grupo de inteligencia artificial y robótica
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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 Potencia
Puente H
Codificador de
cuadratura
90S8515
AVR
Comunicación
Serie
Motor
C.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 proporcional
Kd = Constante del control diferencial
Ki = Constante del control integral
e[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.
Sobre
impulso
Tiempo de
establecimientoError permanente
Kp Aumenta No afecta Disminuye
Ki Aumenta Aumenta Elimina
Kd 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 anterior
a[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
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•Microchip Teknic Inc. Nota de Aplicación AN-532
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•Knoll G.F., Radiation Detection and Measurement,
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•Melkonian L., “Improving A/D Converter Performance
•Using Dither” National Semiconductor,
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Ogata, Katsuhiko, Ingeniería de control moderno, 3°
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Proakis, J.G. y Manolakis, D.G. Tratamiento digital de
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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"
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Wescott,T. “PID Without a PhD”, Embedded System
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Referencias
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y Robótica
Director: Claudio Verrastro
Codirectores: Roberto Barneda
Juan Carlos Gómez