Capitulo 2: Coor<strong>de</strong>nadas espaciales y transformacionesELO-377p = [ R r ] q (2.3)don<strong>de</strong>[ q′q =1⎡]= ⎢⎣q ′ xq ′ yq ′ z1⎤⎥⎦(2.4)Esta ecuación no se altera si se agrega una cuarta fila [0001] a la matriz, escribiéndolaentonces como:[ ] p1⎡ ⎤ ⎡p xp y⎢ ⎥⎣ p z ⎦ = T ⎢⎣1[ q′= T1q ′ xq ′ yq ′ z1]⎤⎥⎦(2.5)don<strong>de</strong> T es la matriz <strong>de</strong> transformación homogéneaT =[⎡]R r= ⎢0 0 0 1 ⎣e 1x e 2x e 3x r xe 1y e 2y e 3y r ye 1z e 2z e 3z r z0 0 0 1⎤⎥⎦(2.6)Esta forma 4 × 4 es invertible y, por en<strong>de</strong>, es muy útil en lo que sigue.Nótese que P pue<strong>de</strong> ser un punto variable que <strong>de</strong>scriba vértices, lados o formas <strong>de</strong>algun cuerpo o pieza manipulada por la mano.2.3. Transformaciones <strong>de</strong> coor<strong>de</strong>nadas en el espacio<strong>de</strong> trabajoLas transformaciones <strong>de</strong> coor<strong>de</strong>nadas homogéneas aparecen en los problemas directoe inverso, como se indicó antes, y ello será consi<strong>de</strong>rado más a<strong>de</strong>lante.Las operaciones y tareas <strong>de</strong> armado o ensamblado <strong>de</strong> piezas por un robot pue<strong>de</strong>nser interpretadas como una sucesión <strong>de</strong> transformaciones <strong>de</strong> coor<strong>de</strong>nadas homogéneas.En efecto, los objetivos <strong>de</strong>l movimiento usualmente son dados en base a ubicacionesespaciales y las características <strong>de</strong> las piezas a manipular son <strong>de</strong>finidas en relación acaracterísticas <strong>de</strong> otras piezas o elementos.11
Capitulo 2: Coor<strong>de</strong>nadas espaciales y transformacionesELO-377En la figura 2.2 se bosqueja una tarea <strong>de</strong> ensamblado a, b, c. En la figura se ha<strong>de</strong>finido varios sistemas <strong>de</strong> coor<strong>de</strong>nadas, centrados en O, A, B y C, como (x k , y k , z k ; k= 0, 1, 2, 3), aunque sólo se dibuja algunos <strong>de</strong> los ejes coor<strong>de</strong>nados, por claridad.Sea el problema <strong>de</strong> mover la mano (o garra con herramienta) <strong>de</strong>l manipulador alpunto p, en la pieza c. Si se conoce todas las dimensiones <strong>de</strong> las piezas a, b, c y susubicaciones y orientaciones en el espacio, se pue<strong>de</strong> <strong>de</strong>terminar la posición <strong>de</strong>l punto pen el sístema <strong>de</strong> coor<strong>de</strong>nadas (absolutas o fljas) centrado en O empleando coor<strong>de</strong>nadashomogeneas.En este problema se conoce, entonces, las coor<strong>de</strong>nadas <strong>de</strong> p en el sistema 3 centradoen C, r (3) = (x (3) , y (3) , z (3) ), y se <strong>de</strong>sea <strong>de</strong>terminar su posición r (o) = (x (o) , y (o) , z (o) )relativa al sistema O centrado en O.La posición y orientación <strong>de</strong>l sistema <strong>de</strong> coor<strong>de</strong>nadas 1 respecto al O es dada porT 01 =[R 01 r 010 0 0 1](2.7)don<strong>de</strong> T y R son matrices y r vector <strong>de</strong>finidos en la sección 2.2.Ecuaciones similares rigen para expresar los sistemas 2 respecto a 1 y 3 respectoa 2. Emp1eando sucesivamente la ecuación (2.7) se llega a que la matriz que expresa laposición y orientación <strong>de</strong>l sistema 3 respecto al O esT = T = T 01 · T 12 · T 23 (2.8)El vector que da la posición y orientación <strong>de</strong> P respecto a O es dado porr (O) = T · r (3) (2.9)don<strong>de</strong> r (O) y r (3) han sido <strong>de</strong>finidos más arriba.En forma expandida se tendría⎡⎢⎣x (O)y (O)z (O)1⎤ ⎡⎥⎦ = T · ⎢⎣x (3)y (3)z (3)1⎤⎥⎦(2.10)Si se <strong>de</strong>sea obtener r (3) a partir <strong>de</strong> r (O) se tiene, evi<strong>de</strong>ntementer (3) = T −103 · r(0) = T −123 · T−1 12 · T−1 01 · r(0) (2.11)r (3) = T 30 · r (0) = T 32 · T 21 · T 10 · r (0) (2.12)Estas relaciones pue<strong>de</strong>n ser generallzadas en la forma obvia.12