Robótica: Sistemas Sensorial e Motor

Apresentação em tema: "Robótica: Sistemas Sensorial e Motor"— Transcrição da apresentação:

1 Robótica: Sistemas Sensorial e Motor
Luiz M. G. Gonçalves

2 Cinemática

3 Cinemática Ramo da dinâmica que trata os aspectos de movimento sem considerar massa e força. Ligações (links): partes individuais físicas (material) que formam coletivamente o corpo de um robô Juntas: estabelecem restrições entre as ligações (graus de liberdade).

4 Links e Juntas Juntas podem ser:
Revolutas: executam rotações em torno de um eixo; Prismáticas: executam deslizamentos num eixo. Cadeia cinemática: uma montagem de ligações conectadas por juntas

5 Mecanismos abertos e fechados
Mecanismo: quando um link é fixo (sistema global) e os outros se movem relativamente ao link fixo. Cadeia fechada: uma cadeia cinemática com todos os links conectados através de juntas a pelo menos dois links adjacentes. Cadeia aberta: um link pode estar conectado a apenas uma junta (end-effector).

6 Graus de liberdade (DOF)
Variável de configuração: qualquer parâmetro (comprimento ou angulo) de um mecanismo (sub-restrito) que é necessário para determinar unicamente a configuração do mesmo. Graus de liberdade: numero mínimo de variáveis de configuração necessárias para definir completamente a configuração do mecanismo.

7 Relações espaciais Representação em relação a um frame (sistema de coordenadas) P (X,Y,Z)

8 Descrição de posição

9 Descrição de orientação

10 Descrição de orientação

11 Descrição de orientação

12 Descrição de orientação

13 Descrição de orientação

14 Juntando posição e orientação

15 Definição de um referencial

16 Descrição de referencial
Entidade composta por 4 vetores que fornecem informação sobre a orientação e posição de um ponto num espaço tridimensional (poderia ser ndimentional, no caso, n+1 vetores seriam necessários).

17 Vários referenciais

18 Transformações e mapeamentos
Mapeamentos são usados para mudar a origem de um referencial para outro. Transformação pode ser entendida como uma função (mapeamento) que leva um objeto (ou corpo) de uma posição a outra num espaço (n-dimensional). Podem ser lineares (obedecendo a certas regras) ou não lineares (geralmente não é possível de determinar uma regra).

19 Referenciais transladados (2D)

20 Referenciais transladados (3D)
AP = BP +APBorg

21 Referenciais rotacionados (2D)

22 Referenciais rotacionados (3D)

23 Referenciais rotacionados (3D)

24 Referenciais rotacionados

25 Referenciais rotacionados (3D)

26 Matriz de rotação em torno de X

27 Exemplo

28 Coordenadas Homogêneas

29 Referencial genérico

30 Referencial genérico

31 Juntar rotação e translação

32 Transformação Homogênea

33 Exemplo de rotação + translação

34 Exemplo: continuação

35 Operadores Mesmas formas podem ser usadas para levar um ponto de uma posição a outra no espaço considerado, ou rodar um vetor de um certo ângulo ou ainda combinar ambos

36 Translação

37 Operador de translação

38 Operador de translação

39 Operador de translação

40 Translação pura

41 Operador Rotacional

42 Operador rotacional

43 Rotação em torno de cada eixo

44 Operador de rotação

45 Exemplo

46 Visualizando o efeito

47 Operador de transformação

48 Exemplo R + T

49 Visualização R+T

50 Invertendo a transf. homogênea

51 Resumo

52 Resumo (cont.)

53 Transformações compostas

54 Transformações compostas

55 Transformações compostas

56 Invertendo a tranf. composta

57 Invertendo a transf.

58 Equações de transformações

59 Equações de transformações

60 Equação de transformações

61 Representação de orientações

62 Ângulos de Euler e ângulos fixos

63 Roll, Pitch, Yaw

64 Composição

65 Cinemática direta

66 Cinemática direta (CONT.)

67 Espaço de manipulação

68 Cinemática Inversa

69 Cinemática inversa (cont.)

70 Cinemática inversa (cont.)

71 Cinemática inversa (cont.)

72 Cinemática inversa (final).

73 Usando o Jacobiano

74 Jacobiano (velocidade)

75 Calculando o determinante
Dererminação das fronteiras interna e externa do círculo que define o espaço de manipulação (ângulo 2 = 0 ou PI). Causa problemas de singularidade (velocidades infinitas em certas configurações)

76 Cinemática inversa com Jacobiano

77 Cinemática inversa (cont.)