Control de un manipulador con dos grados de libertad basado en micro controladores PIC, utilizado como rotulador sobre madera

Abstract

In this thesis the control of a manipulator, for controlling movement in the X, Y, Z which has two degrees of freedom and is used as a marker on lumber. The manipulator is based on a type aluminum trestle structure, U-shaped, on which lie the axes X, Y and the end effector or tool mounted on the Z axis to the manipulator controller Microcontroller family used Microchip, specifically the PIC18Fxx31 for its wide variety of applications for motor control, as they have 2 major modules for motor applications, these modules are PWM control and interface coding quadrature, the first module is important because It allows a very versatile structure of PWM outputs to fire power circuits or drivers to handle motors of all types, and the interface for quadrature encoding allows measurement of speed and position encoder. The system is based on an interface of interaction with the end user through a computer which sends and receives information from speed and position for each of the servo axes that move the manipulator, this information is read by a master microcontroller, who is controlling the action of 3 slave microcontrollers that in turn control each manipulator axis thereby synchronization of the 4 Microcontrollers is set to establish the actions of each of them, which will be in the picture processing in the structure. For measuring the position and speed of the motors, encoders are used in the family of HP HEDS coupled to the shaft of motors, each with a resolution of 256 counts per turn.

En esta tesis se presenta el control de un manipulador, para el control de movimiento en los ejes X, Y, Z el cual consta con dos grados de libertad y es utilizado como rotulador sobre madera. El manipulador se basa en una estructura de aluminio tipo caballete, en forma de U, sobre la cual descansan los ejes X, Y y el efector final o herramienta, montado sobre el eje Z. Para el controlador del manipulador se utilizan Microcontroladores de la familia de Microchip, en específico los PIC18Fxx31 por su amplia variedad de aplicaciones para el control de motores, ya que poseen 2 módulos importantes para aplicaciones con motores, dichos módulos son el control PWM e Interfaz para la codificación por cuadratura, el primer módulo es importante porque permite una muy versátil estructura de salidas PWM para disparar circuitos de potencia o drivers para manejar motores de todo tipo, y la interfaz para la codificación de cuadratura que permite la medición de velocidad y posición del encoder. El sistema está basado en una interfaz de interacción con el usuario final, mediante una computadora la cual envía y recibe información de velocidad y posición para cada uno de los servomecanismos de los ejes que mueven al manipulador, esta información es leída mediante un microcontrolador maestro, que es quien controla la acción de 3 Microcontroladores esclavos que a su vez controlan cada uno un eje del manipulador, con ello, se establece una sincronización de los 4 Microcontroladores para establecer las acciones de cada uno de ellos, lo cual se verá en la imagen a procesar en la estructura. Para medir la posición y velocidad de los motores, se utilizan Encoders de la familia HEDS de HP acoplados a la flecha de los motores y cada uno con una resolución de 256 pulsos por vuelta.