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La manipulación basada en el impulso es un área en robótica donde se conoce muy poco trabajo. Una fuerza impulsiva tiene un tiempo de ejecución muy corto, y por lo tanto un buen potencial para mejorar la eficiencia de la tarea. Su uso podría simplificar considerablemente el mecanismo robótico necesario para realizar una tarea de manipulación, evitando así las incertidumbres acumuladas sobre operaciones complejas repetidas. La razón principal de la falta de atención en la investigación es posiblemente porque el fundamento de modelar el impacto del cuerpo rígido no está completamente desarrollado y las teorías existentes a menudo parecen demasiado simples para ser realistas o demasiado complejas para ser aplicables, especialmente en presencia de fricción y docilidad.
Investigamos el modelado de la conformidad tangencial como dos cuerpos rígidos chocan en el espacio. Ofrecemos un procedimiento para calcular la conformidad tangencial, e integrarlo en las ecuaciones de impacto y la cinemática de contacto, haciendo que todo el sistema de impacto sea manejado por el impulso normal por sí solo. La hipótesis de Poisson sobre la restitución, o una ley de restitución basada en la energía, se aplica entonces para resolver el problema de impacto.
Hemos ampliado la estructura de contacto basada en el resorte de Stronge a tres dimensiones. El “punto de contacto” en el cuerpo superior no toca directamente el cuerpo inferior, sino que está conectado a una partícula sin masa P a través de tres resortes alineados respectivamente con el ascendente normal y dos direcciones tangenciales ortogonales, como se muestra a la izquierda. La velocidad de la partícula es igual a la diferencia entre la velocidad de contacto, según lo determinado por la cinemática de contacto, y la velocidad compuesta de los tres resortes. El resbalón o el atasco se indica por el movimiento tangencial de la partícula. Los modos de contacto se describen eventualmente por condiciones en términos de las energías elásticas almacenadas en estos tres resortes.
Demostramos que el efecto de la conformidad tangencial se puede analizar usando impulso normal antes que tiempo, contrariamente a una demanda anterior por Stronge. Esto se debe principalmente a la capacidad de actualizar las energías elásticas de los tres resortes sin conocimiento de su rigidez o cambios de longitud. Las tasas de cambio, sin embargo, son comparables. Estas son velocidad de deslizamiento e impulso tangencial.
El video de la izquierda hacia abajo muestra rebotes repetidos de una bola sobre una mesa, con velocidad inicial (-1, 0,-5) y velocidad angular (0, 2, 0). Las figuras a su derecha muestran la curva de impulso (Planar) durante el primer golpe, así como las evoluciones de la velocidad de contacto, la velocidad de cambio en la longitud del resorte tangencial, y su (escalado) cambio de longitud. En cada figura, el punto azul indica el final de la restitución, mientras que los puntos verdes indican cambios en el modo de contacto.
En el siguiente video, un lápiz rebota sobre la mesa, dando como resultado una curva de impulso espacial.
Última actualización en Feb 12, 2013.