APLICACIÓN SOFTWARE PARA UN BRAZO ROBÓTICO USANDO UN MODELO GEOMETRICO BASADO EN EL ALGEBRA DE CUATERNIOS

APLICACIÓN SOFTWARE PARA UN BRAZO ROBÓTICO USANDO UN MODELO GEOMETRICO BASADO EN EL ALGEBRA DE CUATERNIOS

MAURICIO TARAZONA ALVAREZ

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER

FACULTAD DE CIENCIAS FISICO-MECANICAS

ESCUELA DE INGENIERIA DE SISTEMAS

BUCARAMANGA

2002

APLICACIÓN SOFTWARE PARA UN BRAZO ROBÓTICO USANDO UN MODELO GEOMETRICO BASADO EN EL ALGEBRA DE CUATERNIOS

MAURICIO TARAZONA ALVAREZ

Trabajo de investigación para optar al título de

Magíster en Ingeniería de Sistemas

Director

EDGAR BARRIOS URUEÑA

Ingeniero Electricista

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER

FACULTAD DE CIENCIAS FISICO-MECANICAS

ESCUELA DE INGENIERIA DE SISTEMAS

BUCARAMANGA

2002

Nota de aceptación

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Presidente del Jurado

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Jurado

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Jurado

Bucaramanga, 28 de Julio de 2002

A alguien.

CONTENIDO

pág.

1        INTRODUCCION        

1.1        estado del arte en la robótica        

1.2        objetivos        

2        MODELAMIENTO GEOMÉTRICO DE ROBOTS        

2.1        INTRODUCCIÓN        

2.2        ESTRUCTURA DE ROBOTS        

2.3        REPRESENTACIONES GEOMÉTRICAS        

LISTA DE TABLAS

Pág.

LISTA DE FIGURAS

Pág.

LISTA DE SIMBOLOS

Pág.

LISTA DE ANEXOS

Pág.

GLOSARIO

ACOPLE:  pieza mecánica que une dos partes de funciones diferentes a las ya conicoda en el mercado de las pulgas.

ANTISOCIAL:  osea yo, diceses de aquel individuo...

1. INTRODUCCION

1. ESTADO DEL ARTE EN LA ROBÓTICA

La palabra robot fue usada por primera vez en 1921 en una obra denominada “Rossum’s Universal Robot” (R.U.R.), obra escrita por el checo Karen Capek (1890 – 1938). Esta palabra tiene sus orígenes en la palabra robota que significa trabajo realizado de manera forzada.

Isaac Asimov (1920 – 1992) fue quien mas popularizo la palabra robot usándola en su novela de ciencia ficción “Robots e Imperio” publicada en 1985.  Asimov publicó las cuatro leyes de la robótica que son:

1. Un robot no puede perjudicar un ser humano o por falta de acción que un humano sufra daño.
2. Un robot siempre debe obedecer a los humanos, a menos que entre en conflicto con la primera ley.
3. Un robot debe proteger su propia existencia, a menos que este entre en conflicto con la primera o segunda ley.
4. Un robot no puede lastimar a la humanidad o que por falta de acción la humanidad sufra daño.

A Asimov se le atribuye el termino “robotics” traducido al español como robótica, la cual la uso interminablemente en sus obras de ciencia ficción.

En el año de 1948 R. C.  Goertz creo el primer telemanipulador para manejar sustancias radioactivas. En 1954 coloco a sus telemanipuladore servocontroladores eléctricos sustituyendo la transmisión mecánica por eléctrica.

Aunque el británico C. W. Kenward patento el primer robot, este mismo año George C. Devol patento un robot el cual fue la base para la construcción de los robots industriales modernos.  Devol se unió a Joseph F. Engelberg y crearon la primera empresa de construcción de robots conocida con el nombre de UNIMATION y crearon el robot “Unimate”  que luego fue llevado por Endelberg al Japón en cuyo pais motivo a la creación de la primera asociación de robótica (JICA) Asociación  de Robótica Industrial de Japón.

Los robots los podemos clasificar de dos maneras, primero por tipo, según la funcionalidad del mismo; segundo, por la generación según el avance tecnológico que posea dado un entorno o espacio de trabajo.

1. Por tipo de robots:

1. Tipo A,  Manipuladores controlados manualmente.
2.  Tipo B,   Manipulador automático. Control de movimiento mediante fines de carrera. Controlados por PLC (Controlador Lógico Programable).
3. Tipo C, Robot programable con trayectoria continua o punto a punto. No posee interacción con su entorno.
4. Tipo D, Es el robot “Inteligente” capaz de interactuar con su entorno y modificar sus trayectorias según sean las respuestas que su entorno emita.

1. Según la generación de robots, los podemos clasificar así:

1. Primera Generación, Las tareas se repiten y son programados, no poseen ninguna interacción con el entorno.
2. Segunda Generación. Existe interacción con el entorno, y adopta su trayectoria como respuesta a los estímulos recibidos por el entorno.
3. Tercera Generación. Existe completa interacción con el entorno, su programación se hace en lenguaje natural y es capaz de planificar sus labores o funciones.

Hoy día tenemos robots tan avanzados como el desarrollado por el Centro de Investigaciones de Inteligencia Artificial (I.A.), en el cual construyeron a COG. Este es un robot que “aprende” de su experiencia al interactuar con su medio. Aunque este robot se construyo con fines de investigación en I.A., posee los mas avanzados desarrollos en sensores y materiales de construcción, así como también sus programas que controlan los movimientos del mismo.

Otro robot destacable por su avanzado desarrollo es el construido por corporación HONDA, el cual tiene una apariencia humanoide y puede por si mismo recorrer pasillos sin chocarse, abrir y atravesar puertas, arrastrar carros de supermercados, usar herramientas, bajar y subir escaleras. Este también posee avanzados sistemas sensoriales que le dan la información necesaria para su toma de decisiones en las acciones que necesite desempeñar.

1. OBJETIVOS

El objetivo principal de este trabajo de investigación es el de construir una aplicación software que aplique los conceptos del álgebra de cuaternios descubiertos por William R. Hamilton como herramienta matemática para resolver los problemas de localización de un efector final en un robot.  Para este propósito se hizo necesario establecer algunos objetivos secundarios los cuales se resumen a continuación.

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