Controle de Servomotores e AVATAR robóticoControle de Servomotores e AVATAR robóticoOficinaOficina

Marcelo Nicoletti FranchinMarcelo Nicoletti FranchinSEXTA-FEIRA, 29 de janeiro, 14h-15:30hSEXTA-FEIRA, 29 de janeiro, 14h-15:30h

Rafael Toschi ChiafarelliRafael Toschi ChiafarelliSEXTA-FEIRA, 29 de janeiro, 15:30h-17:00hSEXTA-FEIRA, 29 de janeiro, 15:30h-17:00h

Servomotor é um dos tipos de motor mais usado na robótica. Servomotor é um dos tipos de motor mais usado na robótica. Nesta oficina você conhecerá os princípios básicos de operação Nesta oficina você conhecerá os princípios básicos de operação desse tipo de motor e seu controle via PWM (Pulse Width desse tipo de motor e seu controle via PWM (Pulse Width Modulation) com microcontrolador. Em seguida os conhecimentos Modulation) com microcontrolador. Em seguida os conhecimentos adiquiridos serão aplicados na montagem do AVATAR robótico. adiquiridos serão aplicados na montagem do AVATAR robótico. Essa oficina será básica para todos que pretendam desenvolver Essa oficina será básica para todos que pretendam desenvolver alguma atividade do Robô AVATAR que envolva a movimentação alguma atividade do Robô AVATAR que envolva a movimentação de motores e o controle dos LEDs RGB.de motores e o controle dos LEDs RGB.

Conteúdo

• Introdução aos servomotores R/C• Especificações de um servo R/C• Anatomia de um Servo R/C• Forma de Funcionamento e Controle de

Posição• Controle de Velocidade por PWM• Adaptação do servo para giro contínuo• Servo Dinamixel comando serial projeto CP1

Introdução• Servomotores são motores com sistema de controle de

posição ou velocidade em malha fechada incorporados • São utilizados tipicamente em servomecanismos (ex.

piloto automático de veículos e aeronaves, navegação de mísseis e foguetes, escadas rolantes, máquinas de bobinamento, elevadores, etc.).

• Três tipos básicos de servomotores são usados em servosistemas modernos: servomotores AC, baseados em projetos com motores de indução; servomotores DC, baseados em projetos com motores de corrente contínua; e servomotores sem escovas AC, baseados em projetos com motores síncronos.

Introdução

• O foco desta oficina está nos servomotores usados nas áreas de robótica, mecatrônica e modelismo com controle remoto (aeromodelos, barcos e carros)

• Estes servomotores são chamados usualmente de “Servos” ou “Servos R/C” (remote control)

Servomotores para Robótica/Mecatrônica/Modelismo

http://science.howstuffworks.com/pleo5.htm

PLEO

Especificações de um Servomotor R/C

• Speed 0.19 sec/60° at 4.8V 0.15 sec/60° at 6V• Torque 200 oz-in at 4.8

250 oz-in at 6 V• Size: X x Y x Z mm• Weight: 2.2 oz (63g)OBS• 1 oz (ounce)g ~= 28,48 g• 1 oz-in (ounce-inches) ~= 72,34 g.cm

Grandes Fabricantes de Servos R/C

• Hitec www.hitecrcd.com/• Futaba www.futaba-rc.com/• Cirrus cirrus.globalhobby.com/Servos.asp

/• Dinamixel www.robotis.com/

Anatomia de um Servo R/C

Anatomia de um Servo R/C

Forma de Funcionamento e Controle de Posição

Forma de Funcionamento e Controle de Posição

Forma de Funcionamento e Controle de Posição

Conector do Servo

Controle de Velocidade por PWM

• PWM – Pulse Width Modulation• Modulação por largura de pulso• Pulsos de 1 a 2 ms em frames de 20ms

Usando um pic para controlar o servo

Evolução dos Servomotores RC

• Servos Digitaishttp://www.futaba-rc.com/servos/digitalservos.pdf• Servos Brushless

http://www.futaba-rc.com/servos/brushlessservos.html

Servos Digitais

• Desempenho otimizado• Deadband melhorado• Resposta mais rápida• Aceleração/desaceleração suave, melhorada• Melhor resolução e potência de hold• Gasta mais energia

Acessórios e Peças

• Engrenagens e Horns• Nylon• Karbonite• Metal

Adaptação do servo - Opções

• 1.Desligamento do circuito de controle para uso como um motor DC com a redução e giro contínuo (controle PWM no motor DC)

• 2.Adaptação do circuito de controle para controle PPM no controle de velocidade e giro contínuo

Alteração para giro contínuo

Adaptação do circuito de controle

Valor Médio Quadrático ou Valor Eficaz (Valor RMS)

Por exemplo 50% duty-cycle ~70% valor eficaz

Tarefas da Oficina (hardware)

• Montagem de Placa de circuito impresso para controle de 3 servos R/C com o microprocessador PIC e 2 LEDs RGB. O processador PIC posssui uma conexão serial com o PC para comandos de controle nos servos R/C e nos LEDs.

• Após confecção da PCI,soldagem dos componentes.• Instalação do MPLAB para montagem dos programas

para o PIC• Instalação de Ferramenta de programação no PC

para comunicação com o AVATAR

Tarefas da Oficina (programação)

• Montagem do programa 1 de teste no PIC• Gravação do arquivo HEX gerado no

processador. (usar gravador de PIC do prof. Marcelo se não tiver)

• Teste do programa para controle do servo.• Repetir o procedimento para o programa de

teste dois no PIC que se comunicará com o PC.• Realizar alterações para o projeto de

competição de AVATARES.