Sistema de Controle• O sistema de controle de qualquer robô é realizado por meio de hardware e software.

• Este sistema processa os sinais de entrada e converte estes sinais em uma ação ao qual foi

programado.

• O software pode ser desenvolvido em um computador ou microcontrolador.

• O hardware pode constituir-se de motores, dispositivos de entrada, sensores e

amplificadores de potência.

• Um dos fatores mais importantes é a utilização de sensores, pois podem pertencer a um

sistema de controle de malha fechada.

Sistema de Controle em Malha Fechada• Sistema de Controle em Malha Fechada: é um sistema em que os sensores

verificam o estado atual do dispositivo a ser controlado e esta medida é

comparada com um valor predefinido. Desta comparação resultará num erro, ao

qual o sistema de controle fará os ajustes necessários para que o erro seja

reduzido a zero.

Sensores: São dispositivos que detectam informações sobre o robô e do meio onde

encontram-se imersos e as transmitem para o controlador do robô.

Produzem um sinal que permite medir uma quantidade como temperatura,

força, posição e velocidade.força, posição e velocidade.

Sistema de Controle em Malha Fechada• PLANTA CONTROLE

– Parte do sistema a ser controlado - Avalia o sinal de entrada e envia um

– Neste caso a junta robótica sinal (elétrico ou mecânico conforme

• PROCESSO o sistema ) ao atuador

– Operação a ser controlada na planta

– A posição da junta por exemplo

Sistema de Controle em Malha Fechada x Malha Aberta

• Sistema de Controle em Malha Aberta: a ação de controle

independe da saída .

• A alimentação de água para um reservatório é comandada por uma

válvula manual (controle manual).

• Desde que as vazões (de suprimento e de processo) costumam

variar este sistema exige a intervenção de um operador para manter

o nível de águao nível de água• PLANTA

– RESERVATÓRIO

• PROCESSO– NÍVEL DO RESERVATÓRIO

• ATUAÇÃO– AUMENTAR/REDUZIR SUPRIMENTO

Sistema de Controle em Malha Fechada x Malha Aberta

• Sistema de Controle em Malha Fechada: a ação de controle é

dependente da saída .

• O controle manual é substituído por um controle automático.

• Um sinal de um sensor é enviado um dispositivo controlador que

abre ou fecha a válvula de controle de acordo com o valores pré-

definido de nível estabelecido como correto.

• Desde que a variação de nível depende da vazão do processo, essa• Desde que a variação de nível depende da vazão do processo, essa

saída comanda indiretamente a entrada de água no reservatório.

Sistema de Controle• Vantagens do Sistema de controle em malha fechada

Sistema de Controle

Sensores: São dispositivos que detectam informações sobre o robô e do meio onde

encontram-se imersos e as transmitem para o controlador do robô.

Produzem um sinal que permite medir uma quantidade como temperatura,

força, posição e velocidade.

Sistema de Controle• Vantagens do Sistema de controle em malha aberta

Sistema de Controle• Exemplo de Sistema de controle em malha aberta

– Na máquina de lavar roupas, as operações de colocar de molho, lavar e

enxaguar são executadas em uma sequência em função do tempo. A lavadora

não mede o sinal de saída, isto é, não verifica se as roupas estão bem lavadas.

– Em qualquer sistema de controle de malha aberta, a saída não é comparada

com a entrada de referência. Assim, a cada entrada de referência corresponde

uma condição fixa de operação.uma condição fixa de operação.

molho � não acionar o motor

lavar � acionar o motor durante 10 min

Enxaguar � acionar o motor durante 15 min

Sistema de Controle• Exemplo de Sistema de controle em malha aberta

– A precisão do sistema depende de uma calibração. Na presença de distúrbios,

um sistema de controle de malha aberta não vai executar a tarefa desejada.

– Ela somente poderá ser executada na prática se a relação entre a entrada e a

saída for conhecida e se não houver nenhum distúrbio interno ou externo.

– São sistemas de controle não realimentados.

Sistema de Controle• Exemplo de Sistema de controle em malha aberta

PROCESSO pressão no pedal

ATUAÇÃO

PRESSÃO NO PEDAL DO CARRO

RODAS

VELOCIDADE

Sistema de Controle em Malha Fechada• Sistema de Controle em Malha Fechada: é um sistema em que os sensores

verificam o estado atual do dispositivo a ser controlado e esta medida é

comparada com um valor predefinido. Desta comparação resultará num erro, ao

qual o sistema de controle fará os ajustes necessários para que o erro seja

reduzido a zero.

Dinâmica do Braço Robótico• O desempenho dinâmico do braço robótico esta associado a:

– Velocidade de resposta | Estabilidade e |Precisão.

• Velocidade de resposta– Destreza do braço robótico ao mover-se de um lugar para outro num curto período de

tempo.

– O torque existente em cada junta do braço e a aceleração em cada elo devem ser analisadas.

• Estabilidade– Pode ser estimada com base no tempo necessário para amortecer as oscilações que– Pode ser estimada com base no tempo necessário para amortecer as oscilações que

ocorrem durante o movimento de uma posição para a outra.

– Se a estabilidade for baixa pode-se aplicar elementos de amortecimento no braço, que

melhoram a estabilidade

– A estabilidade é uma medida relacionada com o tempo necessário para que o órgão terminal

atinja o ponto determinado com uma dada precisão.

Dinâmica do Braço Robótico• O desempenho dinâmico do braço robótico esta associado a:

– Velocidade de resposta | Estabilidade e |Precisão.

• Precisão– Medida do erro na posição do órgão terminal.

– Está relacionada com velocidade e estabilidade, pois é uma medida de erro na posição do

órgão terminal

– Está relacionada também com a repetibilidade

Dinâmica do Braço Robótico• Precisão

– Está relacionada com a repetibilidade, ou seja, a capacidade do punho em

posicionar o órgão terminal no ponto meta previamente especificada diversas vezes

seguida.

Dinâmica do Braço Robótico• Estabilidade

– O manipulador pode sofre oscilações devido ao controle.

– A estabilidade é uma medida relacionada com o tempo necessário para

que o órgão terminal atinja o ponto determinado com uma dada precisão.

– Pode ser estimada com base no tempo necessário para amortecer as

oscilações que ocorrem durante o movimento de uma posição para a

outra.outra.

Dinâmica do Braço Robótico• Estabilidade

• Os sistemas de controle utilizados em manipuladores são ajustados para que haja um

equilíbrio entre velocidade de posicionamento e estabilidade. Infelizmente estes

requisitos são antagônicos, e, quando um deles e realçado, o outro fica

comprometido.

• A figura ilustra um processo do controle de posição de uma junta.

• Se o torque for elevado consegue-se uma alta velocidade de aproximação, mas irá

ocorrer oscilação da junta até que o sistema de controle consiga amortecê-la (curva

sub-amortecida).sub-amortecida).

• Por outro lado, pode-se ajustar este controle para fazer uma aproximação mais lenta e

gradativa, de tal forma a eliminar por completo as oscilações, porem comprometendo

o tempo necessário para atingir um erro mínimo (curva sobreamortecida).

O erro cai rapidamente