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Robótica: Sistemas Sensorial e Motor
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Cinemática
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CinemáticaRamo da dinâmica que trata os aspectos
de movimento sem considerar massa e força.
Ligações (links): partes individuais físicas (material) que formam coletivamente o corpo de um robô
Juntas: estabelecem restrições entre as ligações (graus de liberdade).
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Links e Juntas
Juntas podem ser: Revolutas: executam rotações em
torno de um eixo;Prismáticas: executam deslizamentos
num eixo.Cadeia cinemática: uma montagem
de ligações conectadas por juntas
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Mecanismos abertos e fechados
Mecanismo: quando um link é fixo (sistema global) e os outros se movem relativamente ao link fixo.
Cadeia fechada: uma cadeia cinemática com todos os links conectados através de juntas a pelo menos dois links adjacentes.
Cadeia aberta: um link pode estar conectado a apenas uma junta (end-effector).
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Graus de liberdade (DOF)
Variável de configuração: qualquer parâmetro (comprimento ou angulo) de um mecanismo (sub-restrito) que é necessário para determinar unicamente a configuração do mesmo.
Graus de liberdade: numero mínimo de variáveis de configuração necessárias para definir completamente a configuração do mecanismo.
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Relações espaciais
Representação em relação a um frame (sistema de coordenadas)
P (X,Y,Z)
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Descrição de posição
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Descrição de orientação
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Descrição de orientação
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Descrição de orientação
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Descrição de orientação
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Descrição de orientação
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Juntando posição e orientação
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Definição de um referencial
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Descrição de referencial
Entidade composta por 4 vetores que fornecem informação sobre a orientação e posição de um ponto num espaço tridimensional (poderia ser ndimentional, no caso, n+1 vetores seriam necessários).
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Vários referenciais
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Transformações e mapeamentosMapeamentos são usados para mudar a
origem de um referencial para outro.Transformação pode ser entendida como
uma função (mapeamento) que leva um objeto (ou corpo) de uma posição a outra num espaço (n-dimensional).
Podem ser lineares (obedecendo a certas regras) ou não lineares (geralmente não é possível de determinar uma regra).
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Referenciais transladados (2D)
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Referenciais transladados (3D)
AP = BP +APBorg
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Referenciais rotacionados (2D)
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Referenciais rotacionados (3D)
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Referenciais rotacionados (3D)
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Referenciais rotacionados
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Referenciais rotacionados (3D)
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Matriz de rotação em torno de X
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Exemplo
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Coordenadas Homogêneas
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Referencial genérico
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Referencial genérico
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Juntar rotação e translação
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Transformação Homogênea
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Exemplo de rotação + translação
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Exemplo: continuação
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Operadores
Mesmas formas podem ser usadas para levar um ponto de uma posição a outra no espaço considerado, ou rodar um vetor de um certo ângulo ou ainda combinar ambos
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Translação
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Operador de translação
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Operador de translação
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Operador de translação
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Translação pura
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Operador Rotacional
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Operador rotacional
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Rotação em torno de cada eixo
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Operador de rotação
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Exemplo
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Visualizando o efeito
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Operador de transformação
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Exemplo R + T
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Visualização R+T
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Invertendo a transf. homogênea
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Resumo
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Resumo (cont.)
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Transformações compostas
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Transformações compostas
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Transformações compostas
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Invertendo a tranf. composta
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Invertendo a transf.
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Equações de transformações
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Equações de transformações
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Equação de transformações
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Representação de orientações
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Ângulos de Euler e ângulos fixos
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Roll, Pitch, Yaw
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Composição
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Cinemática direta
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Cinemática direta (CONT.)
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Espaço de manipulação
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Cinemática Inversa
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Cinemática inversa (cont.)
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Cinemática inversa (cont.)
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Cinemática inversa (cont.)
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Cinemática inversa (final).
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Usando o Jacobiano
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Jacobiano (velocidade)
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Calculando o determinante
Dererminação das fronteiras interna e externa do círculo que define o espaço de manipulação (ângulo 2 = 0 ou PI).
Causa problemas de singularidade (velocidades infinitas em certas configurações)
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Cinemática inversa com Jacobiano
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Cinemática inversa (cont.)