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Articulo de referencia

Par cinemático

En mecánica clásica , un par cinemático es una conexión entre dos objetos físicos que impone restricciones a su movimiento relativo ( cinemática ). El ingeniero alemán Franz Reu...

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En mecánica clásica , un par cinemático es una conexión entre dos objetos físicos que impone restricciones a su movimiento relativo ( cinemática ). El ingeniero alemán Franz Reuleaux introdujo el par cinemático como un nuevo enfoque para el estudio de las máquinas [ 1 ] que supuso un avance respecto a la noción de elementos que conforman máquinas simples . [ 2 ]

Descripción

La cinemática es la rama de la mecánica clásica que describe el movimiento de puntos , cuerpos (objetos) y sistemas de cuerpos (grupos de objetos) sin considerar las causas del movimiento. [ 3 ] La cinemática como campo de estudio se conoce a menudo como la "geometría del movimiento". [ 4 ] Para más detalles, véase Cinemática .

Hartenberg y Denavit [ 5 ] presentan la definición de un par cinemático:

En lo que respecta a las conexiones entre cuerpos rígidos, Reuleaux reconoció dos tipos: pares superiores e inferiores (de elementos). En los pares superiores, los dos elementos están en contacto en un punto o a lo largo de una línea, como en un rodamiento de bolas o en una leva y seguidor de disco; los movimientos relativos de los puntos coincidentes son diferentes. Los pares inferiores son aquellos en los que se puede visualizar el contacto de área, como en las conexiones de pasadores, crucetas , articulaciones esféricas y otras; el movimiento relativo de los puntos coincidentes de los elementos, y por lo tanto de sus enlaces, es similar, y el intercambio de elementos de un enlace a otro no altera el movimiento relativo de las piezas como ocurriría con los pares superiores.

En cinemática, los dos objetos físicos conectados que forman un par cinemático se denominan "cuerpos rígidos". En el estudio de mecanismos , manipuladores o robots , estos dos objetos suelen denominarse "eslabones".

Par inferior

Tipos básicos de uniones mecánicas: * Fig. 1: Unión prismática , f = 1 * Fig. 2: Unión de revolución , f = 1 * Fig. 3: Unión atornillada, deslizable a lo largo de una hélice , f = 1 * Fig. 5: Unión plana, el deslizador puede moverse en el plano y girar perpendicularmente a él , f = 3 * Fig. 6: Unión cilíndrica , deslizante axialmente y giratoria alrededor del eje, f = 2 * Fig. 7: Unión esférica , f = 3 (La bola se guía entre dos placas ubicadas una frente a la otra en la parte exterior).

Una junta universal es una unión ideal que restringe el contacto entre una superficie del cuerpo móvil y una superficie correspondiente del cuerpo fijo. Una junta universal es aquella en la que existe contacto superficial entre dos elementos, por ejemplo, una tuerca y un tornillo, o una junta universal utilizada para conectar dos ejes de hélice.

Casos de articulaciones inferiores:

  • Una articulación de revolución , o articulación articulada, requiere que una línea en el cuerpo móvil permanezca colineal con una línea en el cuerpo fijo, y que un plano perpendicular a esta línea en el cuerpo móvil mantenga contacto con un plano perpendicular similar en el cuerpo fijo. Esto impone cinco restricciones al movimiento relativo de los eslabones, que por lo tanto tiene un grado de libertad .
  • Una articulación prismática en P , o deslizador, requiere que una línea en el cuerpo móvil permanezca colineal con una línea en el cuerpo fijo, y que un plano paralelo a esta línea en el cuerpo móvil mantenga contacto con un plano paralelo similar en el cuerpo fijo. Esto impone cinco restricciones al movimiento relativo de los eslabones, que por lo tanto tiene un grado de libertad.
  • Una junta roscada o una junta helicoidal en H requiere roscas cortadas en dos eslabones, de modo que exista un movimiento de giro y deslizamiento entre ellos. Esta junta tiene un grado de libertad.
  • Una articulación cilíndrica en C requiere que una línea en el cuerpo móvil sea colineal con una línea en el cuerpo fijo. Es una combinación de una articulación de revolución y una articulación deslizante. Esta articulación tiene dos grados de libertad.
  • Una junta universal en U consta de dos articulaciones de revolución mutuamente ortogonales que se cruzan y conectan eslabones rígidos cuyos ejes están inclinados entre sí.
  • Una articulación esférica en S, o articulación de rótula, requiere que un punto del cuerpo móvil permanezca fijo en el cuerpo fijo. Esta articulación tiene tres grados de libertad, que corresponden a rotaciones alrededor de ejes ortogonales.
  • Una articulación plana requiere que un plano del cuerpo móvil mantenga contacto con un plano del cuerpo fijo. Esta articulación tiene tres grados de libertad. El plano móvil puede deslizarse en dos dimensiones a lo largo del plano fijo y puede girar sobre un eje perpendicular a este.
  • Una articulación de paralelogramo Pa está compuesta por cuatro eslabones conectados entre sí por cuatro articulaciones de revolución en las esquinas de un paralelogramo.

Pares superiores

En general, un par de levas superior es una restricción que requiere que una curva o superficie del cuerpo móvil mantenga contacto con una curva o superficie del cuerpo fijo. Por ejemplo, el contacto entre una leva y su seguidor es un par de levas superior llamado articulación de leva . De manera similar, el contacto entre las curvas evolventes que forman los dientes de engranaje de dos ruedas dentadas son articulaciones de leva, al igual que el contacto puntual o lineal de una rueda que rueda sobre una superficie.

Par envolvente/ Par superior

Un par envolvente/superior es una restricción que comprende correas , cadenas y otros dispositivos similares. Una polea accionada por correa es un ejemplo de este par. En este tipo, es muy similar al par superior (que tiene contacto puntual o lineal), pero con múltiples puntos de contacto.

Notación conjunta

Contexto

Los mecanismos, manipuladores o robots suelen estar compuestos por eslabones conectados entre sí mediante articulaciones.  Los manipuladores seriales , como el robot SCARA , conectan una plataforma móvil a una base mediante una única cadena de eslabones y articulaciones. En robótica, la plataforma móvil se denomina «efector final». Múltiples cadenas seriales conectan la plataforma móvil a la base de los manipuladores paralelos , como el mecanismo Gough-Stewart . Las cadenas seriales individuales de los manipuladores paralelos se denominan «extremidades» o «piernas». La topología se refiere a la disposición de los eslabones y articulaciones que forman un manipulador o robot. La notación de articulaciones es una forma práctica de definir la topología de las articulaciones de mecanismos, manipuladores o robots.

Abreviaturas

Las articulaciones se abrevian de la siguiente manera: prismática P, de revolución R , universal U , cilíndrica C , esférica S , paralelogramo Pa . Las articulaciones accionadas o activas se identifican con guiones bajos, es decir, P , R , U , C , S , Pa .

Notación

La notación de articulaciones especifica el tipo y el orden de las articulaciones que forman un mecanismo. [ 6 ] Identifica las secuencias de articulaciones, comenzando desde la abreviatura de la primera articulación en la base hasta la última abreviatura en la plataforma móvil. Por ejemplo, la notación de articulaciones para el robot SCARA serial es RRP , lo que indica que está compuesto por dos articulaciones de revolución activas RR seguidas de una articulación prismática activa P. Las articulaciones repetidas pueden resumirse por su número; de modo que la notación de articulaciones para el robot SCARA también puede escribirse como 2 RP, por ejemplo. La notación de articulaciones para el mecanismo paralelo de Gough-Stewart es 6-U P S o 6(U P S), lo que indica que está compuesto por seis miembros seriales idénticos, cada uno compuesto por una articulación universal U , una articulación prismática activa P y una articulación esférica S. Los paréntesis () encierran las articulaciones de los miembros seriales individuales. 

Véase también

Referencias

  1. ↑ Reuleaux, F., 1876 La cinemática de la maquinaria, (trad. y anotación de ABW Kennedy), reimpreso por Dover, Nueva York (1963)
  2. ↑ AP Usher, 1929, A History of Mechanical Inventions, Harvard University Press, (reimpreso por Dover Publications 1968).
  3. ↑ Thomas Wallace Wright (1896). Elementos de mecánica, incluyendo cinemática, cinética y estática . E y FN Spon. Capítulo 1.
  4. ↑ Russell C. Hibbeler (2009). "Cinética y cinética de una partícula" . Mecánica de la ingeniería: Dinámica (12.ª ed.). Prentice Hall. pág. 298. ISBN   978-0-13-607791-6.
  5. ↑ RS Hartenberg y J. Denavit (1964) Síntesis cinemática de mecanismos articulados , pp. 17-18, Nueva York: McGraw-Hill.
  6. ↑ Craig, John (2005). Introducción a la robótica . Pearson/Prentice Hall. pág. 71. ISBN  0-13-123629-6.
  • Hartenberg, RS y J. Denavit (1964) Síntesis cinemática de mecanismos articulados , pp. 17,18, Nueva York: McGraw-Hill, enlace en línea de la Universidad de Cornell .