Localizacion teórica del CG
(Redirigido desde Localizacion teórica del CG - Juan)
En un resumen de la idea podemos decir que: se trata de tener conocimiento en todo momento de la posición del CG, las masas y las aceleraciones en función de las velocidades de desplazamiento relativas de las partes.
No se pretende eliminar los acelerómetros ni los compensadores de masa, sino tratar de liberar estos elementos para lo "desconocido" mientras que para los movimientos resueltos matemáticamente tener todo balanceado.
Objetivos:
- 1- Determinar la posición del CG de cada parte en coordenadas (x,y,z) ESTÁTICO
- 2- Determinar la masa de cada parte
- 3- Agrupar partes según geometría del movimiento, en el cálculo de vibraciones se llaman nudos donde se concentra masa
- 4- Hacer dibujo de la cinemática del movimiento
- 5- Determinar la posición de CG de cada parte en coordenadas (x,y,z) EN MOVIMIENTO
- 6- Asociar nudos a su posición relativa en el movimiento
- 7- Determinar velocidades y aceleraciones de los nudos
- 8- Volcar valores a una tabla de excel
- 9- Asociar a la tabla el efecto de la gravedad g y las aceleraciones para determinar fuerzas de balanceo de equilibrio y desequilibrio
- 10- ¿PODEMOS COMPENSAR EL DESEQUILIBRIO??
--Mastromec 14:58 15 mar 2008 (ARST)
En la imagen anterior participan algunas partes a modo de ejemplo: La referencia que tomé del sistema de coordenadas es en el tobillo.
Las partes son:
Lista de piezas: Elemento Nombre de pieza Cantidad Material Densidad (g/cm^3) Volumen Masa Área de superficie
ESQUELETO TIBIA 1 Aluminio 2.71 g/cm^3 73804.86 mm^3 0.20 kg 79703.73 mm^2
DEDOS 1 INOX AISI 304 8.03 g/cm^3 4282.44 mm^3 0.03 kg 6318.95 mm^2
EXTREMO TIBIA 1 SAE 1045 7.86 g/cm^3 19019.10 mm^3 0.15 kg 5933.67 mm^2
ROTULA TOBILLO 1 SAE 8620 7.84 g/cm^3 16944.41 mm^3 0.13 kg 4733.36 mm^2
PLANTA PIES 1 INOX AISI 304 8.03 g/cm^3 5727.90 mm^3 0.05 kg 8285.68 mm^2
ESQUELETO PIE 1 Aluminio 2.71 g/cm^3 38790.20 mm^3 0.11 kg 30280.87 mm^2
Piezas totales: 6
La masa total es 0.67 Kg.
El centroide es (según nuestro sistema)
X 8.69 mm Y 65.35 mm Z -0.05 mm
8.7mm por delante de la esfera y 65.4 arriba
--Mastromec 16:41 15 mar 2008 (ARST)
Una vez avanzado el proyecto en las definiciones particulares, podemos dibujar un modelo de líneas y esferas de masa proporcionales en diámetro a la masa del grupo que representa, hacer que este nuevo modelo camine y ver c+omo se comportan los esfuerzos, el peso y la direccion de las fuerzas resultantes.
Si concentramos masa en los nudos, oviamente tendremos menos distorsión del movimiento.
--Mastromec 17:12 15 mar 2008 (ARST)
Con referencia a la ubicación de las baterías, no olvidemos que en el análisis del CG representan una concentración de masa, por lo tanto deberían estar lo más cerca posible de la definición de un nudo. Es probable que la mejor ubicación sea en los brazos, que en algun momento son los que funcionan como equilibradores en la marcha, o montados sobre carritos móviles en direcciones definidas para crear "contra" aceleraciones y fuerzas de equilibrio.
--Mastromec 12:30 16 mar 2008 (ART)
VIERON ESTO?? --Mastromec 14:19 23 mar 2008 (ART)
Yo, Juan, no estoy de acuerdo en dos cosas:
- 1. Que haya baterías pequeñas desparramadas, porque vamos a necesitar bastante potencia y ninguna batería chica va a soportar la carga de los motores de locomoción. En todo caso, podría haber una batería grande única para los motores (como estuvimos hablando, justo arriba de las caderas) y podría haber alguna pequeña (o dos, si queremos simetría, para la lógica). Aunque esto último no es imprescindible. ¿Por qué no muchas baterías chicas? En parte ya respondí (potencia necesaria a parti de una fuente "grossa") y porque no se van a descargar al mismo tiempo, lo que nos causará necesidad de más detenciones por recarga.
- 2. Si hubiese baterías pequeñas, no las pondría en los brazos. ¿Por qué? Porque los brazos, si van a ser manipuladores alguna vez, deben tener mucha delicadeza de movimientos, es decir, servomotores muy sensibles y de fina operación, y el peso adicional juega en contra de esto. Uno de los problemas más importantes en los brazos robóticos es el peso propio del sistena. Pero en esto (cinemática) intervienen muchos cálculos de ingeniería que yo no sé hacer, así que te lo dejo a vos...
--Edu 19:31 23 mar 2008 (ART)
Ok me convenciste, una sola bateria ubicada en el CG tienes argumentos. Los brazos tienen que tener el menor peso posible, no baterias, correcto!.
Esto es asi, ahora creo que la diferencia de densidad en el cuerpo vamos a tener que compensarla (quizas moviendo la bateria...)
--Mastromec 19:53 23 mar 2008 (ART)
La batería podría tener posibilidades de bascular sobre un pedestal.
--Edu 20:06 23 mar 2008 (ART)
Basicamente creara un desequilibrio hacia adelante y atras, por lo que me parece que sería un carrito, con una pequeña carrera, montado sobre guia lineales y accionado por un tornillo unido a un servo, como la masa es constante, tendremos que variar el impulso con la "aceleracion" (f=m x a)
--Mastromec 20:12 23 mar 2008 (ART)
Todas estos cálculos deberán considerar la inclinación del plano donde esté apoyado el robot, intuyo. --Adrian S.A. 23:42 23 mar 2008 (ART)
Es importante incluir el plano de apoyo, que puede ser distinto al plano del pie (y a la inclinacion relativa) ya que la fuerza resultante de los movimientos incluye el peso, que es la fuerza perpendicular al suelo y proporcional a la masa.
sera otro problema saber en todo momento como estamos en relación a esta superficie...
--Mastromec 23:57 23 mar 2008 (ART)
¿no hay una alternativa al cálculo constante, indefinido, del CG?. Porque la finalidad es, sabemos, conservar el equilibrio.
Si al robot se le ocurre agarrar algo, debemos saber el peso de lo que agarra y la distancia que tiene hasta el CG original.
Si se le ocurre subir una cuesta... o bajarla, los cálculos tienen que tomar esa variable "plano de apoyo".
El hombre ( y todo bicho que camina), lógicamente, controla su CG para cualquier tarea que realice. No sacamos cuentas. Digamos que solo lo sabemos. Lo aprendimos seguramente por esa cuestión del 'prueba y error'.
Sin intención de implicar que entremos a la complicada área del círculo "aprendizaje-experiencia-error" es que me pregunto si no hay otra alternativa a los cálculos.--Adrian S.A. 00:20 24 mar 2008 (ART)
El calculo, lo mismo que nosotros cuando "crecemos" nos permite movernos armonicamente, cuando los chicos crecen por momentos son torpes hasta que vuelven a tomar conciencia del "tamaño" de su cuerpo y retornan el control hasta que crecen de nuevo, y asi, en un "PID" la pasan hasta que son adultos y controlan por completo su cuerpo.
Me parece necesario, y hasta diría fundamental el calculo sobre las partes, los movimientos posibles y la respuesta, ya que es la forma de tener elementos para responder con mas preparacion a los imprevistos.
La fisica, y el movimiento de particulas se calculan con matemática, por suerte los elementos con que contamos hacen esto mas facil, pero no inmediato.
seguramente habra que responder a las perturbaciones externas, de alguna manera, sensando todo lo que quieras, y haciendo la maquina lo mas inteligente que se pueda, pero no me parece que ademas tengamos que resolver perturbaciones INTERNAS... estas tenemos que resolverlas por un calculo lo mas aproximado que se pueda...
--Mastromec 01:11 24 mar 2008 (ART)
Si. Se ve que no hay mas de 2 alternativas.
Por ahí aparece otro Leibnitz... :)
--Adrian S.A. 01:16 24 mar 2008 (ART)
Respecto a un peso "incógnito" que agarra el robot: al momento de tomarlo podemos saber cuánto pesa y reajustar el sistema, sólo es cuestión de sensores, y esos sensores van a estar, sino el robot se va a romper en cuanto trate de levantar algo que no puede, como una pieza que parece suelta y está unida a una base o algo muy pesado.
--Edu 11:24 24 mar 2008 (ART)