Cinemática inversa

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Cinemática es la descripción del movimiento. Uno de los objetivos de los rudimentarios mecánica es identificar las fuerzas en un objeto de punto y luego aplicar la cinemática para determinar el movimiento del objeto. Lo ideal sería que la posición del objeto en todo momento se puede determinar. Para que un objeto extenso, (cuerpo rígido u otros), junto con la cinemática lineal, movimiento de rotación se pueden aplicar para lograr el mismo objetivo: Identificar las fuerzas, desarrollar las ecuaciones de movimiento, encontrar la posición de centro de masa y la orientación del objeto en todo momento.

'Cinemática inversa se aplica a los objetos extensos, pero en este caso el movimiento de uno (o más) partes de un objeto se conocen, pero las fuerzas (tal vez) no lo son. 'Cinemática inversa le permite determinar el movimiento de todas las partes de los objetos.

Un ejemplo sencillo es el siguiente: Supongamos que estamos en un cruce y están detrás de un camión de remolque y el camión quiere girar a la derecha. Cuando se enciende la luz verde del conductor del camión se mueve a lo largo de un camino, r (t), pero es evidente que las ruedas del remolque se mueven a lo largo de otra ruta de accesor '(t). Cinemática inversa puede ser utilizada para determinarr '(t)det r (), más la restricción de que la longitud del remolque es una constante, y el proceso no requiere ningún conocimiento de las fuerzas entre los objetos .

'Cinemática inversa' es el proceso de determinación de los parámetros de un articulado objeto flexible (un cadena cinemática) a fin de lograr un resultado deseado plantear. Cinemática inversa es un tipo de la planificación de movimiento. Cinemática inversa también son relevantes para programación de juegos y animación 3D, donde un uso común es asegurarse de que personajes del juego conectar físicamente el mundo, tales como patas de aterrizaje firmemente en la parte superior del terreno.

Cinemática inversa es la rama de la robótica, que se ocupa del estudio y la aplicación del proceso de determinación de los parámetros de un objeto flexible a fin de lograr un deseado plantear.

Una figura articulada consta de un conjunto de segmentos rígidos conectados con las articulaciones. Diversos ángulos de las articulaciones de los rendimientos de un número indefinido de configuraciones. La solución a la Cinemática problema, habida cuenta de estos ángulos, es la pose de la figura. La solución al problema más difícil'cinemática inversa es hallar los ángulos de articulación dada la configuración deseada de la figura (es decir, efector final). En el caso general no existe una solución analítica para el problema de la cinemática inversa. Sin embargo, la cinemática inversa puede ser resuelto a través de programación lineal técnicas. Ciertas cadenas cinemáticas especiales-aquellos con un muñeca esférica permiso de cinemática disociación. Este trata de la efector final 's orientación y la posición independiente y permite una eficiente solución de forma cerrada.

Cinemática inversa es una herramienta utilizada con frecuencia por los artistas de 3D. A menudo es más fácil para un artista para expresar el aspecto espacial deseada en lugar de manipular directamente los ángulos articulares. Por ejemplo, la cinemática inversa permite a un artista para mover la mano de un modelo 3D humano a la posición deseada y la orientación y tiene un algoritmo de seleccionar el ángulo adecuado de la muñeca, el codo y articulaciones de los hombros.

Por ejemplo, cuando uno quiere alcanzar una manija de la puerta, su cerebro debe hacer lo necesario cálculo s hasta que sus extremidades y el torso de manera que la mano localiza cerca de la puerta. El principal objetivo es mover la mano, pero las articulaciones múltiples y complejos de varias articulaciones debe ocurrir a dar la mano a la ubicación deseada. Lo mismo ocurre con muchos tecnológicos aplicaciones, cinemática inversa matemáticas los cálculos se deben realizar para articular las extremidades de la manera correcta para alcanzar los objetivos deseados. Un ejemplo de cinemática inversa cálculos son a menudo esenciales es robótica, donde un operador quiere posicionar una instrumento mediante un brazo robot, pero ciertamente no quiere manipular cada robot conjunta individualmente. Otras aplicaciones incluyen la animación por ordenador donde los animadores lo desea, puede operar un personaje generado por ordenador, pero les resulta imposible difícil de animar cada articulación. La solución es el modelo de las articulaciones virtual de la marioneta y permitir que el animador para mover las manos, pies y torso, y el ordenador genera automáticamente las posiciones de las extremidades para lograr esto utilizando cinemática inversa.

La clave para la implementación exitosa de la cinemática inversa es animación dentro de las limitaciones: las extremidades caracteres equipo "debe comportarse dentro de razonable antropomorfismo antropomorfo límites. Del mismo modo, dispositivos robóticos tienen limitaciones físicas, tales como el entorno en que operan, las limitaciones de las articulaciones de sus articulaciones son capaces de, y las cargas físicas y finito velocidades a las que están en condiciones de operar.

El [ikfast http://openrave.programmingvision.com/index.php?title=Component:Ikfast] programa puede resolver por completo de las soluciones de análisis de la mayoría de los robots manipuladores común y generar código C + + para ellos. Los solucionadores generados cubren la mayoría de los casos degenerados y puede terminar en microsegundos en los equipos recientes.

Otras aplicaciones de algoritmos de cinemática inversa incluir la manipulación interactiva, control de animación y anticolisión.

Véase también

• Morphing

Referencia

• Este artículo fue creado a partir de la traducción del artículo Inverse kinematics de la Wikipedia en inglés, bajo licencia Creative Commons Atribución Compartir Igual 3.0 y GFDL.

Enlaces externos

• Ejemplo en FreeBasic de un simulador de brazo robot que aplica la cinemática inversa para 5 grados de libertad más la pinza.
• Analytical Inverse Kinematics Solver - Given an OpenRAVE robot kinematics description, generates a C++ file that analytically solves for the complete IK.
• Inverse Kinematics algorithms
• Robot Inverse Kinematics
• HowStuffWorks.com article How do the characters in video games move so fluidly? with an explanation of inverse kinematics
• 3D Theory Kinematics
• Protein Inverse Kinematics
• Simple Inverse Kinematics example with source code using Jacobian
• Detailed description of Jacobian and CCD solutions for inverse kinematics
• Basic Application of Inverse Kinematics using ActionScript

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