Com a escolha das peças para compor o robô, foi preciso fazer testes físicos para entender e validar as peças em questão.

Este post trata dos testes eletrônicos, demonstrando a configuração, data e os resultados encontrados.

Testes da eletrônica

Os testes da eletrônica estão divididos com as respectivas peças. iniciamos os testes no dia 10 de junho de 2021 com o motor de passo.

Teste 1 - Stepper

Data: 10/06/2021

Os testes foram realizados com a seguinte configuração:

• Motor de passo NEMA 17
• Driver Sparkfun (Big Easy Driver)
• OpenCM9.04

O motor de passo NEMA 17 foi testado com o microcontrolador OpenCM904 (STM32) fazendo interface com o driver Big Easy Driver da Sparkfun. O driver do motor foi alimentado com 11.1 V via fonte de bancada e a OpenCM904 pelo próprio USB do computador. O algoritmo usado foi um exemplo de teste do próprio site da Sparkfun.

Todos os componentes apresentaram funcionamento dentro do esperado. Apenas o motor de passo apresentou resultados preocupantes, não tendo torque suficiente para o peso do robô. Foi decidido então modificar o atuador por um Dynamixel XM430-W210-R (testes apresentados mais pra frente no post).

Teste 2 - Gyro GS-12

Data: 14/06/2021

Os testes foram realizados com a seguinte configuração:

• Gyro sensor GS-12 da ROBOTIS
• OpenCM9.04

O teste foi realizado com um algoritmo de leitura dos valores de saída do sensor. A placa OpenCM foi alimentada pelo USB e tivemos de usar um cabo diferente do padrão para o sensor, pois sua alimentação era de 5V porém a OpenCM apenas entregava 3V3.

O sensor se mostrou preciso para as medições de velocidade angular, com saída entre 0 ~ 1000 para w = [-300º/s : 300º/s], sendo a saída estável aproximadamente 450. Contudo, foi visto que também será necessário os dados da posição angular. Portanto, iremos mudar para um IMU com chip MPU6050 (mostramos os testes mais pra frente no post).

Teste 3 - Sensor de tensão Phidgets 1135

Data: 14/06/2021

Os testes foram realizados com a seguinte configuração:

• Sensor de tensão Precision Voltage 1135
• Fonte de bancada
• LiPO 3S
• OpenCM904

Os testes foram realizados de duas formas, com uma fonte de bancada e com uma bateria LiPO de 11.1 V. A saída foi lida pela entrada analógica da OpenCM904.

O sensor apresentou leituras estáveis para tensões menores que 10V. Acima desse valor, a leitura ficou bastante ruidosa. Acreditamos ser pelo fato de a referência analógica da openCM904 ser 3V3, mas a saída do sensor ser 5V. As tensões de 11.1V com a fonte de bancada resultaram em uma saída de aproximadamente 3.27 V, porém esse valor já foi o suficiente para acrescentar ruído na leitura da OpenCM904. Para continuar utilizando este sensor, uma alternativa é indicar tensão abaixo da mínima (ex.: 10V), caso o leitor apresente um número elevado de leitura consecutivas dentro de um range pequeno, o que comprova estabilidade e, portanto, que a tensão está abaixo dos 10V.

Teste 4 - Dynamixel MX-106

Data: 15/06/2021

Os testes foram realizados com a seguinte configuração:

• Dynamixel MX-106
• OpenCM904
• OpenCM485 Expansion board

O Teste foi realizado alimentando a OpenCM485 via fonte de bancada a 11.1V e com a OpenCM904 conectada a ela. Após a configuração de todos os IDs (141,151, 112, 122) e Baudrate (1Mbps), foram testados alguns códigos de exemplo do Dynamixel para controle de posição e velocidade.

O Dynamixel apresentou resultados satisfatórios para os controles de velocidade e posição. A posição varia de 0 - 306º (0 ~ 4095) e a velocidade de 0 a 41 rpm (-1023 ~ 1023), para a tensão de 11.1 V.

Teste 5 - MPU6050

Data: 15/06/2021

Os testes foram realizados com a seguinte configuração:

• IMU MPU6050
• RaspberryPi

O teste foi realizado com o IMU MPU6050 conectado à RaspberryPi com Ubuntu 20.04 + ROS Noetic. O IMU comunicava com a raspberry via protocolo i2C e um pacote do ROS mpu6050_driver fazia o processamento dos dados e publicava a orientação, velocidade angular e aceleração angular em tópicos dos ROS.

Foi possível ler os dados via terminal, eles estavam consistentes com as movimentações aplicadas no sensor.

Teste 6 - Dynamixel XM430-W210-R

Data: 16/07/2021

Os testes foram realizados com a seguinte configuração:

• Dynamixel XM430-W210-R
• OpenCM904
• OpenCM485 Expansion board

O Teste foi realizado alimentando a OpenCM485 via fonte de bancada entre 11.1V ~ 14.8V e com a OpenCM904 conectada a ela. Foram testados apenas códigos padrão do Dynamixel para controle de velocidade, já que esse atuador vai substituir o Nema 17 na movimentação da roda.

O Dynamixel apresentou resultados satisfatórios para o controle de velocidade. Para a tensão de 14.8 V ele chega a uma velocidade de aproximadamente 95 rpm.

Resultados

Nesta etapa do projeto, nós apresentamos os testes de eletrônica do Bbot. ⚡⚡

Os resultados para os testes eletrônicos foram apresentados nas suas respectivas descrições. Para as próximas etapas, serão apresentados os testes com o robô real, demonstrando o controle PID e seus ajustes.