sistemas de locomoción móviles

Sistemas de Locomocin de robots mvilesAutomatizacin y Robtica Industrial 5 Ing Industrial

Consideraciones de diseo Maniobrabilidad Controlabilidad Traccin Capacidad de subir pendientes Estabilidad Eficiencia Mantenimiento Impacto ambiental Consideraciones de NavegabilidadAutomatizacin y Robtica Industrial 5 Ing Industrial

Tipos de LocomocinCon ruedas/cintas de deslizamiento Diferencial Sncrona Triciclo Ackerman Omnidireccionales Otras Con patas OtrosAutomatizacin y Robtica Industrial 5 Ing Industrial

Algunos conceptos previosRueda motriz: La que proporciona fuerza de traccin al robot Rueda directriz: Ruedas de direccionamiento de orientacin controlable. Ruedas fijas: Slo giran en torno a su eje sin traccin motriz. Ruedas locas o ruedas de castor. Ruedas orientables no controladas.Automatizacin y Robtica Industrial 5 Ing Industrial

Algunos conceptos previosRueda Fija Rueda orientable centrada

Rueda orientable descentrada(Rueda de Castor)

Ruedas Suecas: Ruedasomnidireccionales

Automatizacin y Robtica Industrial 5 Ing Industrial

Algunos conceptos previos Centro instantneo de Rotacin (CIR) o centro instantneo de curvatura (CIC): El punto de interseccin de todos los ejes de las ruedas


Algunos conceptos previos Restricciones no holnomas

Qu significa?El robot puede moverse instantneamente adelante o atrs pero no lateralmente por el deslizamiento de las ruedas


Algunos conceptos previos Restricciones no holnomasMATEMTICAMENTE

R. Holnoma no depende de

R. No Holnoma depende de y no es integrable

NO INTEGRABLEAutomatizacin y Robtica Industrial 5 Ing Industrial

Locomocin diferencial

No hay ruedas directrices. El cambio de direccin se realiza modificando la velocidad relativa de las ruedas a Izquierda y DerechaAutomatizacin y Robtica Industrial 5 Ing Industrial

Locomocin diferencialVentajas: Sistema Barato Fcil de implementar Diseo simple Inconvenientes: Difcil de controlar Requiere control de precisin para trayectorias rectas


Problemas con locomocin diferencial:Deformacin de neumticos

El cambio de dimetro de las ruedas distorsiona el control de direccin del vehculoAutomatizacin y Robtica Industrial 5 Ing Industrial

Locomocin sncrona (Synchro Drive)Ventajas: Motores separados para traslacin y rotacin simplifican el control El control en lnea recta est garantizado mecnicamente Restricciones holnomas Inconvenientes: Diseo complejo y difcil implementacinAutomatizacin y Robtica Industrial 5 Ing Industrial

Triciclo

Ventajas: No hay deslizamiento

Inconvenientes: Se requiere guiado no holonmo


Locomocin Ackerman

Ventajas: Fcil de implementar Un sistema simple de 4 barras controla la direccin

Desventajas: Restricciones no holonmas


Otros sistemas: Omniwheels Diseos complejos que permiten mayor libertad de movimiento que los sistemas de ruedas clsicos Ej : Ruedas Suecas


Omni Wheels

Ventajas: Permiten Movimientos complicados (reducen restricciones cinemticas)

Ruedas Suecas

Inconvenientes: El movimiento en lnea recta no est garantizado por restricciones mecnicas: Es necesario control Implementacin ComplicadaAutomatizacin y Robtica Industrial 5 Ing Industrial

Locomocin por cintas de deslizamientoVentajas: Sistema simple de controlar Inconvenientes: Deslizamiento conduce a resultados pobres en odometra No se dispone de modelo preciso de giro Consume mucha potencia para girar.Automatizacin y Robtica Industrial 5 Ing Industrial

Robots con patasVentajas: Pueden moverse por cualquier terreno que un ser humano pueda (Ej : suben escaleras) Inconvenientes: Muchos grados de libertad Difcil de controlar Mantener la estabilidad es complicado. Consumen mucha energa Son mejores las patas que las ruedas?Automatizacin y Robtica Industrial 5 Ing Industrial

Cinemtica de Robots Mviles La cinemtica de un robot mvil describe la evolucin de la posicin/orientacin del mismo en funcin de las variables de actuacin. Se desarrollar nicamente para robots con ruedas

Hiptesis: El Robot se mueve sobre una superficie plana Los ejes de guiado son perpendiculares al suelo Rodadura pura (No hay deslizamiento) Robot como slido rgido (no hay flexin) Las trayectorias se pueden aproximar como arcos de circunferencia entre dos periods de muestre consecutivosAutomatizacin y Robtica Industrial 5 Ing Industrial

Cinemtica de Robots MvilesModelo bsico del monociclo:

Velocidad lineal vehculo En coordenadas locales

Velocidad angular vehculo


Cinemtica de Robots MvilesModelo bsico del monociclo:El cambio de posicin en coordenadas globales se obtebdr aplicando una rotacin pura

Suponiendo

O equivalentementeAutomatizacin y Robtica Industrial 5 Ing Industrial

Cinemtica de Robots MvilesModelo bsico del monociclo:Pasando al lmite podemos obtener el modelo cinemtico diferencial como Evolucin de la posicin y orientacin del monociclo en funcin de su velocidad lineal y angular de guiado (variables de actuacin)


Cinemtica de Robots MvilesModelo cinemtico JacobianoEn general la cinemtica de un robot mvil puede expresarse

Coordenadas generalizadas Variables de actuacin Matriz JacobianaEj: Para el monociclo

con


Cinemtica de Robots MvilesModelo cinemtico inverso (Jacobiano)Permite obtener las variables de actuacin necesarias para seguir una determinada trayectoria. Si partimos del modelo Jacobiano podemos obtener el modelo inverso como: Ej: Para el monociclo con


Cinemtica de Robots MvilesModelos cinemticos de algunas configuracionesa) Locomocin Sncrona Las ruedas se mueven sincrnicamente en velocidad y orientacin por lo que el modelo es idntico al del monociclo


Cinemtica de Robots MvilesModelos cinemticos de algunas configuracionesb) Locomocin Diferencial El modelo se reduce al del monociclo con


Cinemtica de Robots MvilesModelos cinemticos de algunas configuracionesc) Triciclo/Bicicleta El modelo se reduce al del monociclo con

Y el cambio de orientacin del vehculo


Cinemtica de Robots MvilesModelos cinemticos de algunas configuracionesd) Ackerman El modelo se reduce al del triciclo con

Y para la rueda directriz

o


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