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UTN FRBA - Bs As - Argentina
UNIVERSIDAD
TECNOLÓGICA
NACIONAL
Facultad Regional Buenos Aires
Secretaría de Ciencia y Tecnología
Grupo de Inteligencia Artificial
y Robótica
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Plataforma Móvil de
Inspección Robotizada
Ing. Claudio VERRASTRO , Enrique ZYGADLO
Ing. Sergio ALBERINO y Ing. Pablo D. FOLINO
PMIR
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Desarrollo de una Plataforma Móvil de Inspección Robotizada (PMIR) del Grupo GIAR
Objetivos
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Se trata del diseño y construcción de un carro de transporte de instrumental, autónomo cuya finalidad es la inspección de distintos entornos.
Se apunta principalmente a la recolección de datos en ambientes fabriles ó de producción y/o donde sea riesgosa la acción humana, extrayendo información de distinto tipo, mediante sensores adecuados (cámaras de vídeo, sensores ultrasónico, y otros a elección).
Introducción
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Estructura modular ------ (Red interna))
•Control adaptivo de motores•Sonar•Radio modem•Torre de instrumentos•Conversor de protocolo (RS232.RS485)
Descripción General
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• Prestaciones similares a las de plataformas comerciales, pero a bajo costo
• Al utilizar motores de C.C. Se logra mayor capacidad para desarrollar fuerza (puede transportar equipos de medición o similar)
• Al realimentar su posición (encoders, radar de ultrasonido. Cámara, etc.) y aplicar algoritmos de corrección (P.I.D., esquema adaptivo de filtrado de ruido) es posible saber con precisión donde se encuentra y realizar mediciones de bajo error sobre el entorno en el que se mueve la plataforma
Características generales
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• Radio controlado por operador (tipo joystick)
• Navegación por hitos (se posee un mapa del recorrido )
•Modo exploración (el mapa se “levanta” a través de los sensores )
Modos de navegación
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Control de MotoresPlaca de desarrollo
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Etapa de PotenciaPuente H
Codificador decuadratura
90S8515AVR
ComunicaciónSerie
MotorC.C.
PWM
PC(programación)
Programador
Placa general del GIA
Control de MotoresPlaca de desarrollo
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Ecuaciones del P.I.D.
y[n]= Kp . e[t] + Ki e(t) dt + Kd d(e(t))/dt
Referencias:Kp = Constante del control proporcionalKd = Constante del control diferencialKi = Constante del control integrale[t]= error de posición (posición actual – posición anterior)
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Control P
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Control PD
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Control PI
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Control PID
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Características del P.I.D.
Sobreimpulso
Tiempo deestablecimiento
Error permanente
Kp Aumenta No afecta Disminuye
Ki Aumenta Aumenta EliminaKd Disminuye Disminuye No afecta
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P.I.D. Discreto
y[n]= Kp . e[n] + Ki . a[n] + Kd . (e[n-1] - e[n])
a[n] = e[n]
e[n]= error de posición (posición actual – posición anterior)e[n-1]= error de posición del ciclo anteriora[n]= suma algebraica de los errores de posición
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El sistema trata de mantener su posición
Teniendo todo el radio modem apagado, se desplaza la PMIR y se verifica que la plataforma vuelve a su posición de inicio, sin necesidad de un comando suministrado por la PC.
Demostración P.I.D.
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Demostración P.I.D.
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Navegador PMIR v.2005C# .NET
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¿En qué estamos?
Estado Actual del Proyecto
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Placa de desarrollo( Versión 2006 )
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• Se pasó a un microcontrolador más moderno (ATmega8535)• La misma placa tiene dos puentes “H”, con lo que puede manejar dos motores, o un motor con el doble de corriente•El “Dongle” para programar el micro está incluido en la placa•Permite comunicación RS-232 o RS-485 con solo cambiar un jumper•Diseñada para entrar y conectarse en un Rack Tipo EuroCard
Ventajas de la placa nueva
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Ventajas de la placa nueva
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• Problemas de compatibilidad del ATmega8535 con la familia 90S (configuración de “fusibles”)
•No se tuvo en cuenta el ancho de los “rieles” del Rack EuroCard
• Pistas defectuosas al pasar de un programa a otro de diseño de placas (Autoruteo)
Problemas con la placa nueva
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Disposición de “fusibles” En el CodeVisionAVR
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Navegador VB.NETcompatible ER1 (Cliente)
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Navegador VB.NETcompatible ER1 (Servidor)
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ER1 PMIR
Motores paso a paso sin realimentación
Motores de C.C. realimentados por
encoder
Tracción diferencial Tracción tipo triciclo
PC en red WiFi Radiomodem
Es necesaria una PC a bordo para controlar
los módulos
Red RS485 de disposivos
Diferencias ER1- PMIR
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Videos de la PMIR funcionando
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Referencias
•Bucella T., “Servo Control of a DC-Brush Motor”,
•Microchip Teknic Inc. Nota de Aplicación AN-532
•Carbone P.,Petri D., “Noise-based Spectral Estimation
•for ADC Testing”
•Crenshaw, J. W.. “All About Filters”, Embedded System
•Programming pp 12-20 May (1996)
•Knoll G.F., Radiation Detection and Measurement,
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•Kuchen B., Carelli R.y .Gambier A. ; Control Digital,
•pp 118-123, EBAI, Brasil (1988a)
•Melkonian L., “Improving A/D Converter Performance
•Using Dither” National Semiconductor,
•Application Note AN 804, (1992)
Ogata, Katsuhiko, Ingeniería de control moderno, 3° edición, Prentice Hall, pp. 669-692, México, (1998) Proakis, J.G. y Manolakis, D.G. Tratamiento digital de señales, 3 ed., pp. 92-118, Prentice Hall, Madrid,
(1998) Smith, S.W., “The Scientist and Engineer's Guide to Digital Signal Processing”, Technical Publishing California (1997) Tham,M., “Discretised PID Controller”, University of Newcastle, Londres (1998 a) Tham M.T "Dealing With Measurement Noise" University of Newcastle, Londres (1998 b) Wescott,T. “PID Without a PhD”, Embedded System Programming, pp. 86-108. Oct (2000).
Referencias
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www.secyt.frba.utn.edu.ar/gia/
Grupo de Inteligencia Artificialy Robótica
Director: Claudio Verrastro Codirectores: Roberto Barneda Juan Carlos Gómez