Calculo de motores paso a paso y velocidad

8º CONGRESO IBEROAMERICANO DE INGENIERIA MECANICA
Cusco, 23 al 25 de Octubre de 2007

DISEÑO MECATRÓNICO DE UN CONTROLADOR DE VELOCIDAD IMPLEMENTADO EN UN ROBOT MOVIL DE TRACCIÓN SÍNCRONA
Hernán González Acuña1, Max Suell Dutra2, Magda J. Morales Tavera3, Omar Lengerke P.4
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Laboratorio de Robótica y Mecatrónica LABROB - Universidad Federal de Rio de Janeiro – UFRJ, Postal Box 68.503,CEP 21.945-970 – Rio de Janeiro-Brasil 4 Laboratorio de Automatización y Mecatrónica – Universidad Autónoma de Bucaramanga – Bucaramanga - Colombia
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hgonzalez3@unab.edu.co 2max@mecanica.coppe.ufrj.br

3

mmorales@unab.edu.co 4olengerke@ufrj.br

ÁREA TEMÁTICA: Mecatrónica - Electromecánica - Automática

RESUMEN Este proyecto es basado en una metodología de diseño mecatrónicoimplementada a la construcción de un robot móvil de trasmisión síncrona. La implementación de esta metodología de diseño permite facilitar la construcción de sistemas mecatronicos, en este caso de un controlador de velocidad con un sistema de tracción síncrona. El principal problema planteado en el diseño de una transmisión síncrona mecánica, es la necesidad de mantener la misma velocidad en las tresruedas de tracción que posee el robot móvil. Su importancia se debe, a que si alguna de ellas empuja la estructura a velocidad distinta de las otras, la diferencia de velocidades generará un giro no deseado, afectando el ángulo de desplazamiento del vehículo. La solución propuesta en este artículo, es la construcción de un sistema digital retroalimentado de control de velocidad, montado en unaplataforma de microcontrolador. El sistema, verifica la velocidad angular de la rueda por medio de un sensor de naturaleza digital y proporciona una respuesta de acuerdo con el error o diferencia entre la velocidad esperada y la obtenida. Dicha respuesta posee múltiples niveles discretos, de tal forma que el controlador está capacitado para eliminar el error por completo; cosa que no sucede con loscontroladores de dos posiciones (ON / OFF) o con los sistemas de control digitales de baja resolución (2 bits), donde las respuestas discretas no siempre satisfacen el cero de error. Implementar una solución mecatrónica para resolver este problema, permite simplificar la construcción mecánica del sistema, teniendo como elementos fundamentales de este diseño: la etapa de potencia para activación delmotor, el sistema de sensado de la velocidad de la rueda, conversor digital – análogo para referenciar la potencia que debe entregar el motor y el microcontrolador (algoritmo de control).

PALABRAS CLAVE: Mecatrónica, Robótica Móvil, Control de Velocidad, Transmisión Síncrona.

Código 264

INTRODUCCIÓN El desarrollo de robots móviles responde a la necesidad de extender el campo de aplicación dela Robótica, restringido inicialmente al alcance de una estructura mecánica anclada en uno de sus extremos (manipuladores industriales). Se trata también de incrementar la autonomía limitando en todo lo posible la intervención humana por medio de la creación de sistemas autónomos, capaces de interactuar con el medio y que en el mejor de los casos, sean capaces de “entenderlo” y “aprender” de él.Estos sistemas autónomos, suelen estar apoyados por dispositivos de comunicación, ya sea entre varios robots, entre robots y un controlador base, entre los robots y otros elementos del entorno o entre los robots y los propios humanos. Uno de los principales problemas de control de los robots móviles que usan mecanismo de tracción, es la necesidad de mantener la misma velocidad en las tres ruedas.Esto se debe a que si alguna de ellas empuja la estructura a velocidad distinta de las otras, la diferencia de fuerzas generará un giro no deseado, afectando el ángulo de desplazamiento del vehículo [1]. Mecánicamente este problema es solucionado implementado un difrencial en las ruedas, aumentando la complejidad de la construccion del sistema, la solución propuesta ante este problema de diseño,...