desenvolvimento de algoritmos de controlo para locomoção de um robot humanóide universidade de...
TRANSCRIPT
Desenvolvimento de Algoritmos de Controlo para Desenvolvimento de Algoritmos de Controlo para
Locomoção de um Robot HumanóideLocomoção de um Robot Humanóide
UNIVERSIDADE DE AVEIRO
Departamento de Electrónica, Telecomunicações e Informática
Departamento de Engenharia Mecânica
3. Actuadores 6. Conclusões
1. Enquadramento e Objectivos
2. Arquitectura do Robot
4. Controlo de Posição
5. Controlo de Equilíbrio
A concepção de um Robot Humanóide constitui um dos maiores desafios na área da robótica: construir um ser artificial semelhante ao homem é um sonho inato do nosso engenho. Marcas como a Sony ou a Honda já deram os primeiros passos.
Neste sentido, um grupo do Departamento de Engenharia Mecânica iniciou em 2003 a construção de uma plataforma humanóide de baixo custo no sentido de realizar investigação em áreas tão diversas como o controlo, a percepção e a navegação.
Neste trabalho pretende-se desenvolver e implementar um conjunto de estratégias e algoritmos de controlo para o robot Humanóide. O projecto pode ser decomposto nas seguintes fases:
Melhoramento dos algoritmos de comunicação entre os diversos nós; Desenvolvimento de estratégias de controlo a adoptar na actuação das
juntas, relativas à locomoção; Implementação de um controlador de equilíbrio.
2005/06
Orientação:
Filipe M.T. Silva DETI-IEETA ([email protected])
Vítor M.F. Santos DEM-TEMA ([email protected])
Autoria:
Milton Ruas da Silva, N.º Mec. 21824 - [email protected]
Plataforma Humanóide 22 graus de liberdade Peso: 6 Kg Altura: 60 cm
Arquitectura distribuída PC: envio de ordens de
actuação e consulta sensorial
Master: gestão de tráfego 8 Slaves: controlo local
Comunicação CAN: 833 Kbps Mensagens time-triggered Trotação(8 slaves)=8ms
Unidades de Controlo(Master/Slave)
Unidades de Controlo(Master/Slave)
Até 3 juntas controladas por um Slave
Actuação nas juntas: Servomotores HITECRelativamente baratos e pequenosControlador de posição incluídoDisponibiliza sinal de saída com informação
da posição e da corrente consumida pelo servo
Movimento de FlexãoMovimento de Flexão
Correias de transmissão para
redução de binário
Correias de transmissão para
redução de binário
Main ControlMain Control
RS232RS232
MasterMaster
CAN CAN BUSBUS
1
23 1
2
3
1
2
31
2 1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
SlaveSlavess
Aplicação Modelo Massa
(g)Binário (N.m)
Braços & juntas de baixo binário HS85BB ~20 0.35
Pernas & juntas de elevado binário HS805BB 119 2.26
PWM de controlo de posição (entrada)
Posição do motor (variável)
Impulso de “corrente” (variável)
Amplitude fixa
20 ms
Sinal de Saída
ServomotorPID
incremental
Posição desejada
Posição do servo
Sinal de controlo
Movimento LateralMovimento LateralC
arg
a d
e 2
.1 K
gC
arg
a d
e 2
.1 K
g
Com as crescentes exigências de binário, a resposta do servo deteriora-se!
Solução: Compensação por SW!
Lei de Controlo:Δq=K·JT·CoP
Δq: Velocidade das juntasJ: Jacobiano do Centro de Pressão (CoP)
Lei de Controlo:Δq=K·JT·CoP
Δq: Velocidade das juntasJ: Jacobiano do Centro de Pressão (CoP)
Equilíbrio realizado através de sensores de
Força nos pés
Equilíbrio realizado através de sensores de
Força nos pés
Actuação e Leitura SensorialActuação e Leitura Sensorial
A arquitectura distribuída apresenta várias vantagens: Sistemas de controlo mais simples e fiáveis;
Debugging simplificado.
Os servomotores revelam-se adequados para o Controlo da
Locomoção: Controlo de velocidade introduzido pela aplicação de trajectórias;
Controlo de posição optimizado com a adição de um compensador PID;
Infelizmente a compensação não contempla as variações de Inércia.
Controlo de equilíbrio usando sensores de força: Realização com sucesso! Mais evoluções em vista a curto prazo.
Perspectivas futuras: Utilização da corrente medida para adaptação da compensação de
posição de modo a contemplar as variações de Inércia;
Integração do controlo de posição com o controlo de equilíbrio;
Substituição do PC por uma embedded motherboard nano-ITX; …