Development of a BLDC controller for integration into a robotic manipulator

Abstract

This thesis describes the work done in the creation and development of an anthropomorphic robotic arm shoulder driver under the CAMBADA@Home project. At the beginning of this project, a study is done on the various types of electric motors available, as well as ways to get feedback on the position and speed of some of these components, for example using encoders. Later, a suitable architecture for the robotic arm controller is made, as well as a selection of components so that it can be implemented with it. This gave rise to a prototype that was later demonstrated. Information and results related to its development are presented, namely, relevant electrical signals, the system response when unloaded, for both open loop and closed loop under the effect of a PID controller, a speed profile implementation and results related to CAN communication. Finally, an analysis is made and conclusions are taken about the developed work and what is left to be done in the future.

Esta dissertação descreve o trabalho realizado na criação e desenvolvimento de um controlador do ombro de um braço robótico antropomórfico no âmbito do projeto CAMBADA@Home. No início deste projeto é feito um estudo sobre os vários tipos de motores elétricos existentes, bem como formas de obter feedback relativo a posição e velocidade por parte destes, por exemplo com recurso encoders. E posteriormente feito o projeto de uma ´ arquitetura adequada para o controlador bem como uma seleção de componentes de modo a que fosse possível implementá-la. Isto deu origem a um protótipo que é posteriormente demonstarado. São depois apresentadas informações e resultados relativos ao desenvolvimento do mesmo, nomeadamente, sinais elétricos relevantes, a resposta do sistema quando colocado, sem carga, em malha aberta e em malha fechada sob efeito de um controlador PID, a forma como este implementa um perfil de velocidades e resultados relativos à comunicação via CAN. Por fim, ´e feita uma análise cuidada e são tiradas conclusões sobre o trabalho desenvolvido e aquele que ainda pode vir a ser feito futuramente.