grados de libertad

¿Sabes en robótica la diferencia entre grados de libertad y grados de movilidad?

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29/07/2015

Existe alguna confusión en la literatura dedicada en robótica entre grados de libertad y grados de movilidad. Un buen tema para discusión sobre robots está en cómo se describen sus grados de libertad (GDL) o cuántos GDL se necesitan para una determinada aplicación. También se puede definir el número de grados de libertad de la tarea GDLt y se tiene que cumplir que GDL≥GDLt.

El número de coordenadas independientes necesarias para expresar la posición de todas sus partes se conoce como el número de grados de libertad del sistema.

El número de grados de libertad con que cuenta un robot determina la accesibilidad de éste y su capacidad para orientar su herramienta terminal.

Algunos autores prefieren usar el término grado de movilidad para describir esas articulaciones que dan el GDL adicional al sistema sin cambiar el GDL del elemento final.

El término grado de movilidad puede ser más descriptivo que el de grado de libertad añadido, especialmente si el elemento final no dispone de los seis GDL.

Para explorar movilidad en detalle, consideremos un robot con una sola articulación. Como puede verse en la figura siguiente, esta articulación particular actuará como una bisagra, cambiando las coordenadas X e Y (o cualquier par de coordenadas del punto final del elemento) a la vez. Sin embargo, estos cambios no son independientes; esto es, para cualquier posición X resultante obtenida por rotación del brazo, hay una sola posición Y posible. Para una longitud fija del elemento (L), las posiciones X1 e Y1 del punto final dependen del ángulo de elevación (θ) seleccionado, por ello el robot de la figura tiene un único GDL. El punto final del brazo puede considerarse como un movimiento en un arco.

Cuando se introduce un segundo ángulo en el mismo plano, se añade un segundo GDL, desde este momento hay más de una posición Y para cada posición X, y el punto final del brazo puede considerarse que se mueve en un área. Añadiendo una tercera articulación de giro en el mismo plano no se conseguirá otro GDL en la posición del punto final o TCP porque solo hay dos GDL posicionales que están en el mismo plano. Añadiendo otra articulación rotativa se conseguirá un GDL en la orientación del TCP, aunque este método no sea la mejor manera de obtener el GDL adicional porque habría interacción entre el GDL posicional y el GDL de orientación. La principal razón para añadir una tercera articulación de este tipo está en conseguir un grado de movilidad para alcanzar la posición deseada.

Categorizado en: Instalaciones y Mantenimiento

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