Robótica Industrial: Fundamentos, Tecnologias, Programação e Simulação Winderson Eugenio dos Santos José Hamilton Chaves Gorgulho Jr Editora Erica Saraiva
Servo Acionamento Elétrico nos Robôs Capítulo 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
Sensores: elétricos movimento processo Elementos de um sistema de controle robótico
Exemplo de elementos que podem ser configurados num servo motor
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
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
Codificadores (ou Encoders) incrementais x absolutos Os sensores de movimento
Servo Motor de Corrente Contínua
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)
armadura em disco armadura em copo Servo motor DC tipo: Bobina Móvel (Moving Coil)
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)
Dados técnicos de servomotores
Exemplo de Dados Técnicos
quadrantes de operação Drivers para servo motor DC
Formas de onda gerado nos drivers Drivers para servo motor DC
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
Exemplo de Robô com Servo Motor DC: ROBÔ ROBOTURB
Vista do manipulador mecânico ROBÔ ROBOTURB
Sistema de controle das juntas ROBÔ ROBOTURB
Acionamento da junta prismática ROBÔ ROBOTURB
Transmissões na junta prismática ROBÔ ROBOTURB
Esquemático da junta prismática ROBÔ ROBOTURB
Acionamento do punho ROBÔ ROBOTURB
Transmissões no punho ROBÔ ROBOTURB
Esquemático do punho ROBÔ ROBOTURB
Motor de Passo
Motor de passo tipo: Imã permanente
Motor de passo tipo: Relutância variável
Motor de passo tipo: Híbrido
Dados técnicos de motor de passo
Exemplo de Dados Técnicos
Drivers para Motores de Passo
motor de passo com fontes: bipolar (esquerda) e uniplar (direita)
Acionamento em modo normal de motor de passo bifásico
Acionamento em modo normal de motor de passo tetrafásico
Acionamento em modo wave: bifásico e tetrafásico
Acionamento em modo meio passo bifásico e tetrafásico
Acionamento em modo micro-passo
Exemplo de Robô com Motor de Passo: ROBÔ HANDLER
localização de cada um dos motores ROBÔ HANDLER
Estrutura de controle ROBÔ HANDLER
Dados técnicos dos motores de passo ROBÔ HANDLER
Transmissões ROBÔ HANDLER
Transmissão no punho ROBÔ HANDLER
Motor Síncrono (ou Brushless AC)
Característica trapezoidal da corrente num motor brushless
Drivers para servo motor brushless AC
Drivers para servo motor brushless AC
Ex. Características técnicas
...continuação
Exemplo de Robô com Motor Brushless: ROBÔ HEXAFLEX
Efetuador final ROBÔ HEXAFLEX
acionamento na junta de base e drivers ROBÔ HEXAFLEX
transmissão para movimento das pernas ROBÔ HEXAFLEX
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