estas especifican la Estas especifican la Estas especifican la Estas especifican la posición y orientación de la plataforma móvil (o posición y orientación de la plataforma móvil (o posición y orientación de la plataforma móvil (o posición y orientación de la plataforma móvil (o efector final) con respecto al marco inercial. efector final) con respecto al marco inercial. efector final) con respecto al marco inercial. efector final) con respecto al marco inercial. El vector de c. operacionales se denota por El vector de c. operacionales se denota por El vector de c. operacionales se denota por El vector de c. operacionales se denota por x....

Page 15: Robots Paralelos, Conceptos y Aplicaciones

3: MODELADO CINEMÁTICO

Modelado de posición.

Directo

Inverso

Modelado de velocidad.

( )=x f q

1( )−=q f x

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Modelado de velocidad.

A y B son las matrices Jacobianas.

At = Bq&

=

xt

ω

&

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3: MODELADO CINEMÁTICO

Modelado Inverso de Posición.

Dada la posición y orientación de la plataforma móvil obtener el valor de las coordenadas articulares.

Este problema es generalmente sencillo de resolver.

Realizando una suma de vectores (ver figura):

1( )−=q f x

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Realizando una suma de vectores (ver figura):

( )A A A B A

ab i B i i= + −r p R b a ( )A

i AB il = r

i i mq l L= −

Page 17: Robots Paralelos, Conceptos y Aplicaciones

Modelado Directo de Posición Modelado Directo de Posición Modelado Directo de Posición Modelado Directo de Posición Consiste en determinar la postura del efector final Consiste en determinar la postura del efector final Consiste en determinar la postura del efector final Consiste en determinar la postura del efector final

3: MODELADO CINEMÁTICO

Consiste en determinar la postura del efector final Consiste en determinar la postura del efector final Consiste en determinar la postura del efector final Consiste en determinar la postura del efector final dados los valores de las coordenadas articulares. dados los valores de las coordenadas articulares. dados los valores de las coordenadas articulares. dados los valores de las coordenadas articulares.

En general es un problema muy complicado. En general es un problema muy complicado. En general es un problema muy complicado. En general es un problema muy complicado.

Se han propuesto tres formas de resolver el Se han propuesto tres formas de resolver el Se han propuesto tres formas de resolver el Se han propuesto tres formas de resolver el problema: problema: problema: problema:

Centro de Centro de Centro de Centro de Automática y Automática y Automática y Automática y

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problema: problema: problema: problema: •Analíticamente Analíticamente Analíticamente Analíticamente •Utilizando sensores extraUtilizando sensores extraUtilizando sensores extraUtilizando sensores extra•Mediante métodos numéricos (algoritmo de NewtonMediante métodos numéricos (algoritmo de NewtonMediante métodos numéricos (algoritmo de NewtonMediante métodos numéricos (algoritmo de Newton----RaphsonRaphsonRaphsonRaphson) ) ) )

Page 18: Robots Paralelos, Conceptos y Aplicaciones

Modelado Cinemático de Velocidad Modelado Cinemático de Velocidad Modelado Cinemático de Velocidad Modelado Cinemático de Velocidad

3: MODELADO CINEMÁTICO

1 1 1

2 2 2

6 6 6

( )

( )

( )

T T

T T

T T

× × =

×

s b s

s b sA

s b s

M M6 6x=B I

At = Bq&

Centro de Centro de Centro de Centro de Automática y Automática y Automática y Automática y

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A

B

=

&

ωp

t

1

2

6

q

q

q

=

&

&&

M

&

q

6 6 6( )× s b s

Page 19: Robots Paralelos, Conceptos y Aplicaciones

El Modelado Dinámico consiste en determinar la El Modelado Dinámico consiste en determinar la El Modelado Dinámico consiste en determinar la El Modelado Dinámico consiste en determinar la

relación que existe entre el movimiento de la relación que existe entre el movimiento de la relación que existe entre el movimiento de la relación que existe entre el movimiento de la

4: MODELADO DINÁMICO

relación que existe entre el movimiento de la relación que existe entre el movimiento de la relación que existe entre el movimiento de la relación que existe entre el movimiento de la

plataforma móvil y la fuerza requerida en los plataforma móvil y la fuerza requerida en los plataforma móvil y la fuerza requerida en los plataforma móvil y la fuerza requerida en los

actuadores. actuadores. actuadores. actuadores.

Centro de Centro de Centro de Centro de Automática y Automática y Automática y Automática y

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Page 20: Robots Paralelos, Conceptos y Aplicaciones

5: SINGULARIDADES

Singularidades

Las configuraciones singulares de un manipulador paralelo ocurren cuando al menos una de las dos matrices Jacobianas es singular. Se tienen los siguientes casos:

Si A es singular, se dice que el manipulador está bajo una configuración singular paralela. Gana g.d.l.

Si B es singular, se dice que el manipulador está bajo una

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Si B es singular, se dice que el manipulador está bajo una configuración singular serial. Pierde g.d.l.

Si A y B son singulares.

Page 21: Robots Paralelos, Conceptos y Aplicaciones

5: SINGULARIDADES

� Configuraciones singulares del manipulador 2PRR

Centro de Centro de Centro de Centro de Automática y Automática y Automática y Automática y

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Configuraciones Singular

serial

Configuración Singulares

paralelas

Page 22: Robots Paralelos, Conceptos y Aplicaciones

� Configuraciones singulares del manipulador 3RRR

5: SINGULARIDADES

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Configuraciones Singulares

Paralelas Configuración Singular

Serial

Page 23: Robots Paralelos, Conceptos y Aplicaciones

ElElElEl espacioespacioespacioespacio dededede trabajotrabajotrabajotrabajo dededede unununun robotrobotrobotrobot eseseses lalalala zonazonazonazona deldeldeldel espacioespacioespacioespaciofísicofísicofísicofísico quequequeque puedepuedepuedepuede serserserser alcanzadaalcanzadaalcanzadaalcanzada porporporpor unununun puntopuntopuntopunto dededede susususu

6: ESPACIO DE TRABAJO

físicofísicofísicofísico quequequeque puedepuedepuedepuede serserserser alcanzadaalcanzadaalcanzadaalcanzada porporporpor unununun puntopuntopuntopunto dededede susususuórganoórganoórganoórgano terminalterminalterminalterminal.... LoLoLoLo anterioranterioranterioranterior incluyeincluyeincluyeincluye elelelel espacioespacioespacioespacio cartesianocartesianocartesianocartesianoyyyy laslaslaslas diferentesdiferentesdiferentesdiferentes formasformasformasformas dededede expresarexpresarexpresarexpresar lalalala orientaciónorientaciónorientaciónorientación ((((iiii....eeee....ángulosángulosángulosángulos dededede EulerEulerEulerEuler,,,, cuaternionescuaternionescuaternionescuaterniones,,,, etcetcetcetc....))))....

ParaParaParaPara determinardeterminardeterminardeterminar elelelel espacioespacioespacioespacio dededede trabajotrabajotrabajotrabajo sesesese debendebendebendebenconsiderarconsiderarconsiderarconsiderar laslaslaslas dimensionesdimensionesdimensionesdimensiones dededede loslosloslos eslabones,eslabones,eslabones,eslabones, loslosloslos limiteslimiteslimiteslimitesenenenen laslaslaslas articulaciones,articulaciones,articulaciones,articulaciones, yyyy loslosloslos diferentesdiferentesdiferentesdiferentes tipostipostipostipos dededede

Centro de Centro de Centro de Centro de Automática y Automática y Automática y Automática y

Robótica Robótica Robótica Robótica Héctor A. Moreno Avalos

considerarconsiderarconsiderarconsiderar laslaslaslas dimensionesdimensionesdimensionesdimensiones dededede loslosloslos eslabones,eslabones,eslabones,eslabones, loslosloslos limiteslimiteslimiteslimitesenenenen laslaslaslas articulaciones,articulaciones,articulaciones,articulaciones, yyyy loslosloslos diferentesdiferentesdiferentesdiferentes tipostipostipostipos dedededeconfiguracionesconfiguracionesconfiguracionesconfiguraciones singularessingularessingularessingulares.... Además,Además,Además,Además, sesesese debendebendebendeben considerarconsiderarconsiderarconsiderarlaslaslaslas colisionescolisionescolisionescolisiones entreentreentreentre loslosloslos eslaboneseslaboneseslaboneseslabones deldeldeldel mismomismomismomismo manipuladormanipuladormanipuladormanipulador....

Page 24: Robots Paralelos, Conceptos y Aplicaciones

Calculo del Espacio de Calculo del Espacio de Calculo del Espacio de Calculo del Espacio de

TrabajoTrabajoTrabajoTrabajo

6: ESPACIO DE TRABAJO

TrabajoTrabajoTrabajoTrabajo

El El El El método geométrico método geométrico método geométrico método geométrico

consiste en analizar consiste en analizar consiste en analizar consiste en analizar

la geometría de los la geometría de los la geometría de los la geometría de los

eslabones y el eslabones y el eslabones y el eslabones y el

movimiento relativo movimiento relativo movimiento relativo movimiento relativo

Centro de Centro de Centro de Centro de Automática y Automática y Automática y Automática y

Robótica Robótica Robótica Robótica Héctor A. Moreno Avalos

eslabones y el eslabones y el eslabones y el eslabones y el

movimiento relativo movimiento relativo movimiento relativo movimiento relativo

que las articulaciones que las articulaciones que las articulaciones que las articulaciones

permiten realizar.permiten realizar.permiten realizar.permiten realizar.

Page 25: Robots Paralelos, Conceptos y Aplicaciones

Calculo del Espacio de TrabajoCalculo del Espacio de TrabajoCalculo del Espacio de TrabajoCalculo del Espacio de TrabajoLa La La La discretizaciondiscretizaciondiscretizaciondiscretizacion del espacio del espacio del espacio del espacio de de de de trabajo trabajo trabajo trabajo consiste en definir una malla de consiste en definir una malla de consiste en definir una malla de consiste en definir una malla de

6: ESPACIO DE TRABAJO

trabajo trabajo trabajo trabajo consiste en definir una malla de consiste en definir una malla de consiste en definir una malla de consiste en definir una malla de nodos para ser explorada. Mediante un nodos para ser explorada. Mediante un nodos para ser explorada. Mediante un nodos para ser explorada. Mediante un proceso iterativo se explora cada nodo proceso iterativo se explora cada nodo proceso iterativo se explora cada nodo proceso iterativo se explora cada nodo para determinar si pertenece al espacio para determinar si pertenece al espacio para determinar si pertenece al espacio para determinar si pertenece al espacio de trabajo o no. de trabajo o no. de trabajo o no. de trabajo o no.

A través de este método se pueden A través de este método se pueden A través de este método se pueden A través de este método se pueden considerara todas las restricciones considerara todas las restricciones considerara todas las restricciones considerara todas las restricciones

Centro de Centro de Centro de Centro de Automática y Automática y Automática y Automática y

Robótica Robótica Robótica Robótica Héctor A. Moreno Avalos

considerara todas las restricciones considerara todas las restricciones considerara todas las restricciones considerara todas las restricciones posibles, como lo son los límites posibles, como lo son los límites posibles, como lo son los límites posibles, como lo son los límites articulares, la colisión entre eslabones, articulares, la colisión entre eslabones, articulares, la colisión entre eslabones, articulares, la colisión entre eslabones, y los diferentes tipos de singularidades.y los diferentes tipos de singularidades.y los diferentes tipos de singularidades.y los diferentes tipos de singularidades.

Page 26: Robots Paralelos, Conceptos y Aplicaciones

Espacio de trabajo máximo (o alcanzable). Espacio de trabajo máximo (o alcanzable). Espacio de trabajo máximo (o alcanzable). Espacio de trabajo máximo (o alcanzable). Está compuesto por todos los Está compuesto por todos los Está compuesto por todos los Está compuesto por todos los puntos en el espacio cartesiano que el efector final puede alcanzar con al puntos en el espacio cartesiano que el efector final puede alcanzar con al puntos en el espacio cartesiano que el efector final puede alcanzar con al puntos en el espacio cartesiano que el efector final puede alcanzar con al menos una orientación.menos una orientación.menos una orientación.menos una orientación.

6: ESPACIO DE TRABAJO

menos una orientación.menos una orientación.menos una orientación.menos una orientación.

Espacio de trabajo de traslación. Espacio de trabajo de traslación. Espacio de trabajo de traslación. Espacio de trabajo de traslación. Está compuesto por todos los posibles Está compuesto por todos los posibles Está compuesto por todos los posibles Está compuesto por todos los posibles puntos en el espacio cartesiano que el efector final puede alcanzar en una puntos en el espacio cartesiano que el efector final puede alcanzar en una puntos en el espacio cartesiano que el efector final puede alcanzar en una puntos en el espacio cartesiano que el efector final puede alcanzar en una orientación dada.orientación dada.orientación dada.orientación dada.

Espacio de trabajo de orientación. Espacio de trabajo de orientación. Espacio de trabajo de orientación. Espacio de trabajo de orientación. Se compone de todos las posibles Se compone de todos las posibles Se compone de todos las posibles Se compone de todos las posibles orientaciones que se pueden alcanzar para una posición fija del efector final.orientaciones que se pueden alcanzar para una posición fija del efector final.orientaciones que se pueden alcanzar para una posición fija del efector final.orientaciones que se pueden alcanzar para una posición fija del efector final.

Espacio de trabajo diestro. Espacio de trabajo diestro. Espacio de trabajo diestro. Espacio de trabajo diestro. Está compuesto por todos los puntos en el espacio Está compuesto por todos los puntos en el espacio Está compuesto por todos los puntos en el espacio Está compuesto por todos los puntos en el espacio cartesiano que pueden ser alcanzados y en los cuales se puede alcanzar cartesiano que pueden ser alcanzados y en los cuales se puede alcanzar cartesiano que pueden ser alcanzados y en los cuales se puede alcanzar cartesiano que pueden ser alcanzados y en los cuales se puede alcanzar

Centro de Centro de Centro de Centro de Automática y Automática y Automática y Automática y

Robótica Robótica Robótica Robótica Héctor A. Moreno Avalos

Espacio de trabajo diestro. Espacio de trabajo diestro. Espacio de trabajo diestro. Espacio de trabajo diestro. Está compuesto por todos los puntos en el espacio Está compuesto por todos los puntos en el espacio Está compuesto por todos los puntos en el espacio Está compuesto por todos los puntos en el espacio cartesiano que pueden ser alcanzados y en los cuales se puede alcanzar cartesiano que pueden ser alcanzados y en los cuales se puede alcanzar cartesiano que pueden ser alcanzados y en los cuales se puede alcanzar cartesiano que pueden ser alcanzados y en los cuales se puede alcanzar todas las orientaciones.todas las orientaciones.todas las orientaciones.todas las orientaciones.

Espacio de trabajo diestro y controlable. Espacio de trabajo diestro y controlable. Espacio de trabajo diestro y controlable. Espacio de trabajo diestro y controlable. Es un subconjunto del espacio de Es un subconjunto del espacio de Es un subconjunto del espacio de Es un subconjunto del espacio de trabajo diestro que no contiene configuraciones singulares.trabajo diestro que no contiene configuraciones singulares.trabajo diestro que no contiene configuraciones singulares.trabajo diestro que no contiene configuraciones singulares.

Page 27: Robots Paralelos, Conceptos y Aplicaciones

Simuladores de vuelo (CAE)Simuladores de vuelo (CAE)Simuladores de vuelo (CAE)Simuladores de vuelo (CAE)

7: APLICACIONES

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Robótica Robótica Robótica Robótica Héctor A. Moreno Avalos

Page 28: Robots Paralelos, Conceptos y Aplicaciones

Maquinado de piezas Maquinado de piezas Maquinado de piezas Maquinado de piezas ((((IngersollIngersollIngersollIngersoll))))

7: APLICACIONES

Centro de Centro de Centro de Centro de Automática y Automática y Automática y Automática y

Robótica Robótica Robótica Robótica Héctor A. Moreno Avalos

Page 29: Robots Paralelos, Conceptos y Aplicaciones

Trasporte de objetos (Trasporte de objetos (Trasporte de objetos (Trasporte de objetos (FanucFanucFanucFanuc) ) ) )

7: APLICACIONES

Centro de Centro de Centro de Centro de Automática y Automática y Automática y Automática y

Robótica Robótica Robótica Robótica Héctor A. Moreno Avalos

Page 30: Robots Paralelos, Conceptos y Aplicaciones

PosicionamientoPosicionamientoPosicionamientoPosicionamiento de de de de precisión (PI) precisión (PI) precisión (PI) precisión (PI)

7: APLICACIONES

Centro de Centro de Centro de Centro de Automática y Automática y Automática y Automática y

Robótica Robótica Robótica Robótica Héctor A. Moreno Avalos

Page 31: Robots Paralelos, Conceptos y Aplicaciones

Medicina (UPM, U. de Medicina (UPM, U. de Medicina (UPM, U. de Medicina (UPM, U. de TokyoTokyoTokyoTokyo))))

7: APLICACIONES

Centro de Centro de Centro de Centro de Automática y Automática y Automática y Automática y

Robótica Robótica Robótica Robótica Héctor A. Moreno Avalos

Page 32: Robots Paralelos, Conceptos y Aplicaciones

Dispositivos Dispositivos Dispositivos Dispositivos hapticoshapticoshapticoshapticos((((FalconFalconFalconFalcon y Dispositivo de la Universidad Miguel y Dispositivo de la Universidad Miguel y Dispositivo de la Universidad Miguel y Dispositivo de la Universidad Miguel

7: APLICACIONES

((((FalconFalconFalconFalcon y Dispositivo de la Universidad Miguel y Dispositivo de la Universidad Miguel y Dispositivo de la Universidad Miguel y Dispositivo de la Universidad Miguel

Hernández)Hernández)Hernández)Hernández)

Centro de Centro de Centro de Centro de Automática y Automática y Automática y Automática y

Robótica Robótica Robótica Robótica Héctor A. Moreno Avalos

Page 33: Robots Paralelos, Conceptos y Aplicaciones

Vertebras de un robot anguila (Vertebras de un robot anguila (Vertebras de un robot anguila (Vertebras de un robot anguila (IRRCyNIRRCyNIRRCyNIRRCyN).).).).

7: APLICACIONES

Centro de Centro de Centro de Centro de Automática y Automática y Automática y Automática y

Robótica Robótica Robótica Robótica Héctor A. Moreno Avalos

Page 34: Robots Paralelos, Conceptos y Aplicaciones

Remo I Remo I Remo I Remo I es un robot es un robot es un robot es un robot

7: APLICACIONES

Remo I Remo I Remo I Remo I es un robot es un robot es un robot es un robot

submarino con una submarino con una submarino con una submarino con una

estructura paralela que estructura paralela que estructura paralela que estructura paralela que

permite controlar la permite controlar la permite controlar la permite controlar la

posición y orientación del posición y orientación del posición y orientación del posición y orientación del

impulsor con respecto con impulsor con respecto con impulsor con respecto con impulsor con respecto con

Centro de Centro de Centro de Centro de Automática y Automática y Automática y Automática y

Robótica Robótica Robótica Robótica Héctor A. Moreno Avalos

impulsor con respecto con impulsor con respecto con impulsor con respecto con impulsor con respecto con

respecto a la cabinarespecto a la cabinarespecto a la cabinarespecto a la cabina. . . . Remo I, UPM.Remo I, UPM.Remo I, UPM.Remo I, UPM.

Page 35: Robots Paralelos, Conceptos y Aplicaciones

Ventajas:Ventajas:Ventajas:Ventajas:

-Ligereza

8: CONCLUSIONES

-Ligereza

-Rigidez

-Altas Aceleraciones

Desventajas: Desventajas: Desventajas: Desventajas:

----Espacio de trabajo pequeño

Centro de Centro de Centro de Centro de Automática y Automática y Automática y Automática y

Robótica Robótica Robótica Robótica Héctor A. Moreno Avalos

Desventajas: Desventajas: Desventajas: Desventajas:

----Espacio de trabajo pequeño

-Mayor número de eslabones y articulaciones

-Singularidades (dos tipos)

Page 36: Robots Paralelos, Conceptos y Aplicaciones

•En las ultimas décadas se han utilizado robots En las ultimas décadas se han utilizado robots En las ultimas décadas se han utilizado robots En las ultimas décadas se han utilizado robots paralelos para muy variadas aplicaciones. paralelos para muy variadas aplicaciones. paralelos para muy variadas aplicaciones. paralelos para muy variadas aplicaciones.

8: CONCLUSIONES

paralelos para muy variadas aplicaciones. paralelos para muy variadas aplicaciones. paralelos para muy variadas aplicaciones. paralelos para muy variadas aplicaciones.

•En esta presentación revisamos algunos de los En esta presentación revisamos algunos de los En esta presentación revisamos algunos de los En esta presentación revisamos algunos de los conceptos mas importantes sobre el estudio de este conceptos mas importantes sobre el estudio de este conceptos mas importantes sobre el estudio de este conceptos mas importantes sobre el estudio de este tipo de robots. tipo de robots. tipo de robots. tipo de robots.

•Actualmente los investigadores tratan de resolver Actualmente los investigadores tratan de resolver Actualmente los investigadores tratan de resolver Actualmente los investigadores tratan de resolver o encontrar mejores soluciones a los problemas de o encontrar mejores soluciones a los problemas de o encontrar mejores soluciones a los problemas de o encontrar mejores soluciones a los problemas de

Centro de Centro de Centro de Centro de Automática y Automática y Automática y Automática y

Robótica Robótica Robótica Robótica Héctor A. Moreno Avalos

Actualmente los investigadores tratan de resolver Actualmente los investigadores tratan de resolver Actualmente los investigadores tratan de resolver Actualmente los investigadores tratan de resolver o encontrar mejores soluciones a los problemas de o encontrar mejores soluciones a los problemas de o encontrar mejores soluciones a los problemas de o encontrar mejores soluciones a los problemas de planificación de trayectorias, determinación evitación planificación de trayectorias, determinación evitación planificación de trayectorias, determinación evitación planificación de trayectorias, determinación evitación de singularidades, calibración, cinemática directa, de singularidades, calibración, cinemática directa, de singularidades, calibración, cinemática directa, de singularidades, calibración, cinemática directa, control, etc. control, etc. control, etc. control, etc.