DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y CONTROL DE UN ROBOT PARALELO DE TRES GRADOS DE LIBERTAD

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ARQUITECTURA DE CONTROL
El control de la trayectoria del robot paralelo se realizó mediante el control en lazo cerrado de los tres servomotores utilizando sensores de posición angular. Para realizarlo se integró un Controlador de Arquitectura Abierta (CAA).
Existen dos interpretaciones del término CAA. Una de ellas se enfoca en la estandarización de los dispositivos de la automatización (software, hardware y máquinas) para definir protocolos de comunicación, compatibilidad entre interfaces hombre-máquina, conectores estándar entre dispositivos, etc. Tres grupos de investigación que incluyen a fabricantes de maquinaria automatizada en el mundo se han dirigido en esa dirección: en USA el proyecto OMAC (1994), en Japón el proyecto OSEC, y en Europa el proyecto OSACA (1996). La segunda interpretación del término CAA está relacionada con la accesibilidad que puede tener el usuario a los lazos de control de bajo nivel, y con la capacidad de multiprocesamiento y ejecución en tiempo real. El National Institute of Standards and Technology (NIST), en Estados Unidos, ha utilizado este concepto para desarrollar la arquitectura EMC (Enhanced Machine Controller) (Proctor, 1993). En la Universidad de Nueva York se desarrolló MOSAIC (Ashley, 1990), un controlador de arquitectura abierta usado como plataforma para tópicos de investigación en los campos de la robótica y de las máquinas-herramientas.
El concepto de CAA utilizado en este trabajo se basa en la segunda interpretación y considera las siguientes características:
1) Proporcionar un medio fácil y eficaz de integrar algoritmos de control definidos por el usuario y optimizar la configuración hardware para asegurar su rápida ejecución.
2) El software y el hardware deben ser flexibles para permitir la integración de nuevos tipos de sensores (cámaras, sensores de proximidad, etc.) y, si es requerida, la ejecución paralela de su preprocesamiento.
3) Para ejecutar simultáneamente tareas de: supervisión, control de movimiento, preprocesamiento de señales, compensación del error, etc.; el CAA debe tener la capacidad de cargar, iniciar, ejecutar y sincronizar aplicaciones multitareas y tiempo real.
La parte central del CAA de este trabajo es la tarjeta PMAC (Programmable Multi-Axes Controller) de Delta Tau Systems instalada en una PC a través del bus ISA.

Figura 10. a) Esquema del controlador

Figura 10.b) Controlador y chasis industrial de PC

Esta tarjeta utiliza un procesador DSP56001 que le permite controlar hasta 4 servomotores. La tarjeta recibe la posición angular de los encoders de los servomotores, calcula el error de seguimiento (según la trayectoria deseada), calcula la señal de control con un algoritmo PID, y la envía hacia los servoamplificadores cada 40 micro segundos por cada eje. La figura 10a muestra el diagrama esquemático del controlador. Los servoamplificadores, del tipo PWM de Copley Controls Inc., modelo 412, pueden manejar hasta 10 A de corriente continua y 20 A de corriente pico, 24-90 volts, y pueden ser configurados para una gran variedad de servomotores. Los servomotores son Sanyo Denky Co., modelo Super R, de 110 watts, 75 volts, y 2.1 A, con encoder incremental en cuadratura de 1000 P/R, es decir 4000 cuentas por revolución. La PC tiene un chasis industrial y un procesador a 200MHz. La fotografía de la figura 10b muestra, a la izquierda, la unidad de potencia (se observan los tres amplificadores), y a la derecha la PC con chasis industrial.

Figura 11. Sistema final del robot y su controlador

La fotografía de la figura 11 presenta el robot Delta construido incluyendo servomotores y controlador.

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