Estructura Funcional y Tipos de Robots: Claves para Comprender su Movimiento

Estructura Funcional:

Una articulación está compuesta por un motor, un sensor y una transmisión mecánica. Algunas llevan freno mecánico para mantener la posición o para emergencias.

Grados de Movilidad (GDM):

Número de elementos que se pueden mover de forma independiente. Coincide con el número de motores.

Grados de Libertad (GDL):

Número de variables de posición independientes en relación a un sistema de coordenadas fijo. Los sentidos se rigen por la regla de la mano derecha.

Actuadores:

Los actuadores generan el movimiento de los elementos del robot. La mayoría de los actuadores simples controlan únicamente 1 grado de movilidad (izq-der, arriba-abajo). Un cuerpo libre en el espacio, en general, se representa mediante 6 variables de estado: 3 de traslación (x, y, z) y 3 de orientación.

Holonomía y Redundancia:

Cuando el número de GDM es igual al número de variables de estado, el robot es holónomo. Si el número es menor, el robot es no-holónomo. Si el número es mayor, es redundante. Ejemplo: un brazo humano. Un robot no-holónomo posee ligaduras, que típicamente se deben a un contacto de un elemento con el mundo. Normalmente, un robot móvil tiene ligaduras: la condición de rodadura ideal de las ruedas en contacto con el suelo (no pueden patinar). Ciertos robots móviles son omnidireccionales: en la práctica son holónomos.

Prismático:

• No tiene cinemática redundante.
• Cinemática inversa trivial.
• Menos deformación mecánica.
• Más pesada.
• Puede tener elementos de mayor longitud.
• Mayor precisión.
• No pierde resolución con longitud.
• Dinamica simple (inercia constante, gravedad, no existen fuerzas centrífugas ni de Coriolis).
• Mayor longitud de los elementos para conseguir la misma área de trabajo.
• Más cara.
• 3 GDL como máximo.

Revolución:

• Tiene cinemática redundante.
• Cinemática inversa no trivial.
• Más deformación mecánica, más ligera.
• Elementos de menor longitud.
• Menor precisión.
• Pierde resolución con longitud.
• Dinamica compleja (inercia variable dependiente del momento de inercia, gravedad variable, existen fuerzas centrífugas y de Coriolis).
• Menor longitud de los elementos para conseguir la misma área de trabajo.
• Más barata.
• 6 GDL como máximo.

Tipos de Robot:

• Robot articulado
• Robot esférico
• Robot cilíndrico
• SCARA
• Cartesiano
• Robot paralelo