Descargar

Jacobiano del manipulador

Enviado por Nadia Villa


Partes: 1, 2

  1. Resumen
  2. Desarrollo
  3. Resultados
  4. Conclusiones
  5. Referencias bibliográficas

Resumen

En este artículo se muestra el procedimiento para hallar la velocidad total de un sistema de varios grados de libertad de un manipulador.

Palabras claves – Jacobiano Tres grados de libertad Manipulador

Desarrollo

edu.red

  • Rotación y translación

Para el siguiente manipulador se desea encontrar el punto de las pinzas teniendo en cuenta los ángulos de rotación entre el plano cero y uno y entre el plano uno y dos.

Para la solución del problema se desarrolla primero la translación.

edu.red

Para cada plano se halla las componentes de seno y coseno.

edu.red

Estas componentes son los puntos del origen del plano dos de x y y con respecto a uno.

edu.red

La ecuación general queda:

edu.red

Para la rotación utilizamos las siguientes ecuaciones:

edu.red

Esta es la ecuación general para hallar el punto del plano dos con respecto al plano uno.

  • Velocidades lineal, angular y jacobiano.

En el siguiente desarrollo teórico, permite hallar la velocidad lineal y angular de un manipulador con tres grados de libertad y la relación que existe entre las dos con el método del Jacobino.

Considérese un manipulador plano con tres articulaciones de rotación pero, en este caso, con los ejes del marco de referencia {3} en la misma dirección que los del {2}. Se desean encontrar la velocidad en el origen del sistema {3} y el jacobiano del manipulador.

Como es un manipulador de tres grados de libertad se deben hallar las velocidades angulares y lineales de los tres sistemas para hallar la velocidad resultante del manipulador por medio del Jacobiano.

Las ecuaciones empleadas son obtenidas gracias a la propagación de las velocidades.

Al estar el manipulador sobre el eje Z, entonces se utilizan las siguientes matrices de rotación para cada plano.

edu.red

En el plano tres al tener la misma rotación del plano dos se utiliza la matriz identidad.

Sabiendo que la velocidad angular del sistema i+1 es:

edu.red

La velocidad angular del sistema uno es igual a la rotación del sistema cero respecto a uno por la velocidad angular del sistema cero la cual es cero en cada una de sus de sus componentes puesto que el sistema cero es fijo; mas la derivada con respecto al tiempo de la variable articular

La velocidad lineal es cero en cada uno de sus componentes por que no hay translación.

Se halla la velocidad angular y lineal del sistema dos.

edu.red

Primero se hace el producto punto de la matriz de rotación del sistema dos por la velocidad angular del sistema uno.

edu.red

Luego este resultado lo sumamos a la derivada con respecto al tiempo de la variable articular.

edu.red

Para hallar la velocidad lineal del sistema dos se tiene en cuenta un punto que es el vector desde el origen del sistema uno al del sistema dos expresado en el sistema dos, expresado en sistema uno. Para hallar la velocidad se considera la expresión resultante de la velocidad con respecto al sistema i+1 es:

v =velocidad lineal.

Se desarrolla primero el producto cruz entre la velocidad angular y el vector que expresa la posición del origen de dos en el sistema uno.

edu.red

Entonces:

edu.red

La velocidad angular del sistema tres es igual a la del sistema dos debido a que no hay ángulo rotación del sistema tres respecto al dos.

edu.red

Haciendo el producto cruz:

edu.red

Se suma la velocidad lineal del sistema dos con el producto cruz de la matriz de rotación del sistema dos en tres con el punto

edu.red

La siguiente expresión expresa la velocidad del plano tres en el plano cero

edu.red

Resultados

En el siguiente ejercicio se pondrá en práctica cada una de las ecuaciones que se desarrollaron en la parte del desarrollo.

Se desea encontrar la velocidad en el origen y el Jacobino del manipulador, con ángulos de rotación de 35ºpara el primer plano y de 54º para el segundo, y longitudes de cada brazo de 5 y 3.

Solución:

Se plantean las matrices de rotación para cada plano del manipulador:

edu.red

Partes: 1, 2
Página siguiente