Desarrollo de experimentos para la identificación de una articulación con Harmonic Drive

Abstract

[ES] El objetivo de este proyecto es montar y programar una serie de experimentos que pongan a prueba un reductor Harmonic Drive para adquirir un gran volumen de datos que permitan su posterior identificación y la mejora del modelado teórico. Para ello se utilizan sensores de giro de alta precisión (encoders óptico y magnético), una tarjeta de adquisición de datos de la familia STM32 (Discovery kit) con un periodo de muestreo de 150 microsegundos gracias a interrupciones temporizadas, varios circuitos de acondicionamiento de señales, dos motores para cada lado del mecanismo (un BLDC y un servo motor) y sus respectivos controladores de potencia. La razón de estos dos motores es porque también se tiene como objetivo identificar el sistema poniendo a prueba la reversibilidad (back drivability), característica muy importante en robots colaborativos. Los ensayos se realizan sobre una estación Norelem para la máxima estabilidad de las mediciones y también se diseñan una serie de piezas para la unión de ciertos componentes. En conclusión, esta articulación elástica tan extendida en la robótica por sus altas prestaciones en poco espacio presenta parámetros que acomplejan el modelado dinámico y por ello es necesario entender e identificar el sistema de la forma más aproximada posible.

[EN] The objective of this project is to assemble and program several experiments to test a Harmonic Drive reducer to acquire a large volume of data that allows its subsequent identification and the improvement of theoretical modeling. To achieve this, high-precision rotation sensors (optical and magnetic encoders), a data acquisition module from the STM32 family (Discovery kit) with a sampling period of 150 microseconds thanks to timed interruptions, several signal conditioning, two motors for each side of the mechanism (a BLDC and a servo motor) and their respective power controllers are used. The reason for these two motors is because the objective is also to identify the system by testing the back drivability, a very important feature in collaborative robots. The tests are carried out on a Norelem station for maximum measurement stability and several pieces are also designed to join certain components. In conclusion, this elastic joint widely used in robotics due to its high performance in a small space, presents parameters that make dynamic modeling a complex work and therefore it is necessary to understand and identify the system as accurately as possible.