System to control of robotic machines using programmable logic devices

Orientador: Marconi Kolm MadridDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de ComputaçãoResumo: Este trabalho de mestrado teve o propósito de projetar e construir um sistema de hard-ware capaz de realizar o controle de máquinas robotizadas em tempo real. Foi dada uma abordagem usando técnicas de processamento paralelo e eletrônica reconfigurável com o uso de dispositivos lógicos programáveis. Mostrou-se em função dos resultados das implementações que o sistema proposto é eficiente para ser utilizado no controle de robôs baseado em modelos matemáticos complexos como cinemático direto/inverso, dinâmico e de visão artificial. Esse mesmo sistema prevê sua utilização para os quatro níveis hierárquicos envolvidos em plantas que se utilizam de controle automático: supervisão, tarefas, trajetória e servomecanismos. O sistema possui interfaces de comunicação USE e RS-232, conversores A/D e D/A, sistema de processamento de imagens (entradas e saídas de sinais de vídeo analógico), portas E/S, chaves e leds para propósito geral. A eficiência foi comprovada através de experimentações práticas utilizando sistemas robóticos reais como: sistema de um pêndulo acionado, robô redundante de 4GDL denominado Cobra, e solução em hardware de funções importantes no sentido da resolução dos modelos matemáticos em tempo real como funções transcendentaisAbstract: This work had as purpose the project and build of a hardware system with abilities to accomplish the real time control of robotic machines. It was given an approach using tech-niques of parallel processing and programmable electronics configuration with programmable logic devices. According to the implementation results, it was shown that this proposed sys-tem is efficient to be used for controlling robots based on complex mathematical models, like direct/inverse kinematics, dynamics and artificial vision. This system foresees its use for the four hierarchical levels involved in industrial plants that use automatic control: supervision, tasks, trajectory /path and servomechanisms. The system has USE and RS-232 communica-tion interfaces, A/D and D/A converters, image processing capabilities (with input/output for analog video signals), I/O ports, and switches and leds for general purpose. Its efficiency is demonstrated through practical experimentations using real robotic systems as: a driven pendu-lum system, a redundant 4 DOF robot called "Cobra", and a hardware solution for important functions in the sense of real time mathematical models computing, like the transcendental functionsMestradoAutomaçãoMestre em Engenharia Elétric