El documento describe diferentes tipos de motores y componentes utilizados en robótica, incluyendo motores de corriente continua con y sin escobillas, encoders ópticos y magnéticos, reductores y su configuración, y conceptos como par, velocidad y potencia. También presenta modelos de motores DC, circuitos de control, y consideraciones para la selección e implementación de motores en aplicaciones robóticas.

1. Motores utilizados en robótica

3. Componentes Baja fricción entre las escobillas y delgas del colector Le permiten al rotor girar libremente.

5. Generación del par Campo magnético Corriente eléctrica Fuerza magnética

6. Efecto sobre el par del aumento del número de conductores Par Posición rotacional Posición rotacional Posición rotacional Par Par

8. Ejemplo Encoder Óptico Escobillas Estator Rotor Reductor Fuente: faulhaber.com

9. Motor DC con escobillas Bobina rotatoria y un magneto con excitación estacionaria. La corriente se le suministra a la bobina rotatoria a través de conmutación mecánica

10. Motor DC sin escobillas Bobina hace la función del estator del motor (estacionaria), mientras que el magneto está en el rotor

12. Encoder óptico

14. Encoder absolutos (ópticos)

16. Encoder incrementales (ópticos) RESOLUTIONS:Range: 16 to 2048 PPR (Pulses per Revolution) Currently available: 16, 24, 32, 50, 60, 75, 90, 100, 127, 128, 200, 225, 250, 256, 300, 312, 360, 471, 480, 500, 512, 540, 635, 640, 647, 720, 800, 900, 1000, 1024, 1250, 2000

17. Encoder Magnéticos Encoders magnéticos: Los cambios en el flujo magnético son captados por sensores magnéticos, directamente acoplados a una electrónica.

18. Encoder magnético

19. Reductoras

21. Configuración de reductoras donde:  = Rendimiento de la transmisión T 1 = Par de entrada T 2 = Par de salida  1= Velocidad de entrada  2= Velocidad de salida

24. Variables Velocidad o velocidad angular: Razón de rotación alrededor de un eje comunmente expresado en radianes/segundo ( rad/s) o revoluciones/segundo (rps) o revoluciones por minuto (rpm) Unidades de medida: 1 revolución = 360° 1 revolución = 2*pi*radianes 1 radian = (180/pi)° 1° = (pi/180) radianes Potencia: Cuando actúa un par (con respecto a su eje de rotación) en un cuerpo que rota a una velocidad angular w , su potencia ( razón del trabajo realizado dW/dt ) es el producto del par y la velocidad angular. Unidades de medida: Watts { W } o Newton-metros por segundo { N·m/s }

25. Circuito eléctrico va = Tensión de CC aplicado al motor Ra =Resistencia del enrrollado ev = Tensión electromotriz de retorno La = Inductancia del enrrollado Ke =Constante electromotriz de rotorno w = Velocidad angular

26. Motor: modelo Motores relativamente pequeños, sin núcleo de hierro: Par producido en el motor: t= Par Kt = Constante del par motor o

27. Modelo Simulink

28. Características motor Tensión constante, par variable

29. Considerando características de Faulhaber

30. Comprobación modelo

31. Interfaz con Dspace

32. Modelo en Simulink-Dspace

33. Comprobación de respuesta

36. Incorporación de controlador PID

37. Modelo de referencia y comportamiento real

38. Tarjetas controladoras PID

39. Esquema eléctrico de controlador de motor Desacople para control inteligente DSP Controlador 2 Controlador n . .

40. Esquema eléctrico (detalle)

41. Algunos terminales y funciones

42. Etapa de Potencia Descripción Entradas Iout, -Iout: Señal de ± 5V provenientes de DAC. S alida, Vm : ± 12V para accionar motor DC. Alimentación : +20V, -20V y tierra.

43. Encoder HEDS-5540 S erie: HEDS-5540 E14 9748 A Resolución, líneas por revolución, N=200 CPR Nº canales: 2 + índice Requiere resistencias de pull-up de 2'7 Kohm Voltaje de alimentación, Vcc = 5 V Intensidad para alimentación 5V, Icc = 57 mA

44. Motor de Faulhaber N º serie: 2230U012S 74 380 MicroMo Coreless DC Motor 2230 Diámetro 22mm, Longitud 30mm Potencia máx. continua: 3'27 w Par de parada: 1’87 oz-in Velocidad sin carga: 9500 RPM Par de rozamiento: 0’017 oz-in Voltaje de alimentación: 12 V Constante de velocidad, k n = 799 rpm/V Fuerza contraelectromotriz: k E = 1’250 Constante de torque, k M = 1’699 oz-in/A Valores recomendados: Velocidad hasta: 8’000 rpm Par hasta: 0’354 oz-in Corriente hasta (límites térmicos): 0’450 A

45. Vista de tarjeta controladora (V1.0)

46. Vista de tarjeta controladora (V2.0)

48. Comprueba microcontrolador

49. Generador de códigos

50. Prueba PID

51. Controlador integrado

52. Ajuste del PID Ganancia Tiempo de subida Overshoot Tiempo de establecimiento Error en estado estable Kp Decrementa Incrementa Cambia poco Decrementa Ki Decrementa Incrementa Incrementa Elimina Kd Cambia poco Decrementa Decrementa Cambia poco

53. Tutoriales en Web Buscar: Tutorial PID MATLAB

54. Autoajuste controlador PID Blocksets->Non linear control design->PID Controller

55. Trayectoria de referencia

56. Consideraciones sobre cálculos

57. Ejemplos en Matlab System identification  An Industrial Robot Arm Motor Reductor Brazo articulado

58. Ejemplos en Matlab (II) Control System  DC Motor Control

59. Ejemplos en Simulink Simulink Response Optimization  Control of an Inverted Pendulum

60. Ejemplos en Simulink Simulink Response Optimization  DC Motor Controller Tuning

61. PWM (Modulación ancho de pulso) Fuente: Wikipedia