Robótica Industrial: Fundamentos, Tecnologias, Programação e Simulação

Transcrição

1 Robótica Industrial: Fundamentos, Tecnologias, Programação e Simulação Winderson Eugenio dos Santos José Hamilton Chaves Gorgulho Jr Editora Erica Saraiva

2 Servo Acionamento Elétrico nos Robôs Capítulo 3

3 Servo sistema Malha aberta x Malha fechada realimentação (ou feedback em inglês) patamar desejado (ou setpoint em inglês) Robôs movimento é a variável de controle realimentação por sensores de movimento atuadores (elétricos, hidráulicos, pneumáticos) Atuadores elétricos motor de corrente contínua motor de passo motor síncrono Visão geral

4 Sensores: elétricos movimento processo Elementos de um sistema de controle robótico

5 Exemplo de elementos que podem ser configurados num servo motor

6 Potenciômetros de Precisão V 0 V ex pos tot Vo k TP. pos Características técnicas: Carcaça de alumínio Linearidade: +/- 0.05% Resolução: 0.007º Velocidade nominal: 10000RPM Os sensores de movimento

7 V S ( t ) A.sen(. ( t ).sen( ).cos( ) V S 1 2 Resolvers V S V S 1( t) A.sen( t).sen( ) 2( t) A. sen( t).cos( ) Os sensores de movimento

8 Codificadores (ou Encoders) incrementais x absolutos Os sensores de movimento

9 Servo Motor de Corrente Contínua

10 1. Flange 2. Imã permanente 3. Carcaça (retorno magnético) 4. Eixo 5. Enrolamento 6. Placa de comutação 7. Comutador 8. Escovas de grafite 9. Escovas de metal precisoso 10.Tampa 11.Conectores 12.Rolamento 13.Mancal Servo motor DC tipo: Núcleo de Ferro (Iron Cored)

11 armadura em disco armadura em copo Servo motor DC tipo: Bobina Móvel (Moving Coil)

12 1. Flange 2. Carcaça 3. Chaps de aço laminado 4. Enrolamento 5. Imã permanente 6. Eixo 7. Aneis balanceados 8. Sensor efeito Hall 9. Controle magnético 10.Rolamentos Servo motor DC tipo: Sem Escovas (Brushless)

13 Dados técnicos de servomotores

14 Exemplo de Dados Técnicos

15 quadrantes de operação Drivers para servo motor DC

16 Formas de onda gerado nos drivers Drivers para servo motor DC

17 nível de realimentação de corrente/tensão offset de motor parado (para evitar pequenos movimentos que podem resultar quando o sinal de entrada for nulo) velocidade máxima permitida corrente máxima permitida ganhos nas malhas de realimentação 1. Placa principal 2. Trimpots para ajustes 3. Dissipador de calor 4. Transistores MOSFET 5. Bornes de conexão Ajustes comuns em drivers

18 Exemplo de Robô com Servo Motor DC: ROBÔ ROBOTURB

19 Vista do manipulador mecânico ROBÔ ROBOTURB

20 Sistema de controle das juntas ROBÔ ROBOTURB

21 Acionamento da junta prismática ROBÔ ROBOTURB

22 Transmissões na junta prismática ROBÔ ROBOTURB

23 Esquemático da junta prismática ROBÔ ROBOTURB

24 Acionamento do punho ROBÔ ROBOTURB

25 Transmissões no punho ROBÔ ROBOTURB

26 Esquemático do punho ROBÔ ROBOTURB

27 Motor de Passo

28 Motor de passo tipo: Imã permanente

29 Motor de passo tipo: Relutância variável

30 Motor de passo tipo: Híbrido

31 Dados técnicos de motor de passo

32 Exemplo de Dados Técnicos

33 Drivers para Motores de Passo

34 motor de passo com fontes: bipolar (esquerda) e uniplar (direita)

35 Acionamento em modo normal de motor de passo bifásico

36 Acionamento em modo normal de motor de passo tetrafásico

37 Acionamento em modo wave: bifásico e tetrafásico

38 Acionamento em modo meio passo bifásico e tetrafásico

39 Acionamento em modo micro-passo

40 Exemplo de Robô com Motor de Passo: ROBÔ HANDLER

41 localização de cada um dos motores ROBÔ HANDLER

42 Estrutura de controle ROBÔ HANDLER

43 Dados técnicos dos motores de passo ROBÔ HANDLER

44 Transmissões ROBÔ HANDLER

45 Transmissão no punho ROBÔ HANDLER

46 Motor Síncrono (ou Brushless AC)

47 Característica trapezoidal da corrente num motor brushless

48 Drivers para servo motor brushless AC

49 Drivers para servo motor brushless AC

50 Ex. Características técnicas

51 ...continuação

52 Exemplo de Robô com Motor Brushless: ROBÔ HEXAFLEX

53 Efetuador final ROBÔ HEXAFLEX

54 acionamento na junta de base e drivers ROBÔ HEXAFLEX

55 transmissão para movimento das pernas ROBÔ HEXAFLEX

56 1) Utilizando as equações fornecidas para potenciômetros de precisão, qual o valor da constante do potenciômetro apresentado como exemplo, caso o mesmo fosse excitado com uma tensão de 10V? Ainda para este caso qual seria o valor da resolução de saída em Volts? 2) Com base nas informações sobre os três tipos de acionamentos de precisão com motor-dc, motor de passo e motor síncrono, qual das técnicas facilitaria o projeto de um robô em termos de quantidade do número de cabos de alimentação e sinais a serem levados ao manipulador? 3) Pesquisa: Elabore uma tabela comparativa entre os três tipos de servo acionamentos estudados apresentando vantagens e desvantagens no uso de cada um deles. Atividades