Diseño mecatrónico de una Shield de arduino para el control de motores DC con escobillas /

Abstract

Los motores DC con escobillas son motores de bajo costo comúnmente empleado en diversas aplicaciones donde se requiere de control de movimiento, destacándose entre ellas la Robótica por los requisitos de servo control en posición, velocidad y corriente. Si bien en el mercado existen diversas soluciones para controlar motores DC con escobillas, la propuesta desarrollada está dirigida específicamente al campo académico de la docencia e investigación en Robótica, donde los requisitos usuales son una tarjeta de bajo costo, sencilla de usar, y que permita el control de posición y corriente. La solución planteada es acorde con esos requisitos. El diseño se basó en Arduino por sus características de solución abierta y de bajo costo. Los controles desarrollados son PID en posición y corriente. El control de posición permite desarrollar aplicaciones Robóticas basadas en la cinemática inversa de robots, mientras que el control de corriente permite realizar prácticas de leyes de control basados en la dinámica de los robots. En el artículo se describe el proceso de diseño y construcción del primer prototipo del controlador, así como el desarrollo del software, tanto para Arduino como para MATLAB, el cual se emplea para obtener los resultados experimentales de los controladores PID.

Brushed DC motors are inexpensive motors commonly used in diverse applications where it is required motion control. Robotics stand out among them due to its requirements in servo control of position, speed and current. Although there are several solutions for controlling brushed DC motors on the market, the proposal is specific to the academic field of teaching and research in robotics, where the usual requirements are an inexpensive, and simple to use, card which allows position and current control. The proposed solution is in line with these requirements. The design was based on Arduino for its characteristics of open and inexpensive solution. The developed PID controller are for position and current. Position control allows developing robotic applications based on inverse kinematics, while the current controller allows control practices based on the robot dynamics. In the article the process of design and assembly of the first prototype is covered. It also cover the development of software for both Arduino and MATLAB, which is used to plot and analyze the experimental results of the PID controllers.