Control De Posición Análogo Brazo Robotico

UNIVERSIDAD AUTONOMADE BUCARAMANGA | FACULTAD DE INGENIERIAS FISICO MECANICAS |
| FICHA PROYECTO INTEGRADORTEORÌA DE CONTROLSEMESTRE 201010 PERIODO: 2 AÑO: 2010 |
TITULO: DISEÑO DEL SISTEMA DE CONTROL DE UN BRAZO ROBÓTICO DE CUATRO GRADOS DE LIBERTAD

Pablo Andrés Escobar Cabas 100003314
José Nicolás Moreno Martínez U00016065

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Se busca realizar eldesplazamiento de un objeto de un lugar a otro con un Linxmotion Robotic Arm AL5C; al cual se le implementara, para que cumpla dicho objetivo, un control de posición de lazo cerrado de la variable axial de la base, esto se lograra modificando un servomotor para poder hacer uso del potenciómetro lineal que este posee para le retroalimentación del control. También se harán controles manuales de lazoabierto, los cuales a través de PWM análogos y con una calibración para cada uno de los servos, que controlaran los 3 grados de libertad restantes del brazo y el manejo del gripper.

DESCRIPCION DEL PROTOTIPO

Linxmotion Robotic Arm AL5C

El brazo en el grado de libertad señalado como A (la base) realiza un movimiento de 180°, este movimiento será realizado por un motor DC acoplado a unpotenciómetro lineal, y el cual nos ayudara posteriormente en el proceso de control de lazo cerrado que implementaremos, a su vez este control estará conectado a un circuito de PWM análogo que nos permitirá controlar la velocidad y el sentido de giro del motor mencionado con la ayuda de un Puente H; el resto de grados de libertad del brazo B,C y D, los cuales poseen un movimiento limitado de 135°,90° y 180° respectivamente, y el gripper que posee un máxima apertura de 3.33cm, serán controlados a través de un control en lazo abierto con un PWM Análogo para los servomotores que serán los actuadores en estos casos.

Ya que inicialmente los servomotores trabajan a una frecuencia entre 50Hz y 60Hz se debió realizar el cálculo respectivo para la configuración del 555 para que generaradicha frecuencia.

F=1.44Ra+RbC
F=50.3Hz
Ra=11KΩ
Rb=1K
C=2.2µF
(Suponiendo valores de resistencia existentes y condensadores determinamos el valor de la frecuencia cercana y el valor de Ra)

Y por ultimo en los sistemas de lazo cerrado se busco hacer una configuración de resistencias especial para cada uno de los Servos, teniendo en cuenta que estos trabajan con ciclos de trabajodiferentes para sus topes de movimiento permitido, lo que significa un ancho de pulso definido para estas posiciones. Entonces para lograr dicho cometido realizamos los siguientes cálculos.

V1=RARB+RP+RA*VCC
V2=RA+RPRB+RP+RA*VCC

Los valores de V1 y V2 fueron dados por un previo análisis del comportamiento de los servos a la frecuencia solicitada y a los diferentes ciclos útiles limites.

Servo 1| | |
| Ciclo Util | Voltaje |
0° | 5,91% | 0,75V |
135° | 11,84% | 1,57V |
Servo 2 | | |
| Ciclo Util | Voltaje |
0° | 3,00% | 0,24V |
90° | 9,30% | 1,24V |

Servo 3 | | |
| Ciclo Util | Voltaje |
0° | 3,10% | 0,27V |
180° | 14,40% | 1,89V |
Gripper | | |
| Ciclo Util | Voltaje |
0cm | 4,36% | 0,49V |
3,33cm | 13,18% | 0,49V |

VCC=10V y RP=5kΩ

Unavez realizado el despeje para cada uno de los cuatro casos se obtuvo.
Servo1
RB=51402Ω
RA=4573Ω

Servo2
RB=43800Ω
RA=1200Ω

Servo3
RB=25030Ω
RA=833.33Ω

Gripper
RB=33040Ω
RA=1960Ω

*Nota: En la diseño del circuito estas resistencias están representadas como R8 y R10.

Por último se realizo una configuración diferente de comparadores para lograr utilizar el puente H y cambiar elsentido de giro del motor; generamos 2 PWM diferentes, de manera que uno está activo mientras el otro no y cuando se reduce totalmente el ciclo útil del primero se activa el otro PWM y el primero queda en 0.

CIRCUITOS PARA EL MANEJO DEL ACTUADOR

Circuito de Control Lazo Abierto

Circuito para el Puente H

Actuador-Sensor
Graficas del comportamiento en osciloscopio de los diferentes...