Efecto del contenido armónico de la trayectoria de referencia en el consumo de energía del servomotor Dynamixel AX-18A

Abstract

A través del presente proyecto se desea analizar el efecto del contenido armónico [1] de la trayectoria de referencia en el consumo de energía de un servomotor, para evaluar la posibilidad de optimización en el sistema mecánico a través de la implementación del tratamiento matemático [2], que se enfatiza en realizar la aproximación de una señal sinusoidal a una señal polinomial que posee diferente contenido armónico, ya que actualmente por ejemplo en robótica, solo se utiliza la trayectoria sinusoidal directamente a seguir por el sistema, lo que provoca pérdidas energéticas adicionales no previstas. Para realizar la respectiva prueba experimental se dispone de un servomotor Dynamixel AX-18A, el cual generará la fuerza rotacional para desplazar un péndulo simple, emulando un comportamiento de trayectorias dado por el usuario final. Para la adquisición de datos, tratamiento y posterior análisis de resultados se utilizará el kit de desarrollo de software del servomotor, mediante el cual se generarán gráficas demostrativas del estado de consumo actual del sistema integrado, presentadas en una interfaz soportada por la herramienta matemática MATLAB®, para determinar el grado de optimización antes y después de la intervención. Para garantizar resultados afines a lo esperado, se manejan dos variantes. La primera está basada en utilizar los valores entregados por la carga del servomotor en función del torque, para el cual se analizará la energía mecánica. La otra variante consta del análisis de la corriente eléctrica consumida por el servomotor. Para esto se requiere la implementación de un sensor de corriente. Finalmente, con los datos obtenidos se dispondrá a realizar un análisis estadístico, donde se comprobará si el servomotor cuenta con las características necesarias para que la teoría sobre el contenido armónico aplique en este sistema mecánico.

Across this project is desired to analyze the effect of the harmonic content [1] of the reference trajectory in the power consumption of a servomotor, to evaluate the possibility of optimizing the mechanical system through of the implementation of mathematical treatment [2] which emphasizes to make the approximation of a sinusoidal signal to a polynomial signal having different harmonic content, actually for example in robotics, it only uses the sinusoidal trajectory directly to follow for the system, which causes additional energy losses not covered. To make the respective experimental test is provided of a servomotor Dynamixel AX-18A, which will generate the rotational force to displace a single pendulum trajectory emulating a behavior given by the end user. For data acquisition, treatment and subsequent analysis of results will be used the software development kit of the servomotor, with which it will be generated graphic demonstration of the state of current consumption of the integrated system, presented in a supported interface by mathematical tool MATLAB, to determine the degree of optimization before and after intervention. To ensure related results, two variants are handled. The first is based on using the values provided by the load of servomotor based on the torque which mechanical energy is analyzed. The other alternative consists of analyzing the electric current consumed by the servomotor. For this one is required the implementation of a current sensor. Finally, with the data is provided to perform a statistical analysis, which will check if the servomotor has the characteristics necessary for than the theory about the harmonic content apply on this mechanical system.