cinematica inversa de un robot con 18 grados de libertad

[yair_xiox]

hola, tengo un robot bioloid tipo a con un cm530 con 18 ax-12 cada uno se puede mover 300 grados y necesito saber como calcular la cinematica inversa del robot alguien sabe del tema que me pueda ayudar no importa que tan complejas salgan las ecuaciones yo se programar en matlab y las puedo resolver con este programa, y ademas yo ya vi calculo infinitesimal, calculo integral, calculo multivariado, ecuaciones diferenciales, soy muy bueno en matematicas y en fisica tambien soy muy bueno

[juaperser1]

Hechale un vistazo a la toolbox del dr. anibal ollero de la universidad de sevilla (un guru de la robotica española) para matlab, esta dedicada a la robótica y tiene muchas funciones para cinemática directa e inversa, la toolbox se llama HEMERO.

Un saludo.

[Picuino]

Es bonito el robotillo.


¿Para qué quieres calcular la cinemática inversa?

Un saludo.

[juaperser1]

La cinemática inversa es lo mas importante en un robot para su posicionamiento en el espacio, ya que teniendo un eje de coordenadas, con un punto espacial, que este dentro de su espacio de trabajo se calculan todos los ángulos que deben poseer las articulaciones del robot para llegar a esa posicion. Mientras mas grados de liberta mas soluciones, algunas imposibles y es un problema bastante complejo.

De esta manera al robot le dices posiciones y el calcula sus propios movimientos para llegar a esos puntos de esta manera se pueden trazar trayectorias y trabajos automatizados.

Es lo contrario que la cinematica directa que debes conocer, todos los ángulos de las articulaciones para saber el punto donde esta, que no tiene mucha razón de ser para el movimiento del robot. Mas bien para saber en que posición esta, pero no para darle un punto de movimiento.

Un saludo

[Picuino]

Si, lo conozco. Pero en este caso la cinemática inversa de 18 grados no da soluciones simples. Es muy complejo.

Tampoco este es un robot que necesite precisiones milimétricas. Y el controlador embarcado no puede ser muy grande ni muy potente.

Yo veo más realista manejar miembros por separado. Con 3 grados sí puedes calcular cinemática inversa.
Pero incluso en ese caso, creo que sería mejor tener una tabla aproximada de soluciones a la cinemática inversa e interpolar las soluciones intermedias.

Una solución más fácil suele ser plantear la cinemática directa (más sencilla) y resolver la inversa por métodos numéricos.
Para la solución inicial (la semilla) se puede utilizar la tabla anterior y luego con el método de  Newton-Raphson, calculas los ángulos exactos.

Un saludo.

[Picuino]

Otra solución es resolver las ecuaciones (de forma algebráica o numérica) y diseñar un polinomio interpolador o una serie de splines que te den las soluciones.

Pero ¿Para qué necesitas esto?

Este robotillo es muy complejo. Si tiene que guardar equilibrio con los movimientos el problema ya no es cinemático, sino dinámico y la complejidad se multiplica muchísimo. Es como intentar fabricar el Honda Asimo.

Por eso creo que es importante conocer el objetivo del proyecto.

Un saludo.

[yair_xiox]

hola, lo que pasa es que quiero hacer que el robot juegue futbol camine se mueva y esquive obstaculos y estos movimientos deben ser muy precisos por eso quiero calcular la cinematica inversa

[juaperser1]

Yo veo más realista manejar miembros por separado. Con 3 grados sí puedes calcular cinemática inversa.
Pero incluso en ese caso, creo que sería mejor tener una tabla aproximada de soluciones a la cinemática inversa e interpolar las soluciones intermedias.
 

Si haces, eso estas pasando a la robótica colaborativa, en un único robot un problema mas complicado aun, ya que estas proponiendo una solución como los robot que tienen dos brazos colaborarivos, con grados de libertad redundantes, esto quiere decir que en el mismo punto coincidiran varias partes del robot, y esto lo puede romper.con el equilibrio y la dinámica no puedes tratarlos por separado, estos robot ya tienen su software implementado para vencer los problemas de dinamica programando en un alto nivel con un software.

  Este robotillo es muy complejo. Si tiene que guardar equilibrio con los movimientos el problema ya no es cinemático, sino dinámico y la complejidad se multiplica muchísimo. Es como intentar fabricar el Honda Asimo.

Estos robot prefabricados vienen con sus tarjetas de hardware y software especifico para implementar cosas como por ejemplo jugar al fútbol, cualtas competiciones de fútbol, o baile de robots y cosas así has visto? Muchos los realizan aficionados a la robotica, imagina que estos fueran como asimo, Se hacen con este tipo de robot y este tipo de software que esta muy unido a los lenguajes de alto nivel como matlab o labview.

De todas formas la cinemática no se deberá resolver para los 18 grados de libertad sera un problema en 3 partes o mas. Se debe resolver la cinemática directa de las piernas de los brazos y de la cabeza h tronco por separado.

De esta manera si el robot debe avanzar se utiliza una cinemática y cuando esta acabe si tiene que girar la cabeza, lo hará al finalizar el movimiento para que los movimientos de brazos tronco y cabeza no afecten al equilibrio, seria imposible, calcular un movimiento de los brazos cabeza y demás guardabdo el equilibrio mientras se mueve. Eso si seria asimo.

Si te fijas en los robot de fútbol y demás primero andan, luego se paran (como si se lo pensaran) se colocan y chutan, si se caen mueven los brazos para levantarse. Etc etc. Pero todo con pausas cambiando de cinemáticas.

Un saludo..

[yair_xiox]

hola ya tengo la usb2dynamixel que debo descargar para poder programar al robot con matlab, y para evitar que el robot se caiga tanto creo que solo es inicializar el giroscopio y asi el robot es mas estable y no se cae facilmente

[yair_xiox]

ese toolbox de hemero no sirve esta lleno de errores casi todos esos punto .m tienen algun error pasa lo mismo con todos los toolbox que agrego a matlab estan llenos de errores voy a tener que estudiar esas teorias y hacer mis propios programas en matlab

[juaperser1]

ese toolbox de hemero no sirve esta lleno de errores casi todos esos punto .m tienen algun error pasa lo mismo con todos los toolbox que agrego a matlab estan llenos de errores voy a tener que estudiar esas teorias y hacer mis propios programas en matlab

Esa toolbox funciona perfectamente, se usa en una empresa de investigación aeroespacial (en la que trabajaba de becario) y la utilice para crear la cinemática directa e inversa de un brazo de 6 grados de libertad, además de calcular trayectorias de trabajo con splines, todo con la toolbox

Sera mas bien que te has bajado una versión antigua, o que la toolbox no funciona bien con tu versión de matlab, no te digo que no tengan bug pero funcionar funciona.

Yo he agregado esa y la de algoritmos genéticos y no he tenido problemas de errores.

[yair_xiox]

hola, juaperser1 ya se me han ocurrido algunas mejoras para el robot, me puedes ayudar a pulirlas un poco, tienes razón con lo del sensor con acelerometro y giroscopio de 3 ejes para darle equilibrio inteligente al robot ademas son sensores muy baratos, para esquivar obstaculos le dejare el dms en el frente que mide distancias entre 10 y 80 cm y a los lados le pondre los dos sensores infrarojos para que detecte obstaculos laterales,crees que es mejor quitarle el sensor acelerometro de dos ejes que tiene que no se sabe si es acelerometro o giroscopio y reemplazarlo por el otro, leyendo me surge la idea como podría diseñarle un controlador para el movimiento en algun eje pero no se que clase de controlador   

[yair_xiox]

hola, encontre esta tarjeta y no es tan cara Tarjeta GY-80 – IMU 10DOF tiene 10 grados de libertad 3 ejes acelerometro, 3 ejes giroscopio, 3 ejes de sensor de campo magnetico
y tiene un sensor de presion barometrica le pongo un sensor solo con 3 ejes de acelerometro y giroscopio o la tarjeta con 10 grados de libertad que me aconsejas igual no es muy cara

[yair_xiox]

hola, la tarjeta es esta http://electronilab.co/tienda/tarjeta-gy-80-imu-10dof/ y encontre otra mas barata con lo mismo pero sin el sensor de presion http://electronilab.co/tienda/tarjeta-gy-85-imu-6dof-9dof/ cual de las dos seria mejor para darle un equilibrio mas inteligente al robot

[juaperser1]

hola yair_xiox, pues la diferencia entre un giroscopio y un acelerometro es de manera resulida, que uno mide aceleraciones y otro mide giros, hay mucha información por internet que te explica muy bien y de manera muy extensa el funcionamiento de este tipo de sensores.

si le cambias el que tiene solo dos ejes por un giroscopio mas acelerometro podras hacer muchas mas cosas y tener mas juego, la tarjeta que pones esta muy completa, demasiado quizás, por que por ejemplo para que necesitas medir la temperatura o la presión barométrica? creo que esta mas pensado para drones.

lo de los 10 grados de libertad a que te refieres? eso no lo he entendido, o no has puesto cual es.

para medir distancias, (de manera básica) están como bien dices los sensores infrarojos, pero estos solo detectan lo que tienen justo delante, en linea recta, es decir si le pones uno en la cabeza, y delante tiene un obstaculo un poco a la derecha se lo va a comer, estudia tambien los sensores por ultrasonidos que miden no en linea recta si no de forma cónica (parecido a como se guían los murciélagos:





para el control de equilibrio, creo que te pueden dar muchas pistas e ideas los proyectos de pendulos invertidos, o seaway, donde hacen un uso intensivo de estos sensores para guardar el equilibrio, en tu caso sera incluso mas fácil ya que le robot tiene mas equilibrio que un pendulo invertido.

te recomiendo también aunque no es importante que si compras por ejemplo 1 tarjeta que funcione por I2C pues todo lo demas tambien, y que no mezcles protocolos de SPI e I2C o rs232, que no pasa nada pero si solo tienes un bus ahorraras errores y trabajo.

un saludo