Laboratorio 1 generación de trayectorias
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UNIVERSIDAD CATÓLICA DE SANTA MARÍA
FACULTAD DE CIENCIAS E INGENÍERIAS FÍSICAS Y FORMALES
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA MECANICA, MECÁNICA-ELÉCTRICA Y MECATRÓNICA
[pic 1]
ROBOTICA II
AVANCE – LABORATORIO 1
GENERACIÓN DE TRAYECTORIAS
GRUPO: 02
ALUMNOS:
PERALTA CANAZA, MAURICIO
SANCA ALFEREZ ABEL SEYMON
SURCO FLORES GIAN CARLOS
DOCENTE: CUADROS MACHUCA JUAN CARLOS
AREQUIPA – PERÚ
2023
- OBJETIVOS
- Profundizar en aspectos relacionados con la generación de trayectorias. Concretamente se analizarán la interpolación de trayectorias, tanto articulares como cartesianas, del robot PUMA 560.
- Tener en cuenta en la generación de trayectorias la presencia de configuraciones singulares. Detectar y comprender las singularidades y sus efectos en el seguimiento de trayectorias.
- Resolver varios ejemplos ilustrativos del tema de generación de trayectorias.
- MARCO TEÓRICO
II.1. GENERACIÓN DE TRAYECTORIAS
Trayectorias Cartesianas y Articulares en manipuladores robóticos
La teoría de trayectorias en manipuladores robóticos se refiere al estudio y diseño de caminos que un robot debe seguir para moverse de un punto inicial a un punto final. Esta teoría es fundamental para la robótica, ya que determina cómo un robot debe moverse en el espacio para realizar tareas específicas.
Hay dos principales representaciones de trayectorias en manipuladores robóticos:
- Trayectorias Cartesianas:
Estas trayectorias se describen en el espacio cartesiano (x, y, z). Una trayectoria cartesiana define la posición y orientación deseadas del extremo del manipulador en función del tiempo. Las ventajas de usar trayectorias cartesianas incluyen:
- Intuitivas: Son más sencillas de visualizar y entender ya que se basan en el espacio de trabajo del robot.
- Independencia de la configuración del robot: No importa cómo esté construido el robot, ya que se está controlando directamente el punto final.
Sin embargo, una vez definida la trayectoria cartesiana, es necesario convertirla en una serie de posiciones articulares para que el robot la pueda seguir. Este proceso se llama cinemática inversa y puede ser complejo dependiendo de la configuración del robot.
- Trayectorias Articulares:
Estas trayectorias se definen en el espacio de las articulaciones del robot. En lugar de definir la posición y orientación del punto final en función del tiempo, se define la posición de cada una de las articulaciones. Las ventajas de usar trayectorias articulares incluyen:
- Menos complejidad en la implementación: Una vez que la trayectoria se ha planificado, se puede enviar directamente a los motores o actuadores del robot sin necesidad de realizar cálculos adicionales.
- Mejor control sobre las limitaciones del robot: Si se conocen las limitaciones de velocidad, aceleración y rango de movimiento de cada articulación, se pueden planificar trayectorias que las respeten.
La desventaja es que estas trayectorias pueden ser menos intuitivas de planificar y visualizar, ya que se está trabajando en el espacio de las articulaciones y no en el espacio cartesiano en el que se mueve el extremo del manipulador.
Ambos enfoques tienen sus méritos y desventajas, y la elección entre uno u otro dependerá de la aplicación específica y de las capacidades del robot en cuestión.
En la práctica, el proceso de planificación de trayectorias a menudo involucra combinar ambos enfoques: se planifica una trayectoria cartesiana y luego se convierte en una trayectoria articular mediante cinemática inversa. Alternativamente, se puede planificar directamente en el espacio de las articulaciones si se tienen en cuenta las limitaciones y capacidades específicas del robot.
- MATERIAL Y EQUIPO.
III.1. Una PC con SO Windows y MATLAB
III.2. Toolbox de Robótica
- PROCEDIMIENTO
Leer detenidamente el enunciado completo de la práctica, analizando la resolución de las cuestiones planteadas.
IV.1. INTRODUCCIÓN A LA HERRAMIENTA
Visualizar en la demo de Robotics Toolbox las opciones correspondientes a la generación de trayectorias, y animación, familiarizándose con las funciones disponibles y su utilización.
>>rtbdemo
- Generación de trayectorias
- Animación
IV.2. TRABAJO PRÁCTICO
IV.2.1. GENERACIÓN TRAYECTORIAS
- Definir para el robot PUMA dos posiciones articulares q1 = [1, 0, -0.3, 0.1, 0.1, 0.1] y q2 = [0, 0, -0.3, 0.1, 0.1, 0.1]. Obtener una trayectoria coordinada articular compuesta de unos 40 puntos entre q1 y q2 en un tiempo de 1 segundo. Para ello utilizar la función jtraj que genera una trayectoria con un polinomio de orden 7, que proporciona continuidad de velocidad y aceleración.
- Plotear la posición, la velocidad y la aceleración de la primera articulación en el tiempo.
- Visualizar la animación de dicha trayectoria.
[pic 2] CODIGO MATLAB |
% Avance 1 - Grupo 24 % Integrantes: % Sanca Alferez Abel Seymon % Surco Flores Gian Carlos % Limpia el espacio de trabajo y las ventanas de figura clc clear all close all % Carga el modelo del robot PUMA560 mdl_puma560; % Configuración de las posiciones inicial (q1) y final (q2) q1 = [1, 0, -0.3, 0.1, 0.1, 0.1]; q2 = [0, 0, -0.3, 0.1, 0.1, 0.1]; % Definición de los tiempos para la trayectoria t = linspace(0, 1, 40); % Genera la trayectoria interpolada entre q1 y q2 [Q, QD, QDD] = jtraj(q1, q2, t); % Creación de la figura para mostrar la posición, velocidad y aceleración figure(1) % Gráfica de la posición en el primer subplot subplot(3, 1, 1); plot(t, Q(:, 1), 'Color', [0.929, 0.694, 0.125]); xlabel('Tiempo (s)'); ylabel('Posición 1'); title('Análisis de Trayectoria del Robot PUMA560 - Grupo 24'); grid on % Gráfica de la velocidad en el segundo subplot subplot(3, 1, 2); plot(t, QD(:, 1), 'Color', [1, 0.498, 0.055]); xlabel('Tiempo (s)'); ylabel('Velocidad 1'); grid on % Gráfica de la aceleración en el tercer subplot subplot(3, 1, 3); plot(t, QDD(:, 1), 'Color', [0, 0.502, 0.149]); xlabel('Tiempo (s)'); ylabel('Aceleración 1'); grid on % Ajusta el espaciado entre los subplots spacing = 0.05; subplotPosition = get(gcf, 'Position'); subplotPosition(4) = subplotPosition(4) - spacing; set(gcf, 'Position', subplotPosition); %Simulacion figure(2) p560.plot(Q); |
[pic 3] RESULTADOS |
Análisis de la articulación 1-Puma560: [pic 4] Simulación: [pic 5] |
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