Análisis cinemático de robots manipuladores redundantes: Aplicación a los robots Kuka LWR 4+ y ABB Yumi

En este trabajo se presenta un análisis cinemático aplicado a dos manipuladores serie redundantes: el Kuka LWR 4+ y el ABB Yumi. En particular, se deriva la cinemática directa para ambos manipuladores y se resuelve el problema de la cinemática inversa. Para el Kuka LWR 4+ dicha solución se obtiene en forma analítica, mientras que para el ABB Yumi se sigue un enfoque analítico y numérico. Además, se calculan simbólicamente tanto las singularidades del Kuka LWR 4+ como las direcciones singulares asociadas a éstas. Este estudio contribuye al conocimiento cinemático de dos manipuladores redundantes de gran actualidad e interés para la comunidad robótica, y proporciona información útil para el diseño de diferentes algoritmos y leyes de control.Postprint (author's final draft

Estudo da marcha de crianças em idade escolar que transportam mochilas às costas usando cinemática

Este estudo teve como objectivo analisar a cinemática do ciclo da marcha de crianças em idade escolar, transportando mochilas às costas. Foram estudadas 4 crianças (3 do sexo masculino e 1 do sexo feminino) do 3º ano do primeiro ciclo do ensino básico (8 anos idade). Cada criança caminhou num tapete rolante a velocidades incrementais (1.11 m.s-1, 1.38 m.s -1e 1.67 m.s -1) e com diferentes cargas relativas à massa corporal (0 %, 10 % e 20 %) numa mochila escolar. Todos os procedimentos foram filmados no plano sagital e frontal e tratados com software específico para análise cinemática do movimento humano. Foi efectuada a análise cinemática de um ciclo completo, para cada carga e velocidade. Foram avaliados os parâmetros gerais do ciclo da marcha, parâmetros de cinemática angular, assim como, parâmetros de cinemática linear. Como principais conclusões deste estudo pode-se afirmar que de 0 % para 10 % de carga os parâmetros seguem uma tendência e para cargas superiores a 10 % e com marcha mais rápida essa tendência não se mantém. Será portanto espectável que o valor de carga máxima a transportar na mochila esteja entre 10 e 20 % da massa corporal

Control espacial de un dedo antropomorfo

Los problemas de la cinemática inversa de manipuladores redundantes han sido investigados desde hace muchos años. La cinemática inversa es computacionalmente complicada y puede traer retardos significativos en el control en tiempo real. Para un robot redundante, cálculos adicionales son requeridos para la solución de la cinemática inversa a través de esquemas de optimización. Recientemente, las redes neuronales han sido ampliamente usadas en el control de robots, debido a que son rápidas, toleran fallos y son capaces de aprender. Basado en el hecho que los humanos no calculan exactamente la cinemática inversa, pero pueden hacer posicionamientos precisos de forma heurística, nosotros desarrollamos un mapeo de la cinemática inversa a través de una red neuronal difusa. La implementación del esquema propuesto ha demostrado que es factible que cuando existen los casos de redundancia y no redundancia, sea muy eficientemente computacional. El algoritmo presentado realiza las transformaciones espaciomotoras y las motoras-espacial. Simulaciones sobre un dedo antropomorfo se llevaron a acabo para evaluar el desarrollo de la red neurodifusa.Se agradece el apoyo recibido por los miembros del grupo de investigación de Neurotecnología, Control y Robótica (NEUROCOR) del departamento de Ingeniería de Sistemas y Automática de la Universidad Politécnica de Cartagena. Este trabajo fue financiado en parte por la CICYT-TIC99- 0446-C02-01, y por el proyecto PALOMA -IST- 2001-33073- de Investigación Básica

Validación experimental de un modelo de músculo activado de forma artificial

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Bioenergética, biomecánica y antropometría como determinantes del rendimiento en natación: revisión. Bioenergetics, biomechanics, and anthropometry as determinants of swimming performance: review

El rendimiento en natación es todavía un tema intrigante en ciencias del deporte. El objetivo de este artículo fue actualizar la literatura científica sobre las relaciones entre el rendimiento, bioenergética, biomecánica y antropometría en natación competitiva. Algunos de los aspectosmás interesantes y recientes se examinaron en esta revisión: (a) las relaciones entre bioenergética (coste energético de natación) y cinemática del centro de gravedad (velocidad media de nado), cinética del nadador (torque subacuático), cinemática segmentaria (longitud y frecuenciade brazada) y antropometría (ej.: masa corporal o altura), (b) las relaciones entre el rendimiento de natación (tiempo y velocidad) y bioenergética (coste energético de natación,concentración de lactato sanguíneo, consumo de oxígeno y frecuencia cardiaca), antropometría (ej.: envergadura del brazo), cinética del nadador (ej.: salto con contramovimiento o producciónde potencia mecánica) y cinemática segmentaria (longitud y frecuencia de brazada, índice de brazada e índice de coordinación)

Cinemática e dinâmica das cames

As cames ou ressaltos (ou ainda excêntricos) são acessórios mecânicos destinados a transformar rotações em movimentos rectilíneos, ou mesmo noutras rotações de amplitude geralmente limitada. As suas aplicações são bastante conhecidas sobretudo na indústria automóvel, com incidência nos motores a 4 tempos, onde as válvulas de admissão e escape são comandadas por excêntricos ou cames. Esta monografia descreve os princípios cinemáticos e dinâmicos do funcionamento das cames

A robust optimization hybrid algorithm for solving the direct kinematics of the general Gough-Stewart platform

El problema de cinemática directa para los robots paralelos se puede enunciar como sigue: dado un conjunto de valores de las variables articulares, se deben encontrar los valores correspondientes en las variables cartesianas, es decir, la posición y orientación del órgano terminal. En muchas ocasiones, el problema de cinemática directa requiere la resolución de un sistema de ecuaciones no-lineales. Los métodos más eficientes para resolver problemas de este tipo suponen convexidad de una función de costo cuyo mínimo es la solución del sistema. La capacidad de tales métodos de optimización para encontrar una solución adecuada depende fuertemente del punto inicial. Un problema bien conocido es la selección de tal punto inicial, el cual requiere información a priori sobre una vecindad convexa donde se encuentra la solución. Este artículo propone un método eficiente para seleccionar y generar el punto inicial basado en aprendizaje probabilístico. El método evita eficientemente los mínimos locales, sin necesidad de intervención humana o información a priori, lo cual lo hace más robusto si se compara con el método Dogleg u otro método de minimización local basado en gradiente. Con el propósito de mostrar el desempeño del método híbrido, se presentan experimentos y su discusión correspondiente. La propuesta se puede extender a otras estructuras con cadenas cinemáticas cerradas, o a la solución en general de sistemas de ecuaciones no-lineales, y por supuesto, para problemas de optimización no-lineales.The direct kinematics problem for parallel robots can be stated as follows: given values of the joint variables, the corresponding Cartesian variable values, the pose of the end-effector, must be found. Most of the times the direct kinematics problem involves the solution of a system of non-linear equations. The most efficient methods to solve such kind of equations assume convexity in a cost function which minimum is the solution of the non-linear system. In consequence, the capacity of such methods depends on the knowledge about an starting point which neighboring region is convex, hence the method can find the global minimum. This article propose a method based on probabilistic learning about an adequate starting point for the Dogleg method which assumes local convexity of the function. The proposed method efficiently avoids the local minima, without need of human intervention or apriori knowledge, thus it shows a more robust performance than the simple Dogleg method or other gradient based methods. To demonstrate the performance of the proposed hybrid method, numerical experiments and the respective discussion are presented. The proposal can be extended to other structures of closed-kinematics chains, to the general solution of systems of non-linear equations, and to the minimization of non-linear functions.Peer Reviewe

Diseño e implementación de una plataforma robótica tipo delta

El objetivo principal de esta investigación es diseñar e implementar un prototipo de un robot Delta, solucionando los problemas de espacio de trabajo reducido y gran número de singularidades, optimizando las dimensiones de sus eslabones para maximizar su espacio de trabajo y su destreza. Adicionalmente, se desarrollan los modelos cinemáticos directo e inverso y se implementan en una interfaz gráfica de usuario para controlar los movimientos del robot desde un computador.Pregrad

Efectos del rango de dorsiflexión del tobillo y las asimetrías de fuerza en la musculatura intrínseca del tobillo sobre la cinética de la cadera en la carrera

Introducción: Correr es una de las actividades físicas más populares a nivel internacional, debido a su bajo costo, accesibilidad y autonomía con la que puede ser practicada. Desde una perspectiva de salud pública, su ejecución puede ser un estilo de vida y una “medicina” rentable mediante la cual se mejora la salud y se aumenta la longevidad (Lee DC et al, 2017). La mayor práctica de esta actividad está inevitablemente asociada a una mayor incidencia lesiva, fundamentalmente relacionada con una incorrecta ejecución de la técnica de carrera y una anatomía que no está predispuesta para realizar este tipo de movimientos, nos encontramos con una situación no saludable debido a que con frecuencia desencadena en lesiones (Ceyssens et al, 2019). Objetivo: el objetivo de esta investigación es analizar durante la carrera a diferentes velocidades, la relación existente entre la musculatura intrínseca del tobillo y el grado de dorsiflexión del tobillo, con la cinemática de la pelvis. Variables: variables del estudio: grados de dorsiflexión del tobillo, fuerza de flexión del tobillo, fuerza de extensión del tobillo, y cinemática de la cadera: desplazamiento vertical de la pelvis, inclinación de la pelvis, oblicuidad de la pelvis, y rotación de la pelvis. Resultados: las variables del estudio afectan a la cinemática de la carrera, en el caso de la dorsiflexión del tobillo, a mayor grado aumenta el desplazamiento de la pelvis y disminuye la rotación de la pelvis (r2>0.3, p-value 0.3, p-value 0.3, p-value <0.001). Conclusión: hay relaciones entre valores relacionadas con la musculatura intrínseca del tobillo y su rango de movimiento con la cinemática de la pelvis.Universidad de Sevilla.Grado en Ciencias de la Actividad Física y del Deport