Diapositivo 1

Desenvolvimento dos Sistemas Sensorial e Motor para um Rob Humanide

Miguel Antunes da Fonseca RibeiroMestrado Integrado em Engenharia Electrnica e Telecomunicaes17 de Dezembro de 2010

Orientador:Prof. Dr. Filipe Silva(DETI-IEETA)Co-Orientador:Prof. Dr. Vtor Santos(DEM-TEMA)

1ResumoObjectivos do trabalhoEnquadramentoUnidade SlaveServomotores digitaisSensores de ForaIntegrao dos Sistemas Sensorial e MotorControlo Experimental de uma PernaConclusesTrabalho Futuro

2Desenvolvimento dos Sistemas Sensorial e Motor para um Rob Humanide2EnquadramentoProjecto Humanide da Universidade de Aveiro

Arquitectura Distribuda

12 Graus de Liberdade

12 Servomotores2 analgicos10 digitais

8 sensores de fora

3Desenvolvimento dos Sistemas Sensorial e Motor para um Rob Humanide

3ObjectivosProjectar e conceber a unidade de controlo, baseada em microcontrolador PIC;

Estudar e avaliar o desempenho dos principais componentes (servomotores e sensores de fora);

Efectuar a integrao da unidade controladora e de todos os elementos activos e passivos;

Realizar ensaios experimentais de controlo usando uma perna do rob humanide.4Desenvolvimento dos Sistemas Sensorial e Motor para um Rob Humanide4Diagrama de Blocos5Desenvolvimento dos Sistemas Sensorial e Motor para um Rob HumanideUNIDADE SLAVE5CAN vs. ECAN6Desenvolvimento dos Sistemas Sensorial e Motor para um Rob HumanideCANECANAmbientes de baixo trfegoAmbientes com elevado trfegoSo recebidas e processadas poucas mensagens pelo sistemaSo recebidas e processadas muitas mensagens pelo sistemaNo existem ou existem poucas transmisses sucessivas de grande quantidade de informaoExistem muitas transmisses sucessivas de grande quantidade de informaoUNIDADE SLAVE6Controlador7Desenvolvimento dos Sistemas Sensorial e Motor para um Rob HumanideCaractersticaPIC18F2580dsPIC33FJ128GP706Arquitecturabits816Memria ProgramaKB32128EEPROMKB2560RAMKB153616384Nmero de PINs2864Velocidade CPUMIPS1040Mdulos UART12Mdulos ECAN12

UNIDADE SLAVE7PCB para teste8Desenvolvimento dos Sistemas Sensorial e Motor para um Rob HumanideUNIDADE SLAVE

CECANUARTADCIDPWMMPLab ICD28Ambiente de teste

9Desenvolvimento dos Sistemas Sensorial e Motor para um Rob Humanide

CLinhas de alimentao amplificadores de instrumentaoInterruptor dos servosADCIDTransceiverMAX3223RS-232ECANUNIDADE SLAVE9Caractersticas10Desenvolvimento dos Sistemas Sensorial e Motor para um Rob HumanideCaractersticaDigitaisAnalgicosRefernciaHSR-5980SGHS-82MGBinrio N.m[2,35 ; 2,94][0,27 ; 0,33]TensoV[6,0 ; 7,4][4,8 ; 6,0]Corrente MximamA5200280Excurso180180ComunicaoProtocolo HMI, SerialProtocolo HMI

SERVOMOTORES10Modos de Comunicao11Desenvolvimento dos Sistemas Sensorial e Motor para um Rob HumanideSERVOMOTORESStandard Pulse

Pulso entre 550s e 2450s;Excurso aumenta 10.

11Modos de Comunicao12Desenvolvimento dos Sistemas Sensorial e Motor para um Rob HumanideSERVOMOTORESExtended PulseExtenso do modo Standard;Permite feedback de posio.

12Modos de Comunicao13Desenvolvimento dos Sistemas Sensorial e Motor para um Rob HumanideSERVOMOTORESBidirectional Serial Interface

1234567Host0x80CommandParam1Param2Checksum0x000x00ServoAlta-ImpednciaReturn1Return2ParmetroValorBaudrate19200Databits8Stopbits2ParidadenoneHandshakenone13Ligao Elctrica14Desenvolvimento dos Sistemas Sensorial e Motor para um Rob Humanide

TERMINAL DO SERVO2,2K+[6.0;7.4] V523RXGNDTXSERVOMOTORESUma nica linha para comunicao de dados (sada open-collector);

Permite ligar at 256 servomotores.

14Ambiente para Ensaio15Desenvolvimento dos Sistemas Sensorial e Motor para um Rob Humanide

SERVOMOTORESCarga (massa=400g)Fora resultanteMassa + brao0,39 N.mMassa + 2 braos0,68 N.m15Leitura de Posio (sem carga)16Desenvolvimento dos Sistemas Sensorial e Motor para um Rob HumanideSERVOMOTORES: Resultados

16Leitura de Posio (com carga e velocidade a 50%)17Desenvolvimento dos Sistemas Sensorial e Motor para um Rob HumanideSERVOMOTORES: Resultados

17Velocidade Mxima (sem carga)18Desenvolvimento dos Sistemas Sensorial e Motor para um Rob HumanideSERVOMOTORES: Resultados

18Partilha do Barramento(1 servo e velocidade a 25%)19Desenvolvimento dos Sistemas Sensorial e Motor para um Rob HumanideSERVOMOTORES: Resultados

1920Desenvolvimento dos Sistemas Sensorial e Motor para um Rob HumanideSERVOMOTORES: Resultados

Partilha do Barramento(2 servos e velocidade a 25%)2021Desenvolvimento dos Sistemas Sensorial e Motor para um Rob HumanideSERVOMOTORES: Resultados

Partilha do Barramento(3 servos e velocidade a 25%)2122Desenvolvimento dos Sistemas Sensorial e Motor para um Rob HumanideSERVOMOTORES: ResultadosPartilha do BarramentoServos no barramentoPedidos de LeituraLeituras falhadasPercentagem de sucesso187119078,19243910975,1732927076,0322Sensores de ForaReferncia: Interface LBS-5

Capacidade: 5 lbf 2.27 kgf

Tenso de excitao: 5 Vdc

Sensibilidade: 2 mV/V

Resistncia: 350

Compensao de temperatura23Desenvolvimento dos Sistemas Sensorial e Motor para um Rob Humanide

23ObjectivosProjectar e conceber a unidade de controlo, baseada em microcontrolador PIC;

Estudar e avaliar o desempenho dos principais componentes (servomotores e sensores de fora);

Efectuar a integrao da unidade controladora e de todos os elementos activos e passivos;

Realizar ensaios experimentais de controlo usando uma perna do rob humanide.24Desenvolvimento dos Sistemas Sensorial e Motor para um Rob Humanide24Integrao dos Sistemas Sensorial e Motor25Desenvolvimento dos Sistemas Sensorial e Motor para um Rob Humanide

25Modelao de uma Perna26Desenvolvimento dos Sistemas Sensorial e Motor para um Rob Humanide

26ObjectivosProjectar e conceber a unidade de controlo, baseada em microcontrolador PIC;

Estudar e avaliar o desempenho dos principais componentes (servomotores e sensores de fora);

Efectuar a integrao da unidade controladora e de todos os elementos activos e passivos;

Realizar ensaios experimentais de controlo usando uma perna do rob humanide.27Desenvolvimento dos Sistemas Sensorial e Motor para um Rob Humanide27

Controlo Experimental de uma Perna28Desenvolvimento dos Sistemas Sensorial e Motor para um Rob Humanide28Controlo Experimental de uma Perna29Desenvolvimento dos Sistemas Sensorial e Motor para um Rob Humanide

29

30Desenvolvimento dos Sistemas Sensorial e Motor para um Rob HumanideSENSORES DE FORA

Centro de Presso30

31Desenvolvimento dos Sistemas Sensorial e Motor para um Rob HumanideSENSORES DE FORACentro de Presso

31Concluses (1)32Desenvolvimento dos Sistemas Sensorial e Motor para um Rob HumanideDesempenho dos componentes adquiridos:

Servomotores: Retorno da posio inferior a 1;Velocidade mxima no atingida;Alguma probabilidade de erro quando existe partilha do barramento;

Sensores de fora:Desempenho esttico e dinmico satisfatrio;Dados bastante aceitveis mesmo sem filtro.

Microcontrolador:Cumpre com as exigncias matemticas exigidas.

32Concluses (2)33Desenvolvimento dos Sistemas Sensorial e Motor para um Rob HumanidePlaca de circuito impresso foi suficiente para validar os componentes electrnicos;

Integrao da unidade controladora, dos servomotores e dos sensores de fora concluda com xito, mas sujeito a melhorias;

Ensaios experimentais da perna humanide:Validao do desempenho electromecnico;Identificao de limitaes mecnicas.

33Trabalho futuroIncluso de potencimetros digitais;

Integrao dos sensores inerciais numa rede CAN isolada;

Reavaliao da dimenso das polias do tornozelo;

Conceber a melhor soluo para integrar, de forma homognea, os sensores de fora na planta do p.34Desenvolvimento dos Sistemas Sensorial e Motor para um Rob Humanide34

Desenvolvimento dos Sistemas Sensorial e Motor para um Rob Humanide

Miguel Antunes da Fonseca RibeiroMestrado Integrado em Engenharia Electrnica e Telecomunicaes17 de Dezembro de 2010

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