{"id":6670,"date":"2023-09-05T08:20:32","date_gmt":"2023-09-05T08:20:32","guid":{"rendered":"https:\/\/doncenmotor.com\/?p=6670"},"modified":"2023-09-05T08:20:34","modified_gmt":"2023-09-05T08:20:34","slug":"motor-control-principles-robots","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/doncenmotor.com\/br\/motor-control-principles-robots\/","title":{"rendered":"Princ\u00edpios de controle motor (rob\u00f4s)"},"content":{"rendered":"

A aplica\u00e7\u00e3o de rob\u00f4s est\u00e1 se tornando cada vez mais difundida, o que desempenha um papel importante na produ\u00e7\u00e3o industrial e na melhoria da efici\u00eancia. Rob\u00f4s industriais usam principalmente servomotores para controle de movimento para mover e agarrar ferramentas. Este artigo discutir\u00e1 em detalhes as caracter\u00edsticas dos servomotores e os princ\u00edpios de controle correspondentes para diferentes tipos de servomotores.<\/p>\n\n\n\n

Princ\u00edpio de controle de movimento<\/h2>\n\n\n\n

O controle de movimento est\u00e1 intimamente relacionado \u00e0 rob\u00f3tica. Rob\u00f4s em aplica\u00e7\u00f5es industriais devem usar atuadores compostos de v\u00e1rios motores para se moverem por conta pr\u00f3pria para executar tarefas ou agarrar ferramentas por meio de bra\u00e7os rob\u00f3ticos.<\/p>\n\n\n\n

O sistema de controle de movimento do rob\u00f4 geralmente consiste em um controlador de motor, um driver de motor e um corpo de motor (principalmente servo motores). O controlador do motor tem fun\u00e7\u00f5es de computa\u00e7\u00e3o inteligentes e pode enviar instru\u00e7\u00f5es para acionar o motor. O driver pode fornecer corrente de refor\u00e7o para acionar o motor de acordo com as instru\u00e7\u00f5es do controlador. O motor pode mover o rob\u00f4 diretamente ou pode mover o rob\u00f4 por meio de um sistema de transmiss\u00e3o ou um sistema de corrente.<\/p>\n\n\n\n

Tipo de sa\u00edda<\/h2>\n\n\n\n

Rob\u00f4s m\u00f3veis s\u00e3o frequentemente usados para explorar grandes \u00e1reas de terra e podem se mover usando v\u00e1rias h\u00e9lices, p\u00e9s rob\u00f3ticos, rodas, trilhos ou bra\u00e7os rob\u00f3ticos. Por exemplo, v\u00e1rias plataformas de exibi\u00e7\u00e3o da NI incluem VINI, VolksBot e Isadora. Esses rob\u00f4s usam rodas Mecanum, rodas gerais e bra\u00e7os rob\u00f3ticos, respectivamente. Para controle embarcado, controladores em tempo real e FPGAs podem ser integrados por meio de plataformas embarcadas, como o NI CompactRIO. O CompactRIO tamb\u00e9m inclui um chassi reconfigur\u00e1vel que pode acomodar uma variedade de configura\u00e7\u00f5es de E\/S, incluindo entrada de sensor e controle de motor.<\/p>\n\n\n\n

VINI \u00e9 uma plataforma de rob\u00f4 que usa rodas omnidirecionais e pode viajar em v\u00e1rias dire\u00e7\u00f5es. Al\u00e9m de para frente e para tr\u00e1s como uma roda tradicional, a roda omnidirecional tamb\u00e9m pode girar o eixo na dire\u00e7\u00e3o oposta para viajar em qualquer dire\u00e7\u00e3o. Este tipo de roda j\u00e1 \u00e9 comumente usado em aplica\u00e7\u00f5es como empilhadeiras autom\u00e1ticas que devem ser capazes de se mover em espa\u00e7os apertados.<\/p>\n\n\n\n

O VINI tamb\u00e9m \u00e9 um rob\u00f4 de desenho de mapas que realiza o planejamento de caminhos e o processamento de dados por meio de controladores de n\u00edvel industrial da NI e do CompactRIO. Um controlador de n\u00edvel industrial incorporado fornece o mapa de escaneamento a laser e realiza o processamento de vis\u00e3o de m\u00e1quina para o CompactRIO receber dados do sensor e controlar servomotores no sistema de c\u00e2mera.<\/p>\n\n\n

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\"VINI
ROB\u00d4 VINI<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

As rodas do VolksBot foram desenvolvidas pelo Instituto Fraunhofer na Alemanha.<\/p>\n\n\n

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\"VOLKSBOT\"
RT3 VOLKSBOOT<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

Isadora \u00e9 um rob\u00f4 humanoide dan\u00e7ante que obt\u00e9m dados de entrada de humanos operando uma vers\u00e3o reduzida do rob\u00f4. Ent\u00e3o ele come\u00e7ou a mover seus bra\u00e7os rob\u00f3ticos e tronco para imitar o movimento de um rob\u00f4 em miniatura. Isadora usa 2 conjuntos de CompactRIO, um dos quais \u00e9 usado para simular o movimento gravado, e o outro \u00e9 usado para reproduzir a trajet\u00f3ria de movimento do rob\u00f4.<\/p>\n\n\n\n

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Princ\u00edpio de controle do servo motor e seus tipos<\/h2>\n\n\n\n

Servomotores s\u00e3o um tipo comum de motor em aplica\u00e7\u00f5es rob\u00f3ticas. O princ\u00edpio b\u00e1sico de controle \u00e9 usar um loop de controle, combinado com o feedback do motor necess\u00e1rio, para auxiliar o motor a entrar no estado desejado, como posi\u00e7\u00e3o e velocidade. Como o servomotor deve saber o estado atual atrav\u00e9s do loop de controle, sua estabilidade \u00e9 maior do que a do motor de passo.<\/p>\n\n\n\n

Existem diferentes tipos de servomotores \u2013 com escovas e sem escovas. A diferen\u00e7a entre servomotores com escovas e sem escovas \u00e9 seu mecanismo de comunica\u00e7\u00e3o. Os servomotores funcionam movendo ou construindo torque com base em for\u00e7as magn\u00e9ticas opostas. Os exemplos mais simples s\u00e3o campos magn\u00e9ticos estacion\u00e1rios e rotativos. Simplesmente mudando a dire\u00e7\u00e3o da corrente que flui atrav\u00e9s do campo magn\u00e9tico, os polos magn\u00e9ticos podem ser alterados e os polos magn\u00e9ticos (rotor) come\u00e7am a girar. Mudar a dire\u00e7\u00e3o da corrente da bobina \u00e9 chamado de \u201ccomuta\u00e7\u00e3o\u201d.<\/p>\n\n\n\n

Servomotor escovado<\/h3>\n\n\n\n

O princ\u00edpio de controle do motor escovado \u00e9 alterar a corrente na bobina do motor atrav\u00e9s da escova mec\u00e2nica. Como os motores escovados podem alterar a dire\u00e7\u00e3o da corrente de entrada, eles podem ser alimentados por corrente cont\u00ednua (CC). Os servomotores escovados podem ser divididos em 2 grupos de pe\u00e7as:<\/p>\n\n\n\n

A caixa do motor possui um \u00edm\u00e3 de campo (Field magnet), ou seja, o estator (Stator)
O rotor \u00e9 feito de bobinas com um n\u00facleo de ferro no meio e \u00e9 conectado a um transformador de corrente<\/p>\n\n\n\n

As escovas ent\u00e3o entram em contato com o transformador de corrente, direcionando a corrente para a bobina. Ap\u00f3s um per\u00edodo de uso, as escovas podem se desgastar e criar atrito no sistema; no entanto, isso n\u00e3o acontece em servomotores sem escovas.<\/p>\n\n\n\n

Servomotor sem escovas<\/h3>\n\n\n\n

A maioria dos servomotores sem escovas funcionam com corrente alternada (CA). O princ\u00edpio de controle do servomotor sem escovas \u00e9 colocar o n\u00facleo de ferro do lado de fora. Enquanto o rotor se torna um \u00edm\u00e3 tempor\u00e1rio, o estator se torna uma bobina de ferro. A corrente no circuito externo ser\u00e1 revertida na posi\u00e7\u00e3o do rotor dada. Portanto, este servomotor \u00e9 acionado por corrente alternada. Claro, tamb\u00e9m existem servomotores CC sem escovas. Esses motores normalmente t\u00eam algum circuito de comuta\u00e7\u00e3o eletr\u00f4nico para transformar a CC de entrada. Os servomotores sem escovas s\u00e3o mais caros, mas apresentam menos desgaste.<\/p>\n\n\n\n

Motor de passo<\/h3>\n\n\n\n

Em aplica\u00e7\u00f5es de movimento de rob\u00f4s, motores de passo n\u00e3o s\u00e3o t\u00e3o populares quanto servomotores, mas ainda s\u00e3o um tipo importante de motor e s\u00e3o mais f\u00e1ceis de usar. Comparados com servomotores, motores de passo s\u00e3o mais lentos e precisos. O motor de passo tem uma s\u00e9rie de dentes sem escova embutidos (dentes sem escova). Ap\u00f3s a corrente passar para alterar a carga eletromagn\u00e9tica, o rotor \u00e9 puxado pelo pr\u00f3ximo conjunto de dentes de escova, e o conjunto anterior de dentes de escova empurra o rotor, fornecendo assim um power up do motor de passo.<\/p>\n\n\n\n

Comparado com servomotores, j\u00e1 que motores de passo podem ser controlados precisamente pelo n\u00famero de dentes da escova (isto \u00e9, igual \u00e0 dist\u00e2ncia movida), o feedback geralmente n\u00e3o \u00e9 necess\u00e1rio. No entanto, os dentes da escova podem ser perdidos devido a obst\u00e1culos, ent\u00e3o um codificador pode ser usado como feedback.<\/p>\n\n\n\n

Controlador de movimento e arquitetura de software<\/h2>\n\n\n\n

Muitos fabricantes constru\u00edram seus pr\u00f3prios sistemas de acionamento para controlar rob\u00f4s. Ao considerar sistemas de controle de movimento em aplica\u00e7\u00f5es de rob\u00f4s, voc\u00ea pode primeiro entender o ciclo de malha rudimentar, conforme mostrado na figura abaixo.<\/p>\n\n\n\n

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Quanto \u00e0 fun\u00e7\u00e3o de n\u00edvel superior do planejamento de miss\u00e3o do rob\u00f4, \u00e9 fazer com que as a\u00e7\u00f5es do rob\u00f4 atinjam o objetivo final. Pode incluir v\u00e1rios conjuntos de objetivos em um \u00fanico comando, ou pode direcionar o rob\u00f4 para um local espec\u00edfico. Se o rob\u00f4 adotar uma arquitetura teleoperada, ent\u00e3o essas instru\u00e7\u00f5es s\u00e3o provavelmente transmitidas por um computador conectado fora da placa, e as a\u00e7\u00f5es ou comportamentos subsequentes do rob\u00f4 podem ser selecionados manualmente aqui. Em um rob\u00f4 totalmente automatizado, o planejamento de tarefas tamb\u00e9m pode ser realizado diretamente na placa, dependendo do algoritmo de tomada de decis\u00e3o.<\/p>\n\n\n\n

Ao planejar um caminho, perguntas como \u201cComo devo chegar ao destino para concluir esta tarefa?\u201d ou \u201cComo devo mover o bra\u00e7o do rob\u00f4 para este local?\u201d frequentemente surgem. E esse tipo de problema pode ser conclu\u00eddo pelo controlador de movimento do rob\u00f4.<\/p>\n\n\n\n

Uma vez que o destino e a velocidade de viagem s\u00e3o conhecidos, o controlador do servo motor enviar\u00e1 um sinal de controle (PWM ou corrente, etc.) para o acionamento do motor real para que ele possa atingir o destino. Geralmente, o PID \u00e9 usado para construir a fun\u00e7\u00e3o de controle. Observe tamb\u00e9m que os recursos de seguran\u00e7a tamb\u00e9m devem ser incorporados neste momento. Por exemplo, se um rob\u00f4 viajando em alta velocidade detectar um humano em seu caminho atual, ele deve enviar um sinal de emerg\u00eancia para parar o motor ou frear imediatamente.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

A aplica\u00e7\u00e3o de rob\u00f4s est\u00e1 se tornando cada vez mais difundida, desempenhando um papel importante na produ\u00e7\u00e3o industrial e na melhoria da efici\u00eancia. Rob\u00f4s industriais utilizam principalmente servomotores para controle de movimento, movimentando e agarrando ferramentas. Este artigo discutir\u00e1 em detalhes as caracter\u00edsticas dos servomotores e os princ\u00edpios de controle correspondentes para diferentes tipos [\u2026]<\/p>","protected":false},"author":1,"featured_media":6510,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_mi_skip_tracking":false,"_monsterinsights_sitenote_active":false,"_monsterinsights_sitenote_note":"","_monsterinsights_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[10],"tags":[],"class_list":["post-6670","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-motion-controller"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/doncenmotor.com\/br\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/6670","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/doncenmotor.com\/br\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/doncenmotor.com\/br\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/doncenmotor.com\/br\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/doncenmotor.com\/br\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=6670"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/doncenmotor.com\/br\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/6670\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":6673,"href":"https:\/\/doncenmotor.com\/br\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/6670\/revisions\/6673"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/doncenmotor.com\/br\/wp-json\/wp\/v2\/media\/6510"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/doncenmotor.com\/br\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=6670"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/doncenmotor.com\/br\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=6670"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/doncenmotor.com\/br\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=6670"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}