[pt] CONTROLE DE MOTORES DE PASSO APLICADO A UM MANIPULADOR ROBÓTICO

[en] STEPPER MOTOR CONTROL APPLIED TO A ROBOTIC MANIPULATOR

[pt] WILLIAM SCHROEDER CARDOZO

[pt] CONTROLE DE POSICAO

[pt] ROBOTICA

[pt] MOTORES DE PASSO

[pt] MANIPULADORES ROBOTICOS

[en] POSITION CONTROL

[en] ROBOTICS

[en] STEP MOTORS

[en] ROBOTIC MANIPULATORS

[pt] Motores de passo são os motores mais utilizados em aplicações de controle de posicionamento em malha aberta. Entretanto, as limitações desta forma de atuação têm fomentado o desenvolvimento de novas técnicas que incorporem o controle em malha fechada. Motores de passo possuem boa relação entre torque e custo, tornando-os atraentes para aplicações em manipuladores robóticos. Mas as técnicas tradicionais de controle de manipuladores elétricos, que normalmente assumem o uso de motores de corrente contínua, apresentam baixo desempenho quando aplicadas a motores de passo, mesmo com o uso de sensores de posição. A forma mais comum de controle em malha fechada de motores de passo exige um encoder diretamente acoplado ao eixo do motor, formando um sistema colocado. No entanto, o projeto de muitos motores de passo não permite este acoplamento. Nesses casos, é necessário instalar os encoders na estrutura do manipulador, separados dos atuadores, caracterizando um sistema nãocolocado, que tipicamente apresenta problemas de estabilidade. Este trabalho propõe uma técnica de controle que recebe a realimentação de um encoder, não diretamente acoplado ao motor, e gera uma sequência de pulsos para o driver do motor de passo. Esse trem de pulsos é calculado de modo a não exigir acelerações excessivas, e assim prevenir a perda de passo do motor. O modelo de um sistema robótico usando este controlador é desenvolvido e simulado em Simulink/MATLAB. Um manipulador robótico de seis graus de liberdade acionado por motores de passo é especialmente projetado e construído para validar a técnica de controle apresentada, controlado por um microcontrolador PIC18F2431. O manipulador desenvolvido é modelado, e sua dinâmica analisada através de simulações. Os experimentos comprovam a eficiência da técnica de controle proposta, resultando em uma precisão absoluta na extremidade do manipulador de 1,3mm e repetibilidade 0,5mm .

[en] Stepper motors are used in most applications in open loop. However, the limitations of this type of control have encouraged the development of new techniques for closed loop control. Stepper motors have a good relationship between torque and cost, making it attractive for applications in robotic manipulators. But the limitation of traditional control deteriorates the performance of the manipulator. The most common form of closed loop control of stepper motors require an encoder directly coupled to the motor shaft. However, this is not always practical. In some cases, it is necessary to control the position of some system component that can’t be precisely known from the position of the motor. This work proposes a control technique that receives feedback from an encoder, not directly coupled to the motor shaft, and generates a sequence of pulses to the stepper motor driver. This pulse train is done so as not to require excessive accelerations, and thus prevent the loss of step. The model of a system using this controller is built using Simulink/MATLAB. A robotic manipulator of six degrees of freedom, using stepper motors, is designed and built to validate the presented control techniques, implemented on a PIC18F2431 microcontroller. The obtained absolute accuracy is 1,3mm and repeatability 0,5mm , proving the efficiency of the proposed control technique.

MARCO ANTONIO MEGGIOLARO

HANS INGO WEBER

MARCO ANTONIO MEGGIOLARO

MAX SUELL DUTRA

2012-12-03

2012-04-27

[pt] TEXTO

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PORTUGUÊS

https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=20783@1

https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=20783@2

https://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.20783