Controlo distribuído de um braço robótico

Abstract

Muitos dos sistemas electr´onicos de hoje em dia necessitam de executar tarefas com determinados requisitos de pontualidade, previsibilidade ou rela¸c˜oes de precedˆencia. O cumprimento destes leva muitas vezes `a necessidade de utiliza¸c˜ao de sistemas operativos de tempo-real (RTOS), devidamente complementados por redes de tempo-real, no caso de sistemas distribu´ıdos. No ˆambito desta disserta¸c˜ao desenvolveram-se estruturas b´asicas para um demonstrador do protocolo FTT-SE, que oferece comunica¸c˜ao tempo-real sobre Ethernet. Este demonstrador ´e baseado num bra¸co rob´otico com cinco graus de liberdade, o que corresponde a cinco juntas ou eixos, estando cada uma destas ligada a um computador que a controla. Foram desenvolvidos device drivers para o RTOS RTLinux para efectuar a comunica¸c˜ao com o hardware desenvolvido que permite obter informa¸c˜ao sobre a posi¸c˜ao da junta do bra¸co rob´otico bem como controlar o movimento do motor. Foram desenvolvidos tamb´em algoritmos de controlo e cinem´atica com o objectivo de controlar o movimento de cada junta do bra¸co de forma a que esta siga uma traject´oria previamente definida.

Many of the electronic systems of today need to perform tasks with certain requirements of timeliness, predictability or precedence relations. The fulfilment of this requirements often leads to the need to use real-time operating systems (RTOS), fully complemented by real-time networks, in case of distributed systems. In this dissertation it was developed basic structures for a FTT-SE protocol demonstrator, which provides real-time communication over Ethernet. This demonstrator is based on a robotic arm with five degrees of freedom, corresponding to five joints or axes, with each one of these connected to a computer that controls it. We developed device drivers for the RTOS RTLinux to allow the communication with the hardware developed that provides the joint position of the robotic arm and control the movement of its engine. In addition, kinematics and control algorithms were developed in order to control the movement of each joint of the arm so that it follows a predefined trajectory.