UNIVERSIDADE DE AVEIRO 2005/06 Departamento de Electrónica, Telecomunicações e Informática Departamento de Engenharia Mecânica Desenvolvimento de Algoritmos de Controlo para Locomoção de um Robot Humanóide Autoria: Milton Ruas da Silva, N.º Mec. 21824 - LEET milton.ruas@gmail.com Orientação: Filipe M.T. Silva DETI-IEETA (fsilva@det.ua.pt) Vítor M.F. Santos DEM-TEMA (vsantos@mec.ua.pt) 1. Enquadramento e Objectivos 4. Controlo de Posição Com as crescentes exigências de binário, a resposta do servo deteriora-se! Solução: Compensação por SW! 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. Movimento de Flexão Carga de 2.1 Kg Movimento Lateral 2. Arquitectura do Robot 5. Controlo de Equilíbrio Main Control RS232 Master CAN BUS 1 2 3 Slaves 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 Equilíbrio realizado através de sensores de Força nos pés Lei de Controlo: Δq=K·JT·CoP Δq: Velocidade das juntas J: Jacobiano do Centro de Pressão (CoP) Unidades de Controlo (Master/Slave) 3. Actuadores 6. Conclusões Até 3 juntas controladas por um Slave Actuação nas juntas: Servomotores HITEC Relativamente baratos e pequenos Controlador de posição incluído Disponibiliza sinal de saída com informação da posição e da corrente consumida pelo servo 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; … Actuação e Leitura Sensorial Correias de transmissão para redução de binário 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