P3 - Los accionamientos para mover las articulaciones
OBJETIVO: revisar el modelo del motor de continua, que utilizaremos como ejemplo para mover las articulaciones y generar movimientoP3 - Los accionamientos para mover las articulaciones
Embedded Files
Anteriormente simulamos los componentes mecánicos del robot: eslabones y articulaciones. Ahora vamos a utilizar un modelo del motor de CC para hacer un bloque en Simscape que utilizaremos para mover los ejes de nuestro robot.
Ya tenemos ejemplos de estos modelos en Simscape, en la carpeta MODELOS/modelos_motorCC del proyecto.
Lo que sigue a continuación puede ser interesante para entender cómo convertir un modelo en ecuaciones diferenciales en un bloque para la simulación por computador. También puede ser interesante para entender mejor las Especificaciones Técnicas que nos encontramos al adquirir motores CC comerciales, y su relación con el modelo matemático del mismo. Los apuntes del Seminario Control de Motores acompañan bien esta exploración. Si no nos interesa profundizar en esto en este momento, podemos pasar directamente a utilizar uno de los modelos proporcionados.
El modelo de motor CC más simple consiste en una relación ω/V que se puede llegar a simplificar como un sistema de primer orden para un motor sin carga.
Copiar los modelos a nuestra carpeta y utilizar el modelo de simulink de la librería (motorCC_Simulink) comprobando que se ajusta a las ecuaciones diferenciales que modelizan el conocido motor de continua (están resumidas en la sección de apuntes/modelos de este bloque).
Implementar el modelo del motor 118742-10W de Maxon sin carga de los apuntes. Comprobar que se cumplen las especificaciones de las hojas de características del fabricante en el punto nominal de funcionamiento: 5230rpm alimentado 9V. Analizar el comportamiento dinámico: tiempo de respuesta y de establecimiento.
El modelo dcmotorCC_simscape.slx es el modelo equivalente del motor de continua pero en simscape, añadiendo una reductora y alimentado por baterías. Confrontar estos componentes con los apuntes. Ajustar sus parámetros para obtener una respuesta compatible con las especificada para el motor 118742-10W de Maxon (o algún otro motor de interés).
Revisar los componentes "Ideal Sensor" del bloque "Sensors" del modelo, que hacen de interfase entre las variables físicas con el resto de los modelos.
A partir de aquí podríamos profundizar más sobre otros tipos de motores y cómo simularlos, conectando con otras asignaturas de control de accionamientos. Para nuestro objetivo de un simular un robot completo, el motor CC anterior ya puede ser suficiente.
Videos recomendados:
Videos recomendados:
Part 2: Simscape Fundamentals.Tutorial sobre creación de modelos simscape: el ejemplo del motor DC
(video de 35')
(video de 35')
Utilizaremos ahora el motor eléctrico para mover los ejes del robot que estamos simulando. Para ello hay que "acoplar" el eje del motor (con sus transmisiones si las tuviera) al eje de la articulación de la máquina. Presentamos las dos posibilidades que nos podemos encontrar: eje rotatorio y eje de traslación. Utilícese sólo la que demande nuestro robot.
A) Acoplamiento a un eje rotatorio
A) Acoplamiento a un eje rotatorio
Utilizar cualquier modelo de motor DC de los que hayamos desarrollado en la fase anterior, para mover los ejes. Para ello necesitamos un interface entre el eje del motor y el del robot, de manera que las velocidades de ambos estén acopladas (Ideal Angular Velocity Source de simscape) de manera que el par transmitido al eje sea el correcto (Ideal Torque Sensor de simscape).
El bloque que hace esta interface, llamado Rev-Rot Interface, está disponible en el proyecto de la asignatura (carpeta de MATERIALES).
El acoplamiento de las ecuaciones del motor con las de la máquina requiere utilizar la velocidad, que podemos explicitar en el bloque de la articulación, de la siguiente manera:
B) Acoplamiento a un eje prismático o lineal
B) Acoplamiento a un eje prismático o lineal
Una articulación prismática genera movimiento lineal gracias por ejemplo a un motor con un mecanismos de tornillo sin fin.
Se simula de manera análoga al acoplamiento anterior, pero cambiando movimiento angular por lineal, y pares por fuerzas. El interface se basa en que las velocidades de ambos movimientos (el generado por el motor con su mecanismo de conversión de movimiento angular a lineal, y el de la máquina) estén acopladas (Ideal Traslational Velocity Source de simscape) de manera que la fuerza total sobre el eje sea la combinación (Ideal Force Sensor de simscape).
El bloque que hace esta interface, llamado Lin-Vel Interface, está también disponible en el proyecto de la asignatura (carpeta de _MATERIALES_/MODELOS/).
Aquí ha sido necesario modificar el modelo del eje prismático para que tenga como entrada una fuerza, y como salida la velocidad lineal del mismo. En este ejemplo se mantuvieron los demás ejes fijos.
Llegados a este punto hemos conseguiremos que los eslabones del robot giren con los motores. El movimiento será continuo ya que no hemos implementado ningún control de posición en el motor.
Podemos hacer pequeños experimentos interesantes, como incorporar o anular el efecto de la gravedad (en el bloque World), o empezar a preocupamos de poner límites de giro en cada uno de los ejes (bloque Joint) y ver los efectos que tienen en pares y velocidades.
Cosas de posible interés para las simulaciones:
Cosas de posible interés para las simulaciones:
De Mathworks: para guardar datos interesantes de una simulación (en simscape).
De Mathworks: para identificar los frames asociados a cada sólido de la simulación (en simscape - multibody).
Page updated
Report abuse