2.1.4.-TRANSFORMACIÒN HOMOGENEA.Una extensa parte del estudio de la cinemática trata de establecer la relación que existeentre un sistema de coordenadas y otro marco de referencia. La relación que existe entreambos sistemas se llama transformación homogénea, la cual involucra a la geometría entres dimensiones, por lo tanto, este esquema permite analizar las operaciones de rotaciónde un sistema de coordenadas a otro, así como las operaciones de translación en la quese conocen las coordenadas de un vector que se desplaza en algunos de los tres ejes delmarco de referencia.ROTACIÓNSi se tiene un marco de referencia fijo X 0 ,Y Q ,Z 0 y otro X X ,Y X ,Z X , que está rotado un ángulo6 con respecto al primero como se muestra en la siguiente figura.FIG. 13 .-Rotación de un sistema de coordenadas alrededor de eje Z 0La rotación del marco X X ,Y X ,Z X , está hecho tomando como base el eje Z 0 , por lo tanto,cualquier vector representando en el eje Z x , tendrá el mismo componente en el eje Z 0 ;esto no sucede para los ejes X 1 y Y 1 , para poder representar un vector que se encuentraen el marco X 1 , Y 1 , Z 1 , en el marco X Q ,Y 0 Z 0 . Es necesario hacer una transformación decoordenadas, y el procedimiento es el siguiente:Se busca la proyección del vector unitario i 1 , (del eje X 1 ), en i 0 (del eje X 0 ), el valor de estaproyección es cosθ. Posteriormente se busca la proyección de j 1 , en el mismo i 0 y k 1 , conel mismo procedimiento entonces se tiene que la proyección de j 1 , en i 0 es igual a -senθ yla proyección k 1 i 0 es 0.Con estos resultados se obtiene los tres primeros elementos de la matriz detransformación la cual tiene la siguiente estructura:Como se dijo:22
El paso siguiente es encontrar las proyecciones restantes, las cuales son:Finalmente la matriz de transformación resulta:Como conclusión de lo anterior, se puede decir de la matriz R lo siguiente:• Es útil para conocer la orientación de un vector, que está vinculado a un marco dereferencia en otro marco de referencia.• El marco de referencia dos está rotado 9 radianes con respecto al marco de referenciauno, tomando como pivote el eje Z.• El marco de referencia uno es denominado marco fijo y el dos es variable con respectoal primero.Cada eslabón de un robot manipulador se considera idealmente rígido, con una longitudconocida, de esta forma el motor o los motores que mueven a cada eslabón harán que elrobot manipulador tenga una dirección y sentido, por lo tanto, cada una de lasarticulaciones puede ser representada en forma vectorial.La transformación de rotación R l 0 es la matriz de transformación asociada a cada eslabónen otro marco de referencia rotado 0 radiantes, es decir, es la representación del eslabónuno (sistema de referencia uno), respecto al sistema (base) del eslabón cero.La situación anterior resuelve parcialmente el problema de representar un vector (laposición y orientación de un eslabón) en un marco de referencia rotado un ángulo 6xm ejecon respecto al otro, sin embargo, la cinemática en un robot manipulador, por ser en unespacio de tres dimensiones, las rotaciones puedan presentarse para cualquiera de lostres ejes, por lo tanto, al aplicar el mismo análisis presentado en el primer caso, se tienenpermite obtener los siguientes resultados:Para el caso de la rotación respecto al eje X O :Y para la rotación respecto al eje Y 0 :23
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