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[:en]Definition Kinematics

Kinematic (gr.: kinema, movement) is the science of movement of dots and solids within the space described by coordinates, velocity v and acceleration a, without regarding the cause for the movement (forces). Kinematic is a sub-domain of the `mechanical science`.

Kinematic describes the mechanism for moving of a robot. In this context the following items are to be explained in this lesson:

1. Movement pattern of axis
- Translational axis
- Rotatory axis

2. Assembly 
of axis
- Order of the axis within the robotic-device
- Position of the rotation axis, position of the fixed points of rotatory axis, direction of movement of translation axis

3. Quantity of axis

4. Shape of workspace

In this video you get the kinematics and workspace as well as the advantages and appliance of the three most important industrial robots: the articulated robot, the SCARA and the Gantry robot.

[:de]Definition Kinematik

Die Kinematik (gr.: kinema, Bewegung) als Teilgebiet der Mechanik, beschreibt die Bewegung von Punkten und Körpern im Raum. Größen, welche zur Beschreibung dieser Bewegung dienen sind  Weg s (Änderung der Ortskoordinate), Geschwindigkeit v und Beschleunigung a.

Die Kinematik beschreibt somit die Bewegungsmechanik eines Roboters. Damit verbunden sind folgende Punkte:

  • Bewegungsform der Achsen
    • Translatorische Achsen
    • Rotatorische Achsen
  • Anordnung der Achsen
    • Reihenfolge der Anordnung von rotatorischen und translatorischen Achsen
    • Lage der Drehachsen von rotatorischen Achsen, Lage der Verschiebungsrichtung bei translatorischen Achsen
  • Anzahl der Achsen
  • Form des Arbeitsraumes

Das folgende Video zeigt Kinematik und Arbeitsraum der 3 am häufigst eingesetzten Industrieroboter (Universal-, SCARA und Portal), sowie deren Vorteile und Anwendungen.

[:pb]Cinemática do robô

Cinemática (de grego ‘kinema’, movimento) é o ramo da Física que se ocupa da descrição dos movimentos dos corpos, sem se preocupar com a análise de suas causas (Dinâmica). Geralmente trabalha-se aqui com partículas ou pontos materiais, corpos em que todos os seus pontos se movem de maneira igual e em que são desprezadas suas dimensões em relação ao problema.

Para o robótica a cinemática é o campo que estuda o comportamento da posição e orientação do robô no espaço em relação sistema de coordenadas. Subsetores de cinemática são:
- Tipos de juntas
- Ordem dos elos
- Números dos eixos
- Espaço de trabalho

[:es]cinemática del robot

Así pues, el término 'cinemático' describe el movimiento de un robot. Esto implica lo siguiente:

  • El movimiento de los ejes:
    • ejes de translación
    • ejes giratorios
  • La disposición de los ejes
    Orden de presentación de los ejes de rotación y traslación
    Posición del eje de rotación de los ejes giratorios,
    Posición de la dirección de desplazamiento de los ejes de traslación
  • Número de ejes
  • La forma de espacio operativo

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robot workspace

fig.:  robot workspace and degree of freedom

Terms:

Workspace:  All the points which the robot can reach. The shape of the workspace is defined by the main axis.

Degree of freedom (DOF):  The mechanical degree of freedom (DOF) is the number of possible independent movements. The universal robot has e.g. the degree of freedom (DOF) = 6: three axes for positioning the TCP within its operational space. In addition, three hand axes to rotate the tool at any angle.

 

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Roboter Freiheitsgrad und Arbeitsraum

Abb.:    Roboter Freiheitsgrad und Arbeitsraum

Begriffe:

Arbeitsraum:     Die Punkte eines Raumes, welche von dem Roboter angefahren werden können. Der Arbeitsraum wird bestimmt durch die Hauptachsen.

Freiheitsgrad:   Der mechanische Freiheitsgrad f ist die Anzahl der möglichen unabhängigen Bewegungen gegenüber seinem Bezugssystem. Neben den Hauptachsen, welche die Ausdehnung des Arbeitsraumes bestimmen, muß noch die Drehung, d.h. Orientierung des Werkzeuges berücksichtigt werden. Dies wird durch die Handachsen bestimmt.

Beispiel: Ein Universalroboter besitzt den Freiheitsgrad f = 6: drei Achsen, um den TCP innerhalb seines Arbeitsraumes zu positionieren und drei Handachsen, um das Werkzeug in einem beliebigen Winkel zu drehen.

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robô espaço de trabalho

fig.:  robô espaço de trabalho

Termos:

Espaço de trabalho: o conjunto de todos os pontos que podem ser alcançados pela ferramenta de um robô através dos seus movimentos.

Graus de Liberdade (GdL): número de movimentos individuais das articulações. Identifica a versatilidade do robô.

Por exemplo: graus de liberdade = 6 é a configuração mais complexa. 3 graus para posicionar o efetuador final, e 3 para orientá-lo.

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Robotica - Grados de libertad (GDF)

fig.:   Robotica - Grados de libertad (GDF)

Términos:

Espacio operativo: El conjunto de todos los puntos que se pueden alcanzar por la garra de un robot durante su movimiento.

Grados de libertad (GDL): número de movimientos individuales de las articulaciones. Identifica la versatilidad del robot. Por ejemplo: GOF = 6 significa 3 grados para posicionar el efector final, y 3 para guiarte.

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