Robótica Móvel - Robotino

Robótica Móvel - Robotino ^®

Robótica Móvel - Robotino ^®

Portas USB, Serial

Cartão de Memória

Entradas e Saídas Digitais e Analógicas Ethernet

Cartão de Memória

Robótica Móvel - Robotino ^®

Motor com encoder

Sensor anti-colisão

Robótica Móvel - Robotino ^®

Display LCD

Led indicador Scroll para cima

Liga/Desliga

Enter

Retorna ao menu anterior Scroll para baixo

®

Ligue o controlador;

Primeiro contato com o Robotino ^®

Ligue o controlador;

• Verifique o endereço de IP no display;

• Selecione a linguagem em inglês;

• Utilize as setas para rolar o Menu e „Enter“ para selecionar a opção desejada;

• Vá até a opção „Demo“ e selecione a opção „Circle“. Verifique se todas as rodas estão em funcionamento. Caso contrário reinicie o controlador;

• Teste os programas Demo, selecionando alguns deles e verifique o comportamento do Robotino em cada caso

•

O programa demonstração „Line follow“ utiliza a câmera e necessita um piso claro

Robótica Móvel - Robotino ^®

• Retire a parte superior de comando do Robotino;

• Verifique a parte mecânica e elétrica;

• Desmonte a parte elétrica e mecânica;

F t d t õ á i d

• Faça todas as anotações necessárias para poder remontar posteriormente;

• Observe atentamente as conexões elétricas dos motores;;

• Identifique e relacione as peças para sua

informação;

Robótica Móvel - Robotino ^®

• Motor DC (GR 42x25)

• Voltagem nominal 24 VDC

• Velocidade nominal 3600 RPM

• Torque nominal 3,8 Ncm 3.8

• Corrente nominal 0,9 A

• Starting torque Ncm 20

• Velocidade sem carga 4200 RPM

• Velocidade sem carga 4200 RPM

1 – Motor DC 2 – Encoder

3 – Rodas Omnidirecional

Robótica Móvel - Robotino ^®

®

Ligue o controlador;

Primeiro contato com o Robotino ^®

Ligue o controlador;

• Verifique o endereço de IP no display;

• Selecione a linguagem em inglês;

• Utilize as setas para rolar o Menu e „Enter“ para selecionar a opção desejada;

• Vá até a opção „Demo“ e selecione a opção „Circle“. Verifique se todas as rodas estão em funcionamento. Caso contrário reinicie o controlador;

• Teste os programas Demo, selecionando alguns deles e verifique o comportamento do Robotino em cada caso

•

O programa demonstração „Line follow“ utiliza a câmera e necessita um piso claro

l h f b i

i

Controle Remoto com o Software Robotino ^® View.

• Instale the software Robotino

View;

• Siga os passos da instalção até o final

• Você deve fazer a instalação num computador com placa Ethernet WiFi

• Inicie o controlador do Robotino. Será criada uma rede WLAN network chamada Robotino x.x Inicie o controlador do Robotino. Será criada uma rede WLAN network chamada Robotino x.x

• Faça os ajustes de configuração da rede Wireless no computador

• selecione a opção de configuração automática da rede

l i d á i d

• selecione endereçamento automático de IP

• Busque as redes WLAN disponíveis. Selecione a rede Robotino x.x

• Conecte nessa rede

• Inicialize o Robotino®

• Abra o software Robotino® View e selecione no menu File -> New -> Function block program

• Ajuste o endereço de IP Address correto e click no ícone „connection“ para se conectar com t l d

o controlador

Robotino ^® View

1 Barra do Windows;;

2 Barra de Ferramentas para criar e salvar novos programas, para iniciar, pausar e parar a

ã d U execução de programas. Um duplo clique no botão Stop, provoca a parada de todos os programas ativos;

p g ;

3 Inserção do endereço IP do robô a ser controlado;

4 Botão para estabelecer ou

cortar a comunicação online

cortar a comunicação online

com o controlador do robô;

Robotino ^® View

5 Biblioteca com todos os blocos 5 Biblioteca com todos os blocos

de função;

6 Display dos dados de

funcionamento durante o acesso remoto;

7 Acesso a parâmetros individuais internos do blocos de função;

8 Clicando no bloco de função, uma 8 Clicando no bloco de função, uma

nova janela será mostrada com os parâmetros correspondentes de cada bloco;

9 St t d i t

9 Status do sistema;

10 Listagem de valores e parâmetros do programa;

11 Área de programação;

11 Área de programação;

12 Barra de navegação dos

programas;

á

Programação Básica

Você pode encontrar no item Help uma descrição de funcionamento de todos os

•

Criar um novo programa

C i t t

p p ç

blocos utilizados na programação com Robotino® View

• Carregar um programa existente

• Inserir blocos de função num programa

• Estabelecer a conexão entre os blocos de função

• Executar um programa Executar um programa

• Estabelecer a conexão com o Robotino

• Selecionar blocos de função a partir da biblioteca

Existem diversos programas exemplos armazenados na memória do controlador do

Robotino, além de alguns exemplos no item Help

T f 1 C t l d M t Tarefa 1: Controle do Motor

• Inicie o Robotino View

• Abra um novo programa e nomeie p g

• Estabeleça a conexão com o Robotino

• Click e arraste o bloco de função Constant na pasta Generator

• Click e arraste o bloco de função Motor

• Click e arraste o bloco de função Motor na pasta Robotino Hardware

• conecte o bloco Constant à posição Velocidade do bloco do Motor;

• Velocidade atual

• Posição relativa

•Altere o valor da constante e verifique o giro da roda

• Velocidade (nr. pulsos/ ms)

• Prioridade: default = 1 • Posição relativa

(contagem de incrementos)

• Corrente do motor em mA

• Reset

• Freio

número de incrementos do

encoder/revolução = 2048

C t l d M i t

• Tarefa - Pare o motor após uma revolução

Controle de Movimentos

p ç

completa da roda.

• Observe que o motor deve ser parado quando o valor de incrementos chegar a 16 x 2048 =

32 768 incrementos (16 por conta da taxa de 32.768 incrementos (16 por conta da taxa de transmissão)

• Conecte a segunda saída do bloco Motor com a primeira entrada do bloco Compare.

• Insira um bloco Constant com o valor total de incrementos.

• Insira outro bloco Constant, para fazer o Reset.

Este reset irá zerar a contagem de incrementos Este reset irá zerar a contagem de incrementos.

• Verifique os resultados, alterando a velocidade

aplicada sobre o motor.

C t l d M i t Controle de Movimentos

O i t d R b ti d f it O movimento do Robotino pode ser feito em qualquer direção, a partir do

acionamento sincronizados dos motores

C t l d M i t Controle de Movimentos

Motor 1 Motor 2 Motor 3 Direção do Movimento

Positivo Positivo Positivo Movimento no sentido anti-horário, sem deslocamento lateral Positivo Positivo Desligado Movimento no sentido horário com pequeno raio

Positivo Positivo Negativo Movimento no sentido horário com grande raio Positivo Desligado Positivo Movimento no sentido horário com pequeno raio Positivo Desligado Desligado Movimento no sentido horário com raio médio Positivo Desligado Negativo Deslocamento a 300 graus

Positivo Negativo Positivo Movimento no sentido horário com grande raio Positivo Negativo Positivo Movimento no sentido horário com grande raio Positivo Negativo Desligado Deslocamento a 0 graus

Positivo Negativo Negativo Movimento no sentido anti-horário com grande raio

C t l d M i t Controle de Movimentos

Motor 1 Motor 2 Motor 3 Direção do Movimento

Desligado Positivo Positivo Movimento no sentido horário com pequeno raio Desligado Positivo Desligado Movimento no sentido horário com raio médio Desligado Positivo Negativo Deslocamento a 240 graus

Desligado Desligado Positivo Movimento no sentido horário com raio médio Desligado Desligado Desligado Parado

Desligado Desligado Negativo Movimento no sentido anti-horário com raio médio Desligado Negativo Positivo Deslocamento a 60 graus

Desligado Negativo Positivo Deslocamento a 60 graus

Desligado Negativo Desligado Movimento no sentido anti-horário com raio médio Desligado Negativo Negativo Movimento no sentido anti-horário com pequeno raio

C t l d M i t Controle de Movimentos

Motor 1 Motor 2 Motor 3 Direção do Movimento

Negativo Positivo Positivo Movimento no sentido horário com grande raio Negativo Positivo Desligado Deslocamento a 180 graus

Negativo Positivo Negativo Movimento no sentido anti-horário com grande raio

N ti D li d P iti D l t 120

Negativo Desligado Positivo Deslocamento a 120 graus

Negativo Desligado Desligado Movimento no sentido anti-horário com raio médio Negativo Desligado Negativo Movimento no sentido anti-horário com pequeno raio Negativo Negativo Positivo Movimento no sentido anti-horário com grande raio Negativo Negativo Desligado Movimento no sentido anti-horário com pequeno raio

C t l d M i t

• Arraste mais dois blocos Motor e dois

Controle de Movimentos

blocos Constant

• Conecte os blocos Motor e Constant

• Configure na janela Motor, os três motores para aturem de forma

independente;

• Insira valores nos blocos Constant e movimente o Robotino em diferentes direções conforme a tabela fornecida direções conforme a tabela fornecida.

• Movimente o Robotino lateralmente

utilizando a relação (v, -2v, v) e (-v, 2v, -v)

C t l d M t Cl d L C t l Controle do Motor - Closed Loop Control

O bloco Motor possui controle PID para acionamento dos motores em malha fechada

Duplo click

Na janela correspondente você tem acesso aos valores de PID

• kp = Proporcional – valor de PID – controle

• kj = Integral – valor de PID – controle

• kd = Diferencial – valor de PID – controle

Bl d F ã G t Bloco de Função - Generator

Blocos geradores de função: g ç Onda quadrada, senoidal, triangulo, valor constante e tempo q g p

Altera o nome clicando em Apply Altera a função de saída

A = Amplitude -> velocidade do motor

F = frequência ( = Hz = numero de sinais/seg )

Pw = tempo do sinal ( ms )

Bl d F ã S

Bloco de Função - Scope

Osciloscópio

Três canais de visualização,

permite o ajuste da escala

do canal, do tempo, etc..

T f 2 Cl d L C t l Tarefa 2: Closed-Loop Control

Altere os parâmetros de PID para o controle em malha fechada dos motores

Monte o circuito para observar o comportamento do Robotino.

• Altere a amplitude, a frequencia e o tempo do sinal de ( Pw);

• Altere os parâmetros de PID do controlador do motor e visualize o comportamento do Altere os parâmetros de PID do controlador do motor e visualize o comportamento do

Robotino;

Bl d F ã O id i Bloco de Função Omnidrive

Entrada:

Entrada:

v1 – velocidade atual do motor v2 – velocidade atual do motor v3 – velocidade atual do motor Entrada:

vx – set (mm/seg) vy – set (mm/seg)

R t t ( / )

Saída:

v1 – set (p/ms) v2 – set (p/ms) 3 t ( / ) Rot – set (graus/seg) v3 – set (p/ms)

Saída:

vx – velocidade atual direção x

v2 – velocidade atual direção y

v3 – velocidade rotacional atual

T f 3 C t l d M i t O id i Tarefa 3: Controle de Movimentos com Omnidrive

Monte os circuitos sugeridos para entender o funcionamento do Bloco Omnidrive

Movimento na direção X

T f 3 C t l d M i t O id i Tarefa 3: Controle de Movimentos com Omnidrive

Movimento na direção Y

T f 3 C t l d M i t O id i Tarefa 3: Controle de Movimentos com Omnidrive

Movimento no sentido horário ou anti-horário

Painel de Controle e Joystick

O Painel de Controle e o Joystick permitem que o Robotino seja movimentado remotamente sem a j execução de um programa específico.

Para o Joystick deve ser selecionado para cada botão, o respectivo comando de execução de movimento.

N i l d C t l l id d é j t d lid No painel de Controle a velocidade é ajustada no slide inferior.

O controle é totalmente manual, bastando montar um circuito como mostrado abaixo.

Saída:

vx = movimento na direção X

vy = movimento na direção Y

â

Tarefa – Movimentar o Robotino a uma distância fixa

Robotino deve se deslocar a uma distância de 1 metro do ponto de partida

• Ajuste a velocidade para 100 mm/s.

• Ajuste o tempo para 10 segundos (10000)

• Inicie o programa e o relógio. Verifique a precisão do movimento e faça Inicie o programa e o relógio. Verifique a precisão do movimento e faça

eventuais ajustes de parâmetros.

â

Tarefa – Movimentar o Robotino a uma distância fixa

á

Objetivo da tarefa

Movimentar o Robotino ao redor de obstáculo

Objetivo da tarefa

• Movimento em várias direções

• Funcionamento de sensores de distância u c o a e to e se so es e stâ c a

• Sensores aplicados para controle Área de trabalho

Vamos colocar um objeto cilindrico, diâmetro aproximado de 200mm e altura mínima de

150mm. O Robotino deve mover-se ao redor do objeto, mantendo a câmera voltada para o

objeto, mantendo a orientação. j , ç

á

Movimentar o Robotino ao redor de obstáculo

á

Movimentando ao redor de obstáculo

T f S i li h i Tarefa - Seguir uma linha no piso

O Robotino deverá seguir uma linha feita com fita não metálica utilizando o sinal dos sensores O Robotino deverá seguir uma linha feita com fita não metálica, utilizando o sinal dos sensores

ópticos

Área de Trabalho

• Monte os sensores ópticos conforme instruções

• Marque o caminho no piso, com a fita não metálica

• Ajuste a sensibilidade dos sensores, de forma a obter o sinal com precisão A estratégia pode ser a seguinte:

Robotino movimenta-se para frente;

Se o sinal do sensor da direita é alto, mova o Robotino para a esquerda; p q Se o sinal do sensor da esquerda é alto, mova o Robotino para a direita;

Parâmetros: o sinal dos sensores deve ser usado para definir os limites direita/esquerda;

o movimento de rotação do Robotino deve estar associado aos limites

Conexão do sensor óptico 2

Conexão do sensor óptico 1

T f S i li h i Tarefa - Seguir uma linha no piso

O Robotino deverá seguir uma linha feita com fita metálica, utilizando o sinal do sensor indutivo Área de Trabalho

• Monte o sensor indutivo conforme instruções

• Marque o caminho no piso, com a fita metálica

• Ajuste a sensibilidade do sensor, de forma a obter o sinal com precisão A estratégia pode ser a seguinte:

Robotino movimenta-se para frente;

Se o sinal do sensor é alto, mova o Robotino para a direita; p Se o sinal do sensor estiver baixo, mova para a esquerda;

Parâmetros: o sinal do sensor deve ser usado para definir os limites máximo e mínimo;

o movimento de rotação do Robotino deve estar associado aos limites velocidade de avanço

velocidade de avanço

M t d S I d ti Montagem do Sensor Indutivo

Posição de montagem do sensor indutivo

Conexão do sensor indutivo

T f 5 S l ã 1

Tarefa 5: Solução 1

T f 5 S l ã 2

Tarefa 5: Solução 2

T f 5 S l ã 3

Tarefa 5: Solução 3

T f 6 I t d ã P t d I

Tarefa 6 – Introdução ao Processamento de Imagem

• Imagem da câmera em tempo real

• Seleção de borda do objeto a ser monitorado. Seleção de borda do objeto a ser monitorado.

• A busca pode ser feita na parte inferior da imagem.

P d d fi id á d bj

• Pode ser definida uma área do objeto para utilização na lógica do programa

• O bloco LineDetector determina a coordenada X da O bloco LineDetector determina a coordenada X da

borda da linha

T f 6 S i li h d P t d I

Tarefa 6 – Seguir uma linha usando Processamento de Imagem

Usando o Processamento de Imagens

• Conecte o cabo USB da câmera a uma das portas do controlador;

• Desenhe um caminho no piso, usando uma fita colorida (num piso branco a fita preta dá um excelente contraste);

• Posicione o Robotino de forma que a câmera possa visualizar a linha no piso;

• Abra um novo programa e selecione os blocos Camera e Line Detector;

• Abra um novo programa e selecione os blocos Camera e Line Detector;

• Duplo click para visualizar as imagens, acompanhe a cruz vermelha, na parte inferior;

• Desenvolva o programa, usando como estratégia de controle, manter a linha no centro da

imagem;

T f 6 S i li h d P t d I

Rodando a aplicação

Tarefa 6 – Seguir uma linha usando Processamento de Imagem

A estratégia de controle é manter a linha no centro da câmera

Reconhecimento de Objeto por Imagem

• Seleção de padrão de cores

Ajuste a intensidade da cor para uma definição melhor do objeto selecionado;

Ajuste a intensidade da cor, para uma definição melhor do objeto selecionado;

• O Bloco Extractor irá calcular as coordenadas do centro e a área do objeto selecionado;

Segmento detectado g

D fi i d F C l id Definindo a Forma Colorida

Usando a imagem da câmera selecione na caixa Camera os parâmetros para a área colorida canal resolução gráfica e parâmetros para a área colorida, canal, resolução gráfica e qualidade.

Seqüência para definição do segmento de cor a ser definido

• Click no símbolo da câmera para permitir a definição dos Click no símbolo da câmera para permitir a definição dos parâmetros;

• No lado direito da caixa Segment Extractor escolha o padrão circular ou retângulo para marcar o segmento colorido;

U d fi i t d d d i

• Use o mouse para definir um segmento adequado da imagem da câmera no bloco Extractor;

• Utilize a seta (->) para gravar o segmento de cor selecionado;

• É possível adicionar outros segmentos de cor; poss vel ad c o a out os seg e tos de co ;

R h i t d Obj t Reconhecimento do Objeto

Bloco Segment Extractor Saída

- Coordenadas x, y do centro do segmento selecionado

- Área do segmento visualizado (definido pelo número de pixels) 0 se o segmento não for detectado e 1 se for detectado

- 0 se o segmento não for detectado e 1 se for detectado

R h i t d Obj t

Reconhecimento do Objeto