Aplicacion de encoder en robot movil
Páginas: 13 (3139 palabras)
Publicado: 9 de noviembre de 2010
Dise˜ o de un sistema m´ n ınimo para el control de movimiento.
Jorge Sandoval Bejarano. ´ laboratorio de robotica instituto de ingenier´ y tecnolog´ ıa ıa ´ ´ universidad autonoma de ciudad juarez
Resumen En el presente documento se describe la implementaci´n de o un sistema m´ ınimo para el control de movimiento de un robot m´vil tipo rover de tracci´n diferencial. Se mencionan las o obases fundamentales de sensado y control de cada uno de los dispositivos integrados en el robot para controlar su desplazamiento.
2.
Arquitectura del sistema
1.
Introducci´n o
La arquitectura que se planteada consiste en un microcontrolador pic18f452 al que se conectan los sensores y actuadores del robot, a su vez el microcontrolador se conecta a la computadora del robot por medio deuna interfaz de comunicaci´n RS232. En la Figura 1 se pueo de apreciar de manera m´s detallada la arquitectura del a sistema m´ ınimo.
El control de movilidad en robots m´viles es de gran o importancia pues se requiere de una gran confiabilidad y exactitud en la realizaci´n de cada uno de los o movimientos que el robot debe realizar para lograr de manera exitosa la tarea para la que fueprogramado, como seria desplazarse de un punto a otro. Entre las caracter´ ısticas importantes que debe tener el sistema m´ ınimo de control de movilidad es la capacidad de reaccionar de forma inmediata, es decir operar en tiempo real, adem´s de poder realizar una variedad de tareas de a manera concurrente. Para la realizaci´n del sistema m´ o ınimo se opto por usar un microcontrolador de la familia pic18por ser de f´cil a adquisici´n y tener una gran cantidad de herramientas de o desarrollo, adem´s de una numerosa documentaci´n. Los a o tipos de control que se programaron en el microcontrolador son de lazo abierto y de lazo cerrado, el controlador de lazo abierto recibe comandos de control para cada motor de manera individual y es la computadora por medio de estos comandos la que se encarga delcontrol de movimiento, por otro lado est´ el controlador de lazo cerrado que a recibe como par´metros de control, la velocidad deseada a y el Bias para determinar los giros.
Figura 1: Arquitectura del sistema.
79
´ ´ 3er Simposio en robots autonomos, sensado y percepcion, 28/N ov/09
Jorge Sandoval Bejarano.
3.
Sensado odometrico
el circuito implementado para determina elsentido del desplazamiento.
En el caso espec´ ıfico del control de movilidad se hace uso de sensores propioceptivos como es el caso de los posicionadores que mantienen una retroalimentaci´n sobre o el desplazamiento relativo del robot. Entre los sensores de odometria mas utilizados se encuentran los encoders incrementales, principalmente por su bajo costo y f´cil a manejo.
3.1.
Encodersincrementales
Los encoders son transductores que transforman movimientos angulares en una serie de pulsos digitales, su funcionamiento se basa en la rotaci´n de un disco grao duado con una serie de secciones opacas alternadas con otras claras que se distribuyen radialmente sobre el disco, un sistema optico emisor-receptor detecta el cambio de ´ superficie generando un par de se˜les en cuadratura desafasadas 90°denominadas A y B como se ve en la Figura 2.
Figura 3: Circuito para determinar sentido de giro.
Se implementa con un Flip-Flop tipo D, la se˜al A se n emplea como dato y B como se˜al de reloj, en el sentido n CW (izquierda a derecha) se captura continuamente un nivel alto, esto, porque el flanco de subida de B coincide con el nivel alto de A. Para el sentido CCW (derecha a izquierda)el flanco de subida de B coincide ahora con el nivel bajo de A. Los schmitt triggers sirven para reconstruir la se˜al y eliminar el ruido que pueda contener. n
Figura 2: Se˜ales en cuadratura. n
En las se˜ales A y B se encuentra codificada la n informaci´n correspondiente al avance y direcci´n de los o o motores, la cual puede ser en el sentido de las manecillas del reloj (Clockwise, CW) o en...
Jorge Sandoval Bejarano. ´ laboratorio de robotica instituto de ingenier´ y tecnolog´ ıa ıa ´ ´ universidad autonoma de ciudad juarez
Resumen En el presente documento se describe la implementaci´n de o un sistema m´ ınimo para el control de movimiento de un robot m´vil tipo rover de tracci´n diferencial. Se mencionan las o obases fundamentales de sensado y control de cada uno de los dispositivos integrados en el robot para controlar su desplazamiento.
2.
Arquitectura del sistema
1.
Introducci´n o
La arquitectura que se planteada consiste en un microcontrolador pic18f452 al que se conectan los sensores y actuadores del robot, a su vez el microcontrolador se conecta a la computadora del robot por medio deuna interfaz de comunicaci´n RS232. En la Figura 1 se pueo de apreciar de manera m´s detallada la arquitectura del a sistema m´ ınimo.
El control de movilidad en robots m´viles es de gran o importancia pues se requiere de una gran confiabilidad y exactitud en la realizaci´n de cada uno de los o movimientos que el robot debe realizar para lograr de manera exitosa la tarea para la que fueprogramado, como seria desplazarse de un punto a otro. Entre las caracter´ ısticas importantes que debe tener el sistema m´ ınimo de control de movilidad es la capacidad de reaccionar de forma inmediata, es decir operar en tiempo real, adem´s de poder realizar una variedad de tareas de a manera concurrente. Para la realizaci´n del sistema m´ o ınimo se opto por usar un microcontrolador de la familia pic18por ser de f´cil a adquisici´n y tener una gran cantidad de herramientas de o desarrollo, adem´s de una numerosa documentaci´n. Los a o tipos de control que se programaron en el microcontrolador son de lazo abierto y de lazo cerrado, el controlador de lazo abierto recibe comandos de control para cada motor de manera individual y es la computadora por medio de estos comandos la que se encarga delcontrol de movimiento, por otro lado est´ el controlador de lazo cerrado que a recibe como par´metros de control, la velocidad deseada a y el Bias para determinar los giros.
Figura 1: Arquitectura del sistema.
79
´ ´ 3er Simposio en robots autonomos, sensado y percepcion, 28/N ov/09
Jorge Sandoval Bejarano.
3.
Sensado odometrico
el circuito implementado para determina elsentido del desplazamiento.
En el caso espec´ ıfico del control de movilidad se hace uso de sensores propioceptivos como es el caso de los posicionadores que mantienen una retroalimentaci´n sobre o el desplazamiento relativo del robot. Entre los sensores de odometria mas utilizados se encuentran los encoders incrementales, principalmente por su bajo costo y f´cil a manejo.
3.1.
Encodersincrementales
Los encoders son transductores que transforman movimientos angulares en una serie de pulsos digitales, su funcionamiento se basa en la rotaci´n de un disco grao duado con una serie de secciones opacas alternadas con otras claras que se distribuyen radialmente sobre el disco, un sistema optico emisor-receptor detecta el cambio de ´ superficie generando un par de se˜les en cuadratura desafasadas 90°denominadas A y B como se ve en la Figura 2.
Figura 3: Circuito para determinar sentido de giro.
Se implementa con un Flip-Flop tipo D, la se˜al A se n emplea como dato y B como se˜al de reloj, en el sentido n CW (izquierda a derecha) se captura continuamente un nivel alto, esto, porque el flanco de subida de B coincide con el nivel alto de A. Para el sentido CCW (derecha a izquierda)el flanco de subida de B coincide ahora con el nivel bajo de A. Los schmitt triggers sirven para reconstruir la se˜al y eliminar el ruido que pueda contener. n
Figura 2: Se˜ales en cuadratura. n
En las se˜ales A y B se encuentra codificada la n informaci´n correspondiente al avance y direcci´n de los o o motores, la cual puede ser en el sentido de las manecillas del reloj (Clockwise, CW) o en...
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