Desenvolvimento de Algoritmos de Controlo para Locomoção de um Robot Humanóide UNIVERSIDADE DE AVEIRO Departamento de Electrónica, Telecomunicações e Informática.

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1 Desenvolvimento de Algoritmos de Controlo para Locomoção de um Robot Humanóide UNIVERSIDADE DE AVEIRO Departamento de Electrónica, Telecomunicações e Informática Departamento de Engenharia Mecânica 3. Actuação nas Juntas6. Conclusões 1. Enquadramento e Objectivos 2. Arquitectura do Robot 4. Controlo da Locomoção 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. SilvaDETI-IEETA (fsilva@det.ua.pt) Vítor M.F. SantosDEM-TEMA (vsantos@mec.ua.pt) Autoria: Milton Ruas da Silva,N.º Mec. 21824 - LEET milton.ruas@gmail.com Plataforma Humanóide 22 graus de liberdade Peso: 6 Kg Altura: 60 cm Arquitectura distribuída Configuração Master/Multi-Slave Comunicações assíncronas Entre master e slaves: CAN bus a 1 Mbit/s Entre master e PC (série RS232 a 115Kbaud) Unidades de Controlo (Master/Slave) Unidades de Controlo (Master/Slave) Cada Slave controla até 3 actuadores Actuação nas juntas: Servomotores HITEC Controlador de posição incluído, mas não oferece controlo de velocidade Disponibiliza sinal de saída com informação da posição e da corrente consumida Movimento de Flexão Correias de transmissão para redução de binário Main Control RS232 Master CAN BUS 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 Slaves AplicaçãoModelo Massa (g) Binário (N.m) Braços & juntas de baixo binárioHS85BB~200.35 Pernas & juntas de elevado binárioHS805BB1192.26 Movimento Lateral Carga de 2.1 Kg Com as crescentes exigências de binário, a resposta do servo deteriora-se… Solução: Compensação por SW! Lei de controlo: Δq=K·J T ·CoP Δq: Velocidade das juntas J: Jacobiano do centro de pressão (CoP) Lei de controlo: Δq=K·J T ·CoP Δq: Velocidade das juntas J: Jacobiano do centro de pressão (CoP) Equilíbrio realizado através de sensores de força nos pés Actuação 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: Resposta bastante reactiva a inclinações do plano, mas ainda limitada pela mecânica que suporta os extensómetros: mais evoluções, no domínio dos materiais utilizados, em vista a curto prazo. Perspectivas futuras: Utilização da corrente medida para adaptação da compensação PID, de modo a contemplar as variações de Inércia; Integração do controlo da locomoção com o controlo de equilíbrio; Substituição do PC por uma embedded motherboard nano-ITX; …