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TALLER: TIPOS DE MOVIMIENTO Y GRADOS DE LIBERTAD
ROBÓTICA EDUCATIVA
•DEFINICIONES •TIPOS DE MOVIMIENTOS Movimiento de traslaciónMovimiento de rotación•GRADOS DE LIBERTAD •ROBOTS MANIPULADORES
CONTENIDO
DEFINICIONES
A continuación se definirán algunos conceptos y variables físicas que se usarán en esta guía [6].
Posición: es la ubicación de un cuerpo en el espacio, relativa a un sistema de referencia.
Desplazamiento: cambio de posición de una partícula en el espacio.
Velocidad: magnitud física que expresa el desplazamiento de un objeto por unidad de tiempo.
Aceleración: magnitud física que expresa el cambio de velocidad en un intervalo de tiempo.
EL MOVIMIENTO
El movimiento es el cambio de la posición de un objeto en el transcurso del tiempo. En física hay dos disciplinas que se encargan de estudiar el tema de movimiento por separado.
Por un lado está La Cinemática que estudia el movimiento de los cuerpos independientemente de las causas que lo producen y por otro lado se encuentra La Dinámica que se encarga de estudiar de las causas que provocan el movimiento.
TIPOS DE MOVIMIENTOS
Para un objeto que se mueve, se pueden distinguir al menos tres tipos de movimientos diferentes: traslación, rotación y vibración. En esta sección estudiaremos los dos primeros tipos de movimiento.
MOVIMIENTO DE TRASLACIÓN
Un cuerpo está en traslación si todos los puntos que lo componen describen la misma trayectoria que puede ser rectilínea o curvilínea.
Cada punto de un cuerpo rígido en traslación tiene la misma velocidad y aceleración. En el movimiento de traslación en una dimensión hablamos de posición lineal, velocidad lineal y aceleración lineal.
MOVIMIENTO DE ROTACIÓN
Un cuerpo está en traslación si se mueve alrededor de un eje fijo (centro de rotación) y describe una circunferencia cuyo radio es su distancia al eje.
En el movimiento de rotación en una dimensión hablamos de posición angular, velocidad angular y aceleración angular.
GRADOS DE LIBERTAD
Los grados de libertad también llamados DOF por sus siglas en ingles (degree of freedom) hacen referencia al número de movimientos independientes que se pueden realizar. En otras palabras, un grado de libertad es la capacidad de moverse a los largo de un eje (movimiento lineal) o de rotar a lo largo de un eje (movimiento rotacional). Por ejemplo, un automóvil posee 3 grados de libertad, dos de posición y uno de orientación.
ROBOTS MANIPULADORES
Los robots manipuladores, son esencialmente, brazos articulados. La estructura básica de un manipulador consiste en una serie de elementos estructurales sólidos o eslabones unidos mediante articulaciones que permiten un movimiento relativo entre cada dos eslabones consecutivos. [4][5]
Figura 1 Articulaciones y eslabones de un manipulador industrial. Imagen tomada de http://platea.pntic.mec.es/vgonzale/cyr_0708/archivos/_15/Tema_5.4.htm
Cartesiana Cilíndrica PolarFigura 2. Diferentes configuraciones de robots manipuladores industriales [4]
La estructura de un robot manipulador tiene diferentes propiedades en cuanto al espacio de trabajo y el tipo de movimiento que puede realizar. Podemos clasificarlas en: cartesiana, cilíndrica, polar y angular. Las tres primeras se pueden observar en la figura 2 y la angular en la figura 1. Para más información sobre el tema consulte las referencias [4] y [7].
Las articulaciones en robots manipuladores permiten realizar movimientos lineales y rotacionales. Ver figuras 3 y 4.
El número total de grados de libertad de un robot, dado por la suma de los grados de libertad de cada una de las articulaciones que lo componen.
Figura 3 Movimiento lineal entre dos puntos A y B. Imagen tomada de http://cfievalladolid2.net/tecno/cyr_01/robotica/sistema/morfologia.htm
Figura 4 Movimiento angular entre dos puntos A y B. Imagen tomada de http://cfievalladolid2.net/tecno/cyr_01/robotica/sistema/morfologia.htm
A los robots manipuladores se les suele llamar también brazos robóticos por la analogía con las extremidades superiores del cuerpo humano.