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Robot Holonome

1. 25 4 Cablage 27 A1 Moteurs DG ae ss eme ce can bear AE 28 ee WOCWS ES IA OU peer UF YN YU EU ONE US DG UA DDU YL 21 5 Pieces de rechange 33 LIRE IMP RATIVEMENT EN PREMIER Ces instructions sont destin es au personnel technique qualifi Avant de d marrer une activit quelconque il convient de lire et de comprendre le pr sent manuel et e de suivre les instructions qu il contient L ESCON 50 5 est consid r comme une quasi machine conform ment la Directive europ enne 2006 42 CE article 2 paragraphe g et il est destin tre incorpor dans une autre machine une autre guasi machine ou un autre qui pement ou alors leur tre ajout Par cons quent il est interdit de mettre l appareil en service e avant de s tre assure que l autre machine le syst me dans lequel l l ment doit tre incorpor r ponde aux exigences de la directive europ enne relative aux machines e avant que l autre machine r ponde toutes les exigences relatives a la protection de la s curit et de la sant des personnes e avant que toutes les interfaces requises soient tablies et les exigences sp cifiques celles ci soient remplies maxon motor control A 2 R f document rel2615 Servo contr leur ESCON dition Mars 2012 Documentation Hardware ESCON 50 5 2012 maxon motor Sous r serve de modifications maxon motor Informations g n rales A propos de ce document 1 Inf
2. Tableau 1 2 Symboles amp signes 1 1 5 Marques d pos es et noms de marques Afin de ne pas entraver la lisibilit des documents les noms de marques d pos es accompagn s de la marque sont mentionn s une seule fois dans la liste ci dessous Cela implique videmment que les noms de marques la liste n est pas exhaustive ni exclusive sont prot g s par droits d auteur et ou de propri t intellectuelle m me si le symbole correspondant n appara t pas dans le reste du document Propri taire de la marque Windows Microsoft Corporation USA Redmond WA Tableau 1 3 Marques d pos es et noms de marques 1 1 6 Copyright 2012 maxon motor Tous droits r serv s Le pr sent document est prot g par des droits d auteur m me sous forme d extrait Toute r utilisation de ce document qu il s agisse d une reproduction d une traduction de la reproduction sur microfilm ou d un autre traitement lectronique d passant le cadre stricto sensu de la protection des droits d auteur est interdite sans autorisation crite de maxon motor ag et peut faire l objet de poursuites judiciaires maxon motor ag Br nigstrasse 220 T l phone 41 41 666 15 00 Postfach 263 Fax 41 41 666 16 50 CH 6072 Sachseln Web www maxonmotor com maxon motor control 1 4 Ret document rel2615 Servo contr leur ESCON Edition Mars 2012 Documentation Hardware ESCON 50 5 2012 maxon motor Sous r serve de modifications maxon
3. 25 L D EMPIACEMENE o LL ED en as Eu FU un sens ee 25 Interfaces D signations et emplacement 27 Moteur DC maxon J2 28 Moteur DC maxon avec g n ratrice DC J2 29 Moteur DC maxon avec codeur J2 J4 30 Moteur EC maxon avec capteurs a effet Hall J2 J3 31 Moteur EC maxon avec capteurs effet Hall amp codeur J2 J3 J4 32 R f document rel2615 Z 35 dition Mars 2012 2012 maxon motor Sous r serve de modifications maxon motor LISTE DES TABLEAUX Z 36 Tableau 1 1 Tableau 1 2 Tableau 1 3 Tableau 2 4 Tableau 2 5 Tableau 3 6 Tableau 3 7 Tableau 3 8 Tableau 3 9 Tableau 3 10 Tableau 3 11 Tableau 3 12 Tableau 3 13 Tableau 3 14 Tableau 3 15 Tableau 3 16 Tableau 3 17 Tableau 3 18 Tableau 3 19 Tableau 3 20 Tableau 3 21 Tableau 3 22 Tableau 5 23 Notationutilisee 3 Symboles amp SIGghesS 4 Marques d pos es et noms de marques 4 Caracteristiguestechnigues 8 NOMO AA de AA IA aa ia aa 9 Connecteur femelle d alimentation lectrique J1 Affectation des broches amp cablage 13 Connecteur m le d alimentation
4. Pour le rappeler un robot holonome est un robot poss dant 3 degr s de libert sur le plan Deux en translations avant arri re gauche droite Une en rotation sens horaire sens trigonom trique L objectif tant de pouvoir d placer de mani re plus ais un robot de type industriel KUKA KR5 arc Le robot holonome fait office de plateforme pour celui ci En effet la mobilit d un tel outil rend son utilisation plus pratique et augmente son champ d action car le robot industriel utilis a un poids d une centaine de kilo avec son armoire de commande Ce projet r alis sous la tutelle de Monsieur Merzouki dans le cadre de l itrae a une finalit dans le domaine de la curietherapie 2 D couverte du projet Ce projet a mobilis plusieurs personnes En effet le groupe Stella Brice travaillait sur la mod lisation ainsi que deux tudiants de 5 me ann e du d partement CM qui avaient r alis avant le d but de nos projets le ch ssis du robot a Mat riel Les tudiants de CM ayant mod lis le ch ssis et fait le dimensionnement des moteurs j avais donc ma disposition au d but du projet le ch ssis fini et motoris par 4 ensembles moteur contr leur de la marque Escon e Les moteurs Escon sont de types brushless ils ont un tres gros couple du un r ducteur poss dant un rapport de transmission gale 1 00 Les contr leurs sont programmables par liaison USB on peut g rer leur rampe de d
5. E die tw SA
6. M DR Motor winding 2 M 1234 Motor winding 3 mini Seed Hall sensor 1 Hall sensor 2 AnlM Hall sensor 3 Ant Digital Gan 1 a I O i 5 d J4 nc a 2 10 54 LE AE Ch A Ch A Ch Bi I Che DE ne U USB Data USB Data 1 5 VEUS 400nF maxon motor control ESCON 50 5 Figure 4 22 Moteur DC maxon avec g n ratrice DC J2 maxon motor control Servo contr leur ESCON R f document rel2615 4 2 9 Documentation Hardware ESCON 50 5 dition Mars 2012 2012 maxon motor Sous r serve de modifications maxon motor C blage Moteurs DC MOTEUR DC MAXON AVEC CODEUR li J1 J2 Er Motor winding 1 M 10 50 VDC C sVcc BS si Motor winding 2 AM Motor winding 3 y net Hall sensor 1 1 Hall sensor 2 Hall sensor 3 ee A sv L Digital 2 Ga 2 i DigiN OUT 4 I O 3 DigiN OUT 4 DC 1 54 DE Ch A Encoder ChA Ch Bi I Che DE nc HE d U 3 USB Dala i z e ee 100k Xt dos al ET 2 maxon motor control ESCON 50 5 Figure 4 23 Moteur DC maxon avec codeur J2 J4 maxon motor control 4 3 0 R f document rel2615 Servo contr leur ESCON Edition Mars 2012 Documentation Hardware ESCON 50 5 2012 maxon motor Sous r serve de modifications maxon motor C blage Moteurs EC 4 2 Moteurs EC MOTEUR EC MAXON AVEC CAPTEURS EFFET HALL LI wem i Ji J2 S On O W Zeg Motor winding 1 M DR HIT Motor winding 2 M Motor
7. c O x EC max 40 40 mm brushless 120 Watt C Lien 1100 6 0 004 M3 x4 5 tief deep 222 0 05 PIN2 PINT PIN2 BE Stock program Standard program Special program on request 1 Assigned power rating W 2 Nominal voltage Volt 3 No load speed rpm 4 Stall torque mNm 5 Speed torque gradient rpm mNm 6 No load current 1 mA 7 Terminal resistance phase to phase Ohm 8 Max permissible speed rpm 9 Max continuous current at 5000 rpm mA 10 Max continuous torque at 5000 rpm mNm 11 Max efficiency 12 Torque constant mNm A 13 Speed constant rom V 14 Mechanical time constant ms 15 Rotor inertia gcm 16 Terminal inductance phase to phase mH 17 Thermal resistance housing ambient K W 18 Thermal resistance winding housing K W 19 Thermal time constant winding S 20 Thermal time constant stator S 1 Values determined with block commutation Order Number 283870 283871 283872 283873 Motor Data Lo 1055500555055 E 120 120 120 48 0 48 0 48 0 7240 4720 3610 1490 1050 838 4 90 4 55 4 35 348 202 105 SE 1 03 2 02 4 40 7 19 12000 12000 12000 12000 4450 3170 2150 1680 168 167 174 178 84 83 82 81 44 8 62 8 96 1 126 213 152 99 4 76 1 5 2 5 2 4 8 4 6 101 101 101 101 0 204 0 400 0 937 1 60 3 5 3 5 3 5 3 5 0 3 0 3 0 3 0 3 39 3 9 4 2 4 3 1140 1140 1140 1140 300 10 M 1 2 Comments Specifications A
8. cu T Pai a Figure 4 20 Interfaces D signations et emplacement Remarque Les d signations et les symboles suivants se trouvent dans les diagrammes des pages suivantes e Analog I O signifie entr es sorties analogiques DC Tacho signifie g n ratrice DC e Digital I O signifie entr es sorties num riques e Power Supply signifie alimentation lectrique L Mise la terre en option maxon motor control Servo contr leur ESCON R f document rel2615 4 27 Documentation Hardware ESCON 50 5 dition Mars 2012 2012 maxon motor Sous r serve de modifications maxon motor C blage Moteurs DC 4 1 Moteurs DC MOTEUR DC MAXON o 1 J1 J2 a Motor winding 1 M oe SC 10 50 VDC 0 Des zi HIT Motor winding 2 M p Motor winding 3 Hall sensor 1 Hall sensor 2 Hall sensor 3 p Fn DiglN 1 vu H o E SE EE ALC 1 54 Aa 2 4 T C 4 Ch Al Ch A che H Ch B DLC T C li 9 21 S8 Data x NN TE malus 1 8 51 veus KS koe i 4009F maxon motor control ESCON 50 5 Figure 4 21 Moteur DC maxon J2 maxon motor control 4 28 Ret document rel2615 Servo contr leur ESCON Edition Mars 2012 Documentation Hardware ESCON 50 5 2012 maxon motor Sous r serve de modifications maxon motor C blage Moteurs DC MOTEUR DC MAXON AVEC G N RATRICE DC o Ji J2 Rm M ing 1 M F Ge 410 50 VDC 0 ii Ge 1 2 ator winding 1
9. lectrique J1 Sp cification amp Accessoires 13 Connecteur m le moteur J2 Affectation des broches pour moteur DC maxon NC Dalale 4 62 S52 ct oot sha eee ose ous De eee yee 14 Connecteur male moteur J2 Affectation des broches pour moteur EC maxon Salis Dalal ini pec oe paces eee eee een eee Res eee es Sen E ee Sees 14 Connecteur male moteur J2 Sp cification amp Accessoires uana nananana na 14 Connecteur m le de capteur effet Hall J3 Affectation des broches 15 Connecteur m le capteur effet Hall J3 Sp cification amp Accessoires 15 Connecteur femelle J4 codeur Affectation des broches amp c blage 16 Connecteur femelle codeur J4 Accessoires 16 ESCONEncoderCable 17 Connecteur male E S num riques J5 Affectation des broches amp c blage 19 Connecteur m le E S num riques J5 Specification amp Accessoires 19 Connecteur m le E S analogiques J6 Affectation des broches amp c blage 22 Connecteur m le E S analogiques J6 Specification amp Accessoires 22 Connecteur femelle USB J7 Affectation des broches amp c blage 24 USB 2 0 Type A micro B Cable 24 LED Interpr tation des affichages d tat 26 Liste des piec
10. remettre le coup circuit en position OFF e Pour red marrer le syst me peut tre utile en cas de disfonctionnement s lectionner simplement le choix N 4 reboot et attendez wm ll Utilisation du robot avec la manette sans fils D s que le syst me est correctement allum e V rifiez que le dongle Bluetooth soit correctement branch e Prenez la Wiimote en possession et appr tez vous appuyer simultan ment sur les bouton 1 amp 2 pour l associer avec le syst me e S lectionnez le choix N 1 Wiimote controle gt e D s que le syst me vous l indique appuyez simultan ment sur le bouton 1 amp 2 e Attendez que le syst me vous dise qu il est pr t Vous avez maintenant le contr le Philippe Gombault IMA4 12 POLYTECH LILLE VW Universit y Lille1 WN Voici maintenant les actions associ es aux touches de la manette ial Reg Bouton 1 monter le ch ssis Bouton 2 descendre le ch ssis Bouton 3 translater vers l avant Bouton 4 translater vers la droite Bouton 5 translater vers l arri re Bouton 6 translater vers la gauche Bouton A augmenter la vitesse Bouton B diminuer la vitesse Bouton tourner vers la droite Bouton tourner vers la gauche Bouton home quitter le programme Hl Utilisation du robot avec la manette filaire D s que le syst me est correctement allum e V rifiez que la manette soit correctement branch e e S lectionner le choix N
11. Canal A Signal compl mentaire Canal Canal A Canal A Canal B Signal compl mentaire Canal B Canal B Canal B OM a Si N non attribu o non attribu Tableau 3 13 Connecteur femelle J4 codeur Affectation des broches amp c blage Accessoires D charge de traction appropri e Pour connecteurs femelles d charge de traction 1 trier de maintien hauteur 13 5 mm 3M 3505 8110 Pour connecteurs femelle sans d charge de traction 1 trier de maintien hauteur 7 9 mm 3M 3505 8010 Clenche Pour connecteurs femelles d charge de traction 2 pces 3M 3505 33B Tableau 3 14 Connecteur femelle codeur J4 Accessoires maxon motor control R f document rel2615 Servo contr leur ESCON dition Mars 2012 Documentation Hardware ESCON 50 5 2012 maxon motor Sous r serve de modifications maxon motor Configuration Connexions ESCON Encoder Cable 275934 Section du c ble 10 x AWG28 gaine ronde c ble en nappe torsad pas 1 27 mm Longueur 3 20 m Na Connecteur femelle DIN 41651 pas 2 54 mm 10 p les avec decharge C te A l de traction C t B Connecteur m le DIN 41651 pas 2 54 mm 10 p les avec d charge de traction Tableau 3 15 ESCON Encoder Cable M thode recommand e O e Les signaux differentiels sont suffisamment prot g s contre les champs lectriques parasites Nous recommandons par
12. O Op rations obligatoires 4 P Potentiom tre 25 Priorit la s curit 5 R R glementation nationale 5 R glementation suppl mentaire 5 S Sch mas de connexions des moteurs DC 28 moteurs EC 31 Signes utilis s 3 Symboles utilis s 3 U Utilisation 5 Z 37 2012 maxon motor Sous r serve de modifications maxon motor 2012 maxon motor Tous droits r serv s Le pr sent document est prot g par des droits d auteur m me sous forme d extrait Toute r utilisation de ce document qu il s agisse d une reproduction d une traduction de la reproduction sur microfilm ou d un autre traitement lectronique d pas sant le cadre stricto sensu de la protection des droits d auteur est interdite sans autorisation crite de maxon motor ag et peut faire l objet de poursuites judiciaires maxon motor ag Br nigstrasse 220 Postfach Box 263 CH 6072 Sachseln Suisse T l phone 41 41 666 15 00 Fax 41 41 666 16 50 www maxonmotor com maxon motor control Z 38 R f document rel2615 Servo contr leur ESCON Edition Mars 2012 Documentation Hardware ESCON 50 5 2012 maxon motor Sous r serve de modifications WwWEBEUHBUUSEEUuEUEUuDUEUUDDUDUUSUE KA SA D ras T FFT AA LL AV LLL LL ai gp dw RHEEN 9 tv a D Ale V Aa E F FAN Bs leche MM Bu ET Ze Cal ageurs an Volt t ug Ab gt 5 v 1 jat EMA ai CET LE pen E U am 4 F sat 3 ge E R
13. cons quent de proc der au raccordement l aide d un signal d entr e diff rentiel Le contr leur supporte les deux possibilit s de mani re identique diff rentielle et asym trique e Le contr leur n exige aucune impulsion d index Ch I Ch IV e Pour obtenir les meilleures performances nous recommandons instamment d utiliser un codeur avec attaque de ligne Line Driver Des flancs de d clenchement plats peuvent sinon limiter la vitesse Diff rentiel Tension d entr e diff rentielle min 200 mV Tension maximum d entr e 12 VDC 12 VDC R cepteur de ligne Line Receiver interne EIA RS422 Standard Fr quence maximum d entr e 1 MHz 9 49V BO LL Cn CH CN CN GND GND Figure 3 7 C blage d entr e du codeur Ch A Diff rentiel dans le principe s applique aussi ChB maxon motor control Servo contr leur ESCON R f document rel2615 3 17 Documentation Hardware ESCON 50 5 Edition Mars 2012 2012 maxon motor Sous r serve de modifications maxon motor Configuration Connexions Asym trique Tension d entr e 0 5 VDC Tension maximum d entr e 12 VDC 12 VDC 0 logique lt 1 0 V 1 logique gt 2 4 V Courant d entr e lev high lw typique 50 uA 5 V Courant d entr e faible low typique 550 uA O V Fr quence maximum d entr e 100 kHz Figure 3 8 C blage d entr e du codeur Ch Asym trique dans le principe s applique aussi ChB maxon motor control 3 18 R
14. donc avec des v nements C est a dire que lorsque l utilisateur appuie sur un bouton la manette de jeu envoie cette information qui est per ue comme un v nement Cependant dans cette configuration le fait de l cher la touche n arr te pas l action En effet les sorties num rique n ont pas chang d tat fonction if De plus le fait de mettre une boucle while ne rem diait pas notre probl me car il y avait sans arr t des tests au niveau du programme ce qui impliquait un fonctionnement saccad au niveau des contr leurs Pour rem dier ce probl me j ai opt pour le rajout d une boucle suppl mentaire pour chaque bouton avant Cette boucle permet de mettre les d d sorties num riques du raspberry GPIO output l tat bas lorsque l utilisateur GPIO output n appuie plus sur les touches Le sens de rotation de chague moteur est donc r initialis et la sortie 12 du raspberry pi l tat GPIO output 22 bas met les contr leurs en veille GPIO output GPIO output 18 time sleep button_delay avant Philippe Gombault IMA4 9 LILLE s Universit POLYTECH Oii Sciences et Technologies f Commande filaire Afin de r aliser une commande filaire optimis e j ai utilis deux joysticks tout ou rien ainsi que des boutons poussoirs La connexion se fait l aide d un cable USB Pour g rer le tout j ai opt pour un Arduino Ce petit contr leur me permet de scanner les
15. entr e Capteur effet Hall 3 Capteur effet Hall 3 entr e 5 VDC Tension d alimentation capteur effet Hall 5 VDC I lt 30 mA GND Mise la terre Tableau 3 11 Connecteur m le de capteur effet Hall J3 Affectation des broches Sp cification Accessoires Borne vis LP enfichable 5 p les pas 3 5 mm 0 14 1 5 mm plusieurs conducteurs AWG 28 14 Cable adapt 0 14 1 5 mm mono conducteur AWG 28 14 Tableau 3 12 Connecteur m le capteur effet Hall J3 Specification amp Accessoires Tension d alimentation codeur effet Hall 5 VDC ger 30 mA Tension d entr e 0 24 VDC Tension maximum d entr e 24 VDC 0 logique typique lt 1 0 V 1 logique typique gt 2 4 V R sistance de tirage interne 2 7 KQ par rapport 5 45 V 0 6 V 5 45V Hall Senor 1 LL EL Figure 3 5 C blage d entr e du capteur a effet Hall dans le principe concerne aussi les capteurs effet Hall 2 amp 3 maxon motor control Servo contr leur ESCON R f document rel2615 3 1 5 Documentation Hardware ESCON 50 5 dition Mars 2012 2012 maxon motor Sous r serve de modifications maxon motor Configuration Connexions 3 16 3 3 4 Codeur J4 Figure 3 6 Connecteur femelle codeur J4 Signal Description non attribu 5 VDC Tension d alimentation codeur 5 VDC lt 70 mA GND Mise la terre non attribu
16. v nements issus des boutons partir de ses entr es num riques La liaison entre l Arduino et le raspberry pi se fait donc naturellement en s rie par l interm diaire de l USB D un point de vue lectronique une petite astuce a due tre mise en place En effet il faut que l Arduino d tecte l tat bas lorsque un bouton est appuy L ajout d une r sistance a due tre n cessaire pour viter les court circuits D un point de vue logiciel des difficult s ont t rencontr es dans la programmation de la liaison s rie M me si je l avais tudi durant le mini projet syst me du semestre 7 je me suis rendu compte que certaines variances pouvaient appara tre en fonction du langage sur la machine Il y a donc eu quelques modifications telles que serial print la place de serial write g Le menu Le menu t r alis linote controte l aide d une boite dialog PAD controle mr Ce type de menu reboot if truble what do you want to do N d roulant se fait l int rieur d un script shell Il permet de s lectionner le type de fonctionnement et donc le programme python PRIME lt cancel gt Philippe Gombault IMA4 10 POLYTECH LILLE Oii Lille1 associ Son grand avantage est qu il ne n cessite pas de bureau graphique ni du moteur X11 de debian Des difficult s ont t rencontr es pour l ex cuter au d marrage du raspberry En effet il n tait pas possible d
17. winding 3 8 ner Hall rn Hall sensor 2 Hall sensor 3 gt Hall EEN 4 sensor Digi DiglN 1 JE we Digital H dini J5 O DiglM OUT 3 F a J4 fc 1 2 10 5V EI DE 4 Ch Al Cha LS cha 2 Ch B DE ne HU USB Data USB Data 1 5 VBUS 100k_ 400nF maxon motor control ESCON 50 5 Figure 4 24 Moteur EC maxon avec capteurs effet Hall J2 J3 maxon motor control Servo contr leur ESCON R f document rel2615 4 3 1 Documentation Hardware ESCON 50 5 dition Mars 2012 2012 maxon motor Sous r serve de modifications maxon motor C blage Moteurs EC MOTEUR EC MAXON AVEC CAPTEURS EFFET HALL amp CODEUR Ji J2 m Motor winding 1 M Ma 10 50 VD Be FVcc SE Motor winding 2 Mi is Motor winding 3 BEE Hall sensor 1 Hall sensor 2 Hall 4 sensor Hall sensor 3 Do 1 5V Digi 2 DiglN OUT 3 gt DiglN OUT 4 L Digital I O P iat ba J4 nc Fm 2 10 5V DE Ch Ai Encoder Ch A Ch Bi Che ne ah aae iioi r T D aea V At use Datat S 100k O VBUS a zeg v NG a maxon motor control ESCON 50 5 Figure 4 25 Moteur EC maxon avec capteurs effet Hall amp codeur J2 J3 J4 maxon motor control 4 32 R f document rel2615 Servo contr leur ESCON dition Mars 2012 Documentation Hardware ESCON 50 5 2012 maxon motor Sous r serve de modifications maxon motor 5 Pi ces de rechange Num ro comm
18. 2 e Attendez quelque instant Vous avez maintenant le contr le Philippe Gombault IMA4 13 DEER e Universit LILLE Sciences et Technologies Voici maintenant les actions associ es aux touches de la manette Bouton 1 translater vers l avant Bouton 2 translater vers la droite Bouton 3 translater vers l arri re Bouton 4 translater vers la gauche Bouton 5 tourner vers la gauche Bouton 6 monter le ch ssis Bouton 7 tourner vers la droite Bouton 8 descendre le ch ssis Bouton 9 augmenter la vitesse Bouton 10 diminuer la vitesse Bouton 11 quitter le programme 5 Remerciements Pour la r alisation de ce projet je tiens remercier e Monsieur Redon et Monsieur Merzouki pour leur encadrement e Monsieur Scrive pour ses conseils avis s e Et tout particuli rement Monsieur Pollart pour son aide pr cieuse 6 Conclusion Ce projet m a appris travailler en autonomie mettre en pratique les notions vues en classe et en d couvrir de nouvelles Il m a permis de r aliser une interaction entre l lectrotechnigue l informatique et l lectronique ce qui donne sans aucun doute du sens ma formation Philippe Gombault IMA4 14 EE EC tier LILLE 7 Annexes Les annexes sont compos es de e Datasheet du moteur escon e Datasheet du controleur escon Manuel de la gerthboard e sch mas lectriques Philippe Gombault IMA4 15 x a Q W
19. Figure 3 13 Commutation DigOUT3 dans le principe s applique aussi DigOUT4 maxon motor control Servo contr leur ESCON R f document rel2615 3 21 Documentation Hardware ESCON 50 5 Edition Mars 2012 2012 maxon motor Sous r serve de modifications maxon motor Configuration Connexions 3 3 6 E S analogiques J6 Figure 3 14 Connecteur m le E S analogiques J6 Signal Description AnlN17 Entr e analogique 1 signal positif AnlN1 Entr e analogique 1 signal n gatif AnIN2 Entr e analogique 2 signal positif AnlN2 Entr e analogique 2 signal n gatif AnOUT1 Sortie analogigue 1 AnOUT2 Sortie analogigue 2 GND Mise la terre Tableau 3 18 Connecteur m le E S analogiques J6 Affectation des broches amp c blage Sp cification Accessoires Borne vis LP enfichable 7 p les pas 3 5 mm C ble adapt 0 14 1 5 mm plusieurs conducteurs AWG 28 14 H 0 14 1 5 mm mono conducteur AWG 28 14 Tableau 3 19 Connecteur m le E S analogiques J6 Specification amp Accessoires maxon motor control 3 22 R f document rel2615 Servo contr leur ESCON Edition Mars 2012 Documentation Hardware ESCON 50 5 2012 maxon motor Sous r serve de modifications maxon motor Configuration Connexions 3 3 6 1 Entr es analogigues 1 et 2 Tension d entr e 10 10 VDC diff rentielle Tension maximum d entr e 24 VDC 24 VDC Tension de mode commun 5 10 VDC par r
20. POLYTECH LILLE Philippe Gombault IMA4 Robot Holonome Sciences et Technologies i Universit fn au TEGH Lille 1 8 Table des mati res Robot Holonome ls Vo e rekt Ce 1 EE 3 Z Decouverte d projet a ee a es ei D RD 3 DR EN dw BEE 3 b D finition du cahier des charges ninenmnnmnnennnensennnnennenennnnnennnnennnnnennss 4 3 ER NH EC Te Ve DEE 4 As CHOIX dele LOCH O10 IR AA AAA Aa aa 4 b Gestion des Moteurs wirccsssscccsssscccessscccscseccceeseccecssecceesseccecseecnenseccnesseeeensseneecseeanenseeauseeeneesseneesseeaeasseess 5 i L ger ubrenne E 5 li Gestion Be TEE TEEN 5 iii Gestion des sens de rotation a nd GG Oo as ele retarde Ci OFYN 5 c Gestion du TE e Le TE 7 d Interface homme machine sasssssnsnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn nnna 8 e Commande sans fils EEN 8 L Comae EE 10 AE E THCM E 10 4 Mode dempl E 11 Recharge E d nina HEFFER HE AFF HF A HF TYF NF DAF FI AEF HYF une 11 a U lisation di TO ee EE 12 L Demarrage am cb TEA Ai E 12 II Utilisation du robot avec la manette sans Dis 12 III Utilisation du robot avec la manette filaire eeeeuu AA I uu 13 Br M ODIeT7CICTHORH KC 14 O CODCHSTOD NEE 14 Je ANIO EE 15 Philippe Gombault IMA4 2 SOLYTECH er LILLE 1 Introduction Dans le cadre des projets de quatri me ann e du d partement IMA j ai r alis la commande d un robot holonome
21. ainement complet en un mode de fonctionnement sur et de le maintenir dans ce mode e Attention il est interdit l utilisateur d entreprendre la moindre r paration sur les composants fournis par maxon motor Composant sensible aux d charges lectrostatiques CSDE Porter des v tements isolant des d charges lectrostatiques e Manipuler l appareil avec la plus grande prudence maxon motor control Servo contr leur ESCON R f document rel2615 1 5 Documentation Hardware ESCON 50 5 dition Mars 2012 2012 maxon motor Sous r serve de modifications maxon motor Informations g n rales A propos des consignes de s curit Page laiss e vierge maxon motor control 1 6 R f document rel2615 Servo contr leur ESCON dition Mars 2012 Documentation Hardware ESCON 50 5 2012 maxon motor Sous r serve de modifications maxon motor N Sp cifications ech Caract ristiques techniques Sp cifications Caract ristiques techniques ESCON 50 5 409510 Tension nominale de service VCC Tension de service absolue VCC min VCC max Tension de sortie max Courant de sortie Icont Imax lt 20 s Fr quence de modulation de largeur d impulsion Fr quence d echantillonnage r gulateur de courant Pl Fr quence d chantillonnage r gulateur de vitesse Pl Rendement maximum Vitesse max moteur DC Vitesse max moteur EC Self de lissage int gr Entr e analogique 1 Entr e analogiq
22. ande Description Pi ces de rechange 425562 2 p les borne vis LP enfichable pas 3 5 mm d sign e 1 425563 4 p les borne vis LP enfichable pas 3 5 mm d sign e 1 425564 5 p les borne vis LP enfichable pas 3 5 mm d sign e 1 425565 6 p les borne vis LP enfichable pas 3 5 mm d sign e 1 425566 Tableau 5 23 maxon motor control Servo contr leur ESCON Documentation Hardware ESCON 50 5 7 p les borne vis LP enfichable pas 3 5 mm d sign e 1 Liste des pi ces de rechange R f document rel2615 Edition Mars 2012 2012 maxon motor Sous r serve de modifications 5 33 maxon motor Pi ces de rechange Page laiss e vierge maxon motor control 5 34 R f document rel2615 Servo contr leur ESCON dition Mars 2012 Documentation Hardware ESCON 50 5 2012 maxon motor Sous r serve de modifications maxon motor LISTE DES FIGURES maxon motor control Figure 2 1 Figure 3 2 Figure 3 3 Figure 3 4 Figure 3 5 Figure 3 6 Figure 3 7 Figure 3 8 Figure 3 9 Figure 3 10 Figure 3 11 Figure 3 12 Figure 3 13 Figure 3 14 Figure 3 15 Figure 3 16 Figure 3 17 Figure 3 18 Figure 3 19 Figure 4 20 Figure 4 21 Figure 4 22 Figure 4 23 Figure 4 24 Figure 4 25 Servo contr leur ESCON Documentation Hardware ESCON 50 5 Sch ma cot MM we en RR chews DAGU ED da See eee EEF whe RACE OS 8 Connecteur m le d aliment
23. angereuse venir DANGER Le non respect de cette indication peut entra ner des blessures graves voire mortelles Indique une situation potentiellement Considne de AVERTISSEMENT dangereuse Le non respect de cette indication Sie peut entrainer des blessures graves voire mortelles typique Indique une situation ventuellement dangereuse ou attire l attention sur une pratique peu sure Le non respect de cette indication peut entrainer des blessures newts Indique une activit dangereuse Par cons quent elle est interdite interdite typique ATTENTION maxon motor control Servo contr leur ESCON R f document rel2615 1 3 Documentation Hardware ESCON 50 5 dition Mars 2012 2012 maxon motor Sous r serve de modifications maxon motor Informations g n rales A propos de ce document Signification Type Op ration obligatoire Indique une op ration indispensable Par cons quent cette op ration est obligatoire GA lt lt 2 e 2 D Exigence Indique une op ration indispensable pour pouvoir Indication poursuivre ou qui informe au sujet d un certain Remarque aspect respecter Indique une recommandation ou une proposition concernant la mani re de poursuivre les op rations M thode Information recommand e Indique des op rations permettant d emp cher D t rioration on les endommagements ventuels du mat riel lt D O Cc O
24. apport a GND E EE 100 kQ diff rentielle 50 KQ par rapport GND Convertisseur A N 12 bit R solution 5 07 mV Bande passante 10 kHz AnlN1 220R d i AnlN J6 2 Figure 3 15 Commutation AnlN1 dans le principe s applique aussi a AnIN2 3 3 6 2 Sorties analogiques 1 et 2 Tension de sortie 4 4 VDC Convertisseur N A 12 bit Resolution 2 30 mV Taux de r p tition EE P AnOUT 2 5 4 kHz Bande passante analogique de l amplificateur de 20 kHz sortie Charge capacitive maximum 10 nF Courant max de sortie 1 mA AnOUT J6 5 GND Figure 3 16 Commutation AnOUT1 dans le principe s applique aussi a ANOUT 2 maxon motor control Servo contr leur ESCON R f document rel2615 3 23 Documentation Hardware ESCON 50 5 dition Mars 2012 2012 maxon motor Sous r serve de modifications maxon motor Configuration Connexions 3 3 7 USB J7 Figure 3 17 Connecteur femelle USB J7 Remarque La colonne C t B Tableau 3 20 correspond l interface USB de votre PC J7 amp C t A C t B Description Broche Broche 1 1 Tension d alimentation du bus sur USB 5 VDC 2 Data USB torsad avec Data Data USB torsade avec Data 2 3 4 non attribu 5 Mise la terre USB Tableau 3 20 Connecteur femelle USB J7 Affectation des broches amp c blage USB 2 0 Type A micro B Cable 403968 Section du c ble Conforme aux sp cifications USB 2 0 Longueu
25. ation lectrique J1 13 Connecteur m le moteur J2 14 Connecteur m le de capteur effet Hall J3 15 C blage d entr e du capteur effet Hall dans le principe concerne aussi les capteurs effet Hall 2 amp 3 15 Connecteur femelle codeur J4 16 C blage d entr e du codeur Ch Diff rentiel dans le principe s applique AS CE NYCH FYDR NY Y YF UA 17 C blage d entr e du codeur Ch A Asymetrigue dans le principe s appligue aus CWDD see Ges DY YDI EE USE GUI te pete eee Peres A 18 Connecteur m le E S num riques J5 19 Commutation DigINT 20 Commutation DigIN2 20 Commutation DigIN3 dans le principe s applique aussi DigIN4 21 Commutation DigOUT3 dans le principe s applique aussi DigOUT4 21 Connecteur m le E S analogiques J6 22 Commutation AnlN1 dans le principe s applique aussi AnIN2 23 Commutation AnOUT1 dans le principe s applique aussi AnOUT2 23 Connecteur femelle USBJ7 24 Potentiom tres Emplacement amp Plage de r glage
26. dans le pays et ou sur le lieu d exploitation de l appareil en mati re de pr vention des accidents de protection du travail et de protection de l environne ment A ES Haute tension et ou lectrocution Tout contact avec des fils conducteurs de tension peut entra ner des blessures graves voire mortelles e Tous les cables du r seau doivent tre consid r s comme conducteurs de tension sauf en pr sence de preuves contraires e S assurer qu aucune des extr mit s du cable n est reli e une alimentation en tension e S assurer qu il est impossible d activer l alimentation en tension tant que les travaux ne sont pas termin s e Respecter les instructions d isolation et de mise hors service du moteur e V rifier que tous les interrupteurs sont prot g s de tout actionnement accidentel et qu ils sont identifi s nomm ment Exigences e V rifier que tous les composants raccord s sont install s conform ment aux r glements en vigueur localement e Garder l esprit qu un appareil lectronique ne peut par principe tre consid r comme infaillible ll convient donc d eguiper la machine quipement d un dispositif de surveillance et de s curit ind pendant Si pour une raison quelconque la machine lleguipement tait command de mani re non conforme si la commande devait subir un dysfonctionnement si un c ble devait rompre ou tre d connect etc il conviendrait alors de commuter le dispositif d entr
27. e l ex cuter comme simple script l aide du dossier rs local de debian car il y avait des bugs d affichage et il s ex cutait aussi l arr t du syst me Pour palier ce probl me j ai modifi les fichiers e etc inittab pour obtenir une ouverture de session automatique e profil en ajoutant l ex cution du script pour le charger l ouverture de session Le grand avantage de cette solution c est que l utilisateur n a plus l acc s au shell Seul les deux programmes g rant les deux commandes et le script shell sont ex cut s Cela limite donc les bugs du syst me et le rend n cessairement plus stable 4 Mode d emploi Dans cette partie vous aurez toutes les explications pour prendre en main le robot holonome a Recharge du robot Pour recharger le robot e veiller ce que celui ci soit bien coup C est a dire que l interrupteur coupe circuit soit bien en position OFF e Allumer le chargeur int gr au syst me Son voyant devient orange e D s que la recharge est compl te le voyant passe au vert vous pouvez donc couper le chargeur Philippe Gombault IMA4 11 LILLE POLYTECH e OI a Utilisation du robot I D marrage arr t red marrage e Pour d marrer le robot tourner simplement le coupe circuit en position ON e Bour arr ter le robot o s lectionner partir du menu le choix N 3 shutdown gt o des que l ordinateur est correctement arr t la barre de LEDs est tente
28. es de rechange 39 maxon motor control Servo contr leur ESCON Documentation Hardware ESCON 50 5 R f document rel2615 dition Mars 2012 2012 maxon motor Sous r serve de modifications maxon motor INDEX A Activit s interdites 3 Affichage d erreur 25 Affichage de l tat 25 Affichage de l tat de service 25 Alimentation lectrique n cessaire 12 Autorisation d exploitation 11 C C ble pr confectionn ESCON Encoder Cable 17 USB 2 0 Type A micro B Cable 24 Caract ristiques de puissance 7 Caracteristigues technigues 7 Comment proceder Signification des symboles et signes pr sents dans ce do cument 3 Conditions pr alables l installation 11 Connecteurs femelles J1 13 J2 14 J3 15 J4 16 J5 19 J6 22 J7 24 Consignes de s curit 3 5 CSDE 5 D Directive CE en vigueur 11 Domaine d utilisation 3 Domaine d utilisation des composantes 5 E Entr es analogiques 23 Entr es num riques 20 21 Incorporation dans un syst me 11 Information symbole 4 Interface USB 24 Interfaces d signation emplacement 27 L LED 25 LED d tat 25 maxon motor control Servo contr leur ESCON Documentation Hardware ESCON 50 5 R f document rel2615 dition Mars 2012 N Normes respect es 9 Notation utilis e 3 Num ros de commande 275934 17 403112 7 403968 24 425562 33 425563 33 425564 33 425565 33 425566 33
29. est incorpor n est pas exactement conforme la directive europ enne 2006 42 CE Ne jamais mettre l appareil en service sans avoir v rifi que les autres elements de l installation r pondent aux exigences de la directive CE Ne jamais mettre l appareil en service tant que les autres elements de l installation ne sont pas conformes la r glementation relative la pr vention des accidents et la s curit du travail Ne jamais mettre l appareil en service tant que toutes les interfaces requises n ont pas t tablies et que les exigences d crites dans ce document n ont pas t remplies 3 1 R gles g n rales en vigueur maxon motor control Tension de service maximum admise e V rifier que la tension de service est comprise entre 10 et 50 VDC Une tension de service sup rieure 56 VDC ou une inversion de polarit entra nent la destruction de l appareil e Garder l esprit que le courant n cessaire est relatif au couple r sistant Les limites de courant de l ESCON 50 5 sont les suivantes courant continu max 5 A temporaire acc l ration max 15 A Servo contr leur ESCON R f document rel2615 3 1 1 Documentation Hardware ESCON 50 5 dition Mars 2012 2012 maxon motor Sous r serve de modifications maxon motor Configuration D termination de l alimentation lectrique requise 3 2 D termination de l alimentation lectrique requise Dans le principe toute alimentation lectrique
30. f document rel2615 Servo contr leur ESCON Edition Mars 2012 Documentation Hardware ESCON 50 5 2012 maxon motor Sous r serve de modifications maxon motor Configuration Connexions 3 3 5 E S num riques J5 Figure 3 9 Connecteur m le E S numerigues J5 J5 Description Broche DigIN1 Entr e num rique 1 DigIN2 Entr e num rique 2 DiglN DigOUT3 Entr e sortie num rique 3 DigIN DigOUT4 Entr e sortie num rique 4 GND Mise la terre 6 Tension auxiliaire de sortie 5 VDC lt 10 mA Tableau 3 16 Connecteur m le E S num riques J5 Affectation des broches amp c blage Sp cification Accessoires Type Borne vis LP enfichable 6 p les pas 3 5 mm 0 14 1 5 mm plusieurs conducteurs AWG 28 14 0 14 1 5 mm mono conducteur AWG 28 14 C ble adapt Tableau 3 17 Connecteur m le E S num riques J5 Specification amp Accessoires maxon motor control Servo contr leur ESCON R f document rel2615 3 1 9 Documentation Hardware ESCON 50 5 dition Mars 2012 2012 maxon motor Sous r serve de modifications maxon motor Configuration Connexions 3 3 5 1 Entr e numerigue 1 Tension d entr e 0 36 VDC Tension maximum d entr e 36 VDC 36 VDC 0 logique typique lt 1 0 V 1 logique typique gt 2 4 V typique 47 kQ lt 3 3 V R sistance d entr e typique 38 5 KO 5 V typique 25 5 KO 24 V Courant d entr e avec 1 logique typ
31. ge 239 Encoder HEDL 5540 500 CPT 3 channels Details page 246 Brake AB 228 mm 24 VDC 0 4 Nm Details page 281 a a DECV 50 5 page 265 DEC 50 5 70 10 264 266 DES 50 5 70 10 267 268 EPOS 70 10 271 MIP 50 MIP 100 273 Notes 17 April 2005 edition subject to change maxon motor maxon motor ag Br nigstrasse 220 P O Box 263 CH 6072 Sachseln Phone 41 41 666 15 00 Fax 41 41 666 16 50 www maxonmotor com ESCON 50 5 Servo contr leurs Readme Version firmware dition Mars 2012 ll est indispensable que les informations suivantes soient lues comprises respect es INDICATIONS CONCERNANT LA VERSION Version du harware 0x2500 INFORMATIONS IMPORTANTES La fonctionnalit des appareils ESCON est d finie par le syst me d exploitation interne appel firmware Le firmware est soumis un d veloppement permanent dans le cadre d un processus d am lioration continu il est donc actualis r guli rement e Les appareils ESCON sont livr s avec la version du firmware la plus r cente e Une nouvelle version peut comporter des fonctions suppl mentaires ou tendues ou alors disposer de fonctions am lior es relevant de la s curit dont la compatibilit avec d anciennes versions est ventuellement limit e e est possible d actualiser l appareil l aide des versions les plus r centes du firmware et de I eESCON Studio l interface utilisateur graphique de maxon motor pour servo cont
32. ique 130 yA 5 VDC Retard de commutation lt 8 ms Plage de fr quence MLI 10 Hz 5 KHz Plage de modulation maximale MLl 10 90 A 3 3V ei 47k BE Figure 3 10 Commutation DiglN1 3 3 5 2 Entr e num rique 2 Tension d entr e 0 36 VDC Tension maximum d entr e 36 VDC 36 VDC 0 logique typique lt 1 0 V 1 logique typique gt 2 4 V typique 47 kQ lt 3 3 V R sistance d entr e typique 38 5 KQ 5 V typique 25 5 KO 24 V Courant d entr e avec 1 logique typique 130 uA 5 VDC Retard de commutation lt 8 ms Ge 47k Ja Figure 3 11 Commutation DigIN2 maxon motor control 3 20 R f document rel2615 Servo contr leur ESCON Edition Mars 2012 Documentation Hardware ESCON 50 5 2012 maxon motor Sous r serve de modifications maxon motor Configuration Connexions 3 3 5 3 Entr es sorties num riques 3 et 4 DiglN Tension d entr e 0 36 VDC Tension maximum d entr e 36 VDC 0 logique typique lt 1 0 V 1 logique typique gt 2 4 V typique 47 KO lt 3 3 V R sistance d entr e typique 38 5 KQ 5 V typique 25 5 KO 24 V Courant d entr e avec 1 logique typique 130 yA 2 5 VDC Retard de commutation lt 8 ms 3 3V DiglN OUT3 sis Figure 3 12 Commutation DiglN3 dans le principe s applique aussi DiglN4 DigOUT Tension maximum d entr e 36 VDC Courant maximum de charge 500 mA Chute maximum de tension 0 5 V 500 mA Inductance maximum de charge 100 mH 24 VDC 500 mA DiglN OUT3 J53 BJ OUT3
33. it pas que le syst me complet pr t fonctionner est conforme celles ci Pour que votre syst me complet puisse tre conforme aux normes requises il convient de lui faire subir un contr le CEM appropri en tant qu unit comprenant tous les composants Q Compatibilit lectromagn tique Normes g n riques Normes appliqu es Normes relatives l environnement Normes relatives la s curit Tableau 2 5 Normes maxon motor control Servo contr leur ESCON R f document rel2615 2 9 Documentation Hardware ESCON 50 5 dition Mars 2012 2012 maxon motor Sous r serve de modifications maxon motor Specifications Normes Page laiss e vierge maxon motor control 2 10 R f document rel2615 Servo contr leur ESCON dition Mars 2012 Documentation Hardware ESCON 50 5 2012 maxon motor Sous r serve de modifications maxon motor Configuration R gles g n rales en vigueur 3 Configuration A REMARQUE IMPORTANTE CONDITIONS PREALABLES A L AUTORISATION DE DEBUTER L INSTALLATION L ESCON 50 5 est consid r comme une quasi machine conform ment a la Directive europ enne 2006 42 CE article 2 paragraphe g et est destine tre incorpore dans une autre machine une autre quasi machine ou un autre equipement ou alors a leur tre ajoute ATTENTION Risque de blessure L exploitation de l appareil pr sente des risques de blessures graves si le syst me dans lequel il
34. lais Figure 3 3 Connecteur male moteur J2 Signal Description Moteur M Moteur DC Moteur Moteur M Moteur DC Moteur non attribue Blindage moteur Blindage des c bles Tableau 3 8 Connecteur m le moteur J2 Affectation des broches pour moteur DC maxon avec balais J2 Signal Description Broche EDI Hu Moteur EC Bobinage 1 moteur 1 mi US Moteur EC Bobinage 2 moteur 2 OI ay Moteur EC Bobinage 3 moteur 3 Blindage moteur Blindage des c bles Tableau 3 9 Connecteur m le moteur J2 Affectation des broches pour moteur EC maxon sans balais Sp cification Accessoires Type Borne vis LP enfichable 4 p les pas 3 5 mm C ble adapt 0 14 1 5 mm plusieurs conducteurs AWG 28 14 P 0 14 1 5 mm mono conducteur AWG 28 14 Tableau 3 10 Connecteur m le moteur J2 Sp cification amp Accessoires maxon motor control 3 14 R f document rel2615 Servo contr leur ESCON dition Mars 2012 Documentation Hardware ESCON 50 5 2012 maxon motor Sous r serve de modifications maxon motor Configuration Connexions 3 3 3 Capteur effet Hall J3 Les commutations int gr es et adapt es des capteurs effet Hall font appel un trigger de Schmitt sortie open collector sortie du collecteur non connect e Figure 3 4 Connecteur m le de capteur effet Hall J3 Signal Description Capteur effet Hall 1 Capteur effet Hall 1 entr e Capteur effet Hall 2 Capteur effet Hall 2
35. marrage leur vitesse de rotation l aide d une entr e analogique De plus la mise en fonctionnement et le sens de rotation sont g r s par deux entr es num riques Philippe Gombault IMA4 3 A Le hr ovogies BL EC tier LILLE b D finition du cahier des charges L objectif est de r aliser e une commande filaire et une commande sans fil pour contr ler le d placement du robot e G rer la vitesse de d placement du robot Cependant la mani re pour y aboutir n est pas d finie J ai donc libre arbitrage dans le choix de la technologie et la fa on d y aboutir 3 Ma r alisation a Choix de le technologie Poss dant un Raspberry pi et voulant l utiliser pour comprendre son fonctionnement je me suis tourn vers ce petit ordinateur pour r aliser ce projet Il a l avantage de consommer peu de courant de poss der un grand nombre de GPIO et de fonctionner sous Debian De plus la communaut lui assure de nombreuses mises jour permettant de corriger ses bugs Pour tendre les fonctionnalit s du Raspberry pi j ai choisi de lui coupler une Gertboard Cette carte lui permet entre autre de r aliser un Convertisseur num rique analogique CNA Concernant le code j ai opt pour le python Ce code est simple mettre en place et est parfaitement adapt pour g rer le GPIO du raspberry pi Il s agit du code le plus utilis et le plus d velopp par les utilisateur de la communaut Phili
36. motor 1 2 1 3 Informations g n rales A propos de l appareil propos de l appareil L ESCON 50 5 est un servo contr leur MLI puissant et compact 4 quadrants destin la commande performante de moteurs excitation par aimant permanent DC avec balais et EC de puissance allant jusqu env 250 W Les modes de fonctionnement disponibles r gulateur de vitesse variateur de vitesse et r gulateur de courant r pondent aux exigences les plus extr mes L ESCON 50 5 est con u pour tre command par une valeur de consigne analogique ll pr sente des fonctions compl tes qui utilisent des entr es et des sorties analogiques et num riques L interface graphique ESCON Studio pour PC Windows sert configurer l appareil par le biais de l interface USB La version actuelle du logiciel ESCON ainsi que la derni re dition de la documentation sont t l char geables sur Internet l adresse http escon maxonmotor com propos des consignes de s curit e Verifier que les consignes a LIRE IMP RATIVEMENT EN PREMIER la page A 2 ont bien t lues e Ne jamais effectuer de travaux sans disposer des connaissances requises en la mati re 3 Chapitre 1 1 2 Groupe cible gt la page 1 3 e Consulter le Chapitre 1 1 4 Symboles amp signes gt la page 1 3 qui contient les explications n cessaires la compr hension des symboles utilis s e Respecter la r glementation en vigueur
37. n motor Sous r serve de modifications VOLUTION DES VERSIONS Version 0x0110 date d dition 2012 04 CSC CET Modifications limination d erreurs maxon motor control Servo contr leurs ESCON Ref document rel2622 2 Readme Version firmware ESCON 50 5 Edition Mars 2012 2012 maxon motor Sous r serve de modifications maxon motor maxon motor control Servo contr leur ESCON Documentation Hardware Edition Mars 2012 ESCON 50 5 Servo contr leur Numero de commande 409510 Documentation Hardware R f document rel2615 maxon motor ag _ Brunigstrasse 220 P O Box 263 CH 6072 Sachseln Phone 41 41 666 1500 Fax 41 41 666 16 50 www maxonmotor com maxon motor TABLE DES MATIERES 1 Informations g nerales 3 1 1 propos de ce document 3 1 2 Apropos de l appareil 5 1 3 Apropos des consignes de s curit 5 2 Sp cifications 7 2 1 Caract ristiques techniques 7 22 NOMO aca ORG ODRO DRE DU OD DYD dd O AE DD GU 9 3 Configuration 11 3 1 R gles g n rales en vigueur 11 3 2 D termination de l alimentation lectrique requise 12 Oo CONNEXIONS ae awe a cue O cL O eases ee Co ER 13 3 4 Potentiometres 25 3 5 Affichages d etat
38. ormations g n rales 1 1 propos de ce document 1 1 1 Domaine d utilisation Le pr sent document est destin vous familiariser avec le servo contr leur ESCON 50 5 ll d crit les op rations n cessaires pour une installation et ou une mise en service conformes et s res Le respect de ces instructions e permet d viter les situations dangereuses e r duit consid rablement la dur e de l installation et ou de la mise en service e augmente la dur e de vie de l quipement d crit ainsi que sa fiabilit Ce document pr sente les performances et les sp cifications de l appareil les informations concernant les normes respecter les d tails relatifs aux connexions et l affectation des bornes ainsi que des exemples de c blage 1 1 2 Groupe cible Ce document est destin a un personnel qualifi d ment form et exp riment Il contient les informa tions n cessaires la compr hension et la r alisation des op rations requises 1 1 3 Utilisation Il convient de prendre en compte la notation et les codages utilis s dans la suite du document renvoie a un composant par ex a son num ro de commande n E Sa position dans une nomenclature etc gt synonyme de voir voir aussi tenir compte de ou passer a Tableau 1 1 Notation utilis e 1 1 4 Symboles amp signes Les symboles et signes suivants sont utilis s dans ce document Symbole Signification Indique une situation d
39. pe Gombault IMA4 5 LILLE SOLYTEGE ter Voici un petit sch ma expliquant de mani re explicite le fonctionnement d un tel robot nr Rotate clockwise TE Turn Right Turn Left On comprend donc avec un tel syst me qu il suffit d appliquer chaque moteur un sens de rotation bien appropri pour translater dans une direction ou induire une rotation Les convertisseurs coupl s au raspberry pi permettent de r aliser cette mission Comme je le disais auparavant les quatre convertisseurs poss dent deux entr es num riques La premi re entr e permet de mettre en fonctionnement le moteur associ et la seconde permet de s lectionner le sens de rotation Comme vous devez sans doute vous en rendre compte la commande devient tr s simple mettre en place Il suffit de mettre les sorties num riques du raspberry pi associ aux contr leurs dans un tat judicieux pour obtenir le mouvement souhait Les sorties num rique du raspberry que j ai utilis sont e 15 16 18 22 pour le sens de rotation de chaque des contr leurs 12 pour mettre les 4 contr leurs en mode veille tat bas ou en mode travail tat haut Philippe Gombault IMA4 6 LILLE POLYTECH KI Sciences et Technologies c Gestion du v rin lectrique Le v rin lectrique est situ au centre du robot holonome Il permet de soulever et maintenir une certaine hauteur le robot industriel du
40. ppe Gombault IMA4 4 LILLE and amp ier b Gestion des moteurs Comme dit pr c demment le contr le de chaque moteurs est g r gr ce a une entr e analogique pour g rer sa vitesse de rotation et grace a deux entr es num riques pour la s lection du sens de rotation et son mode de fonctionnement arr t ou marche i Programmation des contr leurs Les contr leurs ont demand quelques heures de travail pour leur programmation Bien que les moteurs et les contr leurs soient de la m me marque certains param tres donn s par le constructeur n allaient pas En effet les moteurs avaient t achet chez un d taillant qui leur avait rajout des r ducteurs pour augmenter leur couple Pourtant ces informations taient vitales pour leur bon fonctionnement Cependant la programmation fut tr s simple Je l ai r alis l aide du logiciel Escon studio li Gestion de la vitesse Pour g rer la vitesse il faut envoyer une tension proportionnelle a la vitesse souhait e Le raspberry pi effectue cette op ration a l aide de la Gertboard et de sa sortie analogique La tension varie donc entre OV et 3 2V pour une vitesse variant entre 0 tr min a 15000 Tr min iii Gestion des sens de rotation Pour le rappeler le chassis est de type holonome C est a dire qu il doit pouvoir translater et tourner seulement gr ce la loi de commande Pour cela le ch ssis est quip de 4 roues mecanum mont es en X Philip
41. r leurs ESCON Les mises jour et la version la plus r cente de la documentation sont disponibles l adresse http escon maxonmotor com pour tre t l charg es Remarque Avant de t l charger une nouvelle version v rifiez qu elle est compatible avec l appareil que vous utilisez actuellement En cas d h sitation veuillez demander conseil maxon motor e ESCON Studio vous permet de lire les versions du firmware et du hardware de votre appareil e Des versions plus anciennes sont galement disponibles sur demande e Utilisez l option Firmware Update de l interface ESCON Studio pour installer la derni re version du firmware e Attention il rel ve de la responsabilit de l exploitant de faire en sorte que l appareil soit utilis avec la version de firmware ad quate En cas d h sitation demander conseil maxon motor Remarque La soci t maxon motor ag ou ses repr sentations ne peuvent en aucun cas tre tenues pour responsables des dommages comme par exemple sans que cette liste soit exhaustive un dysfonctionnement de l appareil et ou d un quipement ajout une interruption de la production etc r sultant de l incompatibilit des versions de firmware et ou du caract re aber rant de certaines combinaisons version firmware version hardware maxon motor control Servo contr leurs ESCON Ret document rel2622 1 Readme Version firmware ESCON 50 5 Edition Mars 2012 2012 maxo
42. r pondant aux exigences minimum peut tre utilis e Exigences relatives l alimentation lectrique Tension de sortie Voc 10 50 VDC Tension de sortie absolue min 8 VDC max 56 VDC relatif a la charge Courant de sortie continu max 2 A temporaire acc l ration max 15 A lt 20 s 1 Utiliser la formule ci dessous afin de calculer la tension requise en charge 2 S lectionner l alimentation lectrique en fonction de la tension calcul e Tenir compte des points suivants a L alimentation lectrique doit tre en mesure de stocker l nergie cin tique g n r e par une d c l ration de la charge par exemple dans un condensateur b Si un bloc d alimentation stabilis est utilis il convient de d sactiver la protection anti surtension dans la zone de travail Remarque La formule tient compte des param tres suivants e Plage de modulation max MLI 98 e Chute de tension max du contr leur 1 V 5A VALEURS CONNUES e Couple r sistant M mNm e Vitesse en charge n tr min e Tension nominale moteur U Volt e Vitesse a vide moteur a Un n tr min e Pente vitesse couple moteur An AM tr min mNm VALEURS RECHERCHEES e Tension nominale de service V_ Volt SOLUTION U A N n Ve H ny M seg 1 V GE AM 0 98 maxon motor control 3 12 R f document rel2615 Servo contr leur ESCON dition Mars 2012 Documentation Hardware ESCON 50 5 2012 maxon motor Sous r serve de modification
43. r serve de modifications Configuration Potentiom tres 3 25 maxon motor Configuration Affichages d etat LED S ji Etat Defaut Verte Rouge eteinte eteinte INIT clignote teinte BLOCAGE lentement allum e teinte D BLOCAGE 2x teinte ARR T IMMOBILISATION e V Erreur sous tension eteinte 1x ERREUR e V c Erreur surtension e 5 VDC Erreur sous tension e Erreur surcharge thermique teinte ERREUR e Erreur courant de surcharge p Erreur protection contre les surcharges de l tage de puissance Erreur codeur rupture de c ble SC Erreur codeur polarit eels SS ER Erreur g n ratrice DC rupture de c ble Erreur g n ratrice DC polarit teinte 4x ERREUR Erreur valeur de consigne MLI hors plage admise Fr quence capteur effet Hall excessive teinte 5x ERREUR S quence de commutation capteur effet Hall Mod le de commutation capteur effet Hall teinte allum e ERREUR Erreur Auto Tuning identification Erreur interne de logiciel lentement 1x 2X 3x 4x DK Tableau 3 22 LED Interpr tation des affichages d tat maxon motor control 3 26 R f document rel2615 Servo contr leur ESCON dition Mars 2012 Documentation Hardware ESCON 50 5 2012 maxon motor Sous r serve de modifications maxon motor C blage 4 C blage maxon motor control serve Controller ESCON 50 5 Made in Germany i KN D D o OH E LU i 3 o in E CH un
44. r 1 5 m C t A Type USB micro B connecteur m le Type USB A connecteur m le Tableau 3 21 USB 2 0 Type A micro B Cable USB Standard 2 0 mode rapide D bit binaire maximum 12 Mbit s Tension de service max du bus 5 25 VDC Courant typique l entr e 60 mA Tension DC max l entr e des donn es 0 5 3 8 VDC maxon motor control 3 24 R f document rel2615 Servo contr leur ESCON dition Mars 2012 Documentation Hardware ESCON 50 5 2012 maxon motor Sous r serve de modifications maxon motor 3 4 Potentiometres POTENTIOMETRES P1 amp P2 Plage de r glage 240 Type Lin aire 409510 t _ SE E EE SE ae He D Tl ml LE servo Controller Made in Germany aoe ESCON 50 5 Ja Encoder Ja Hall Sensor Figure 3 18 Potentiom tres Emplacement amp Plage de r glage 3 5 Affichages d tat Des diodes lectroluminescentes LED indiquent l tat de fonctionnement actuel vert du servo contr leur ainsi que les d fauts rouge qu il pr sente ventuellement maxon motor maxon motor control Servo Controller ESCON 50 5 Made in Germany J4 Encoder Ja Hall Sensor J5 Digital I O Je Analog I O 000009 6000000 ea e0600 eecee Figure 3 19 LED Emplacement maxon motor control Servo contr leur ESCON R f document rel2615 Documentation Hardware ESCON 50 5 dition Mars 2012 2012 maxon motor Sous
45. rant les phases de d placement et d tre au niveau bas lorsque le robot Kuka est en phase d utilisation pour gue celui ci repose sur son support m talligue et non plus sur les roues du robot holonome Pour information les acc l rations d un tel robot sont autour de 2 3G Il est donc evident gu il doit reposer sur le sol pour des raisons de stabilit de pr cision et de dissipation d nergie Ce v rin est aliment en 24V Il dispose bien videmment de capteurs fin de course Cependant la commande a d tre mise en place pour le contr ler partir de l ordinateur Pour la r aliser l utilisation de relais fut une vidence Ils permettent d isoler la commande de la partie puissance et ainsi de prot ger le raspberry pi Pour notre montage nous avons utilis deux relais l un permettant de mettre le v rin en fonctionnement ou en inhibition et le deuxi me permettant de s lectionner le sens de translation mont descente Avec un tel montage la loi de commande devient la m me que celle d un groupe moteur convertisseur dont nous disposons Deux entr es num riques suffisent pour le contr ler Cependant les relais fonctionnent avec des lectro aimants au niveau de la partie commande Ils consomment n cessairement du courant et sont toujours aliment s sous 24V alors que les sorties du raspberry pi sont num riques et ne fournissent que 3 2V avec un tr s faible amp rage Pour rem dier ce probl me j ai u
46. s maxon motor Configuration Connexions 3 3 Connexions Les v ritables connexions d pendent de la configuration globale du syst me d entra nement et du type de moteur utilis Suivre la description des op rations en respectant l ordre indiqu et utiliser le sch ma de raccordement correspondant le mieux aux composants de votre installation Les sch mas correspondants se trouvent au Chapitre 4 C blage ya la page 4 27 3 3 1 Alimentation lectrique J1 Figure 3 2 Connecteur m le d alimentation lectrique J1 Signal Description Power GND Mise la terre tension de service Vec Tension nominale de service 10 50 VDC Tableau 3 6 Connecteur femelle d alimentation lectrique J1 Affectation des broches amp c blage Sp cification Accessoires Borne vis LP enfichable 2 p les pas 3 5 mm 0 14 1 5 mm plusieurs conducteurs AWG 28 14 C ble adapt 0 14 1 5 mm mono conducteur AWG 28 14 Tableau 3 7 Connecteur m le d alimentation lectrique J1 Sp cification amp Accessoires maxon motor control Servo contr leur ESCON R f document rel2615 3 1 3 Documentation Hardware ESCON 50 5 dition Mars 2012 2012 maxon motor Sous r serve de modifications maxon motor Configuration Connexions 3 3 2 Moteur J2 Le servo contr leur permet d entra ner des moteurs DC avec balais ou des moteurs EC sans ba
47. s Dimensions L x x H 115 x 75 5 x 24 mm Per ages de fixation pour vis M4 fonctionnement 30 45 C SR Temp rature lage tendue 1 es oh Conditions H p ag derating 0 113 A C A C ambiantes stockage 40 85 C Humidit de l air 20 80 sans condensation Remarque 1 Le fonctionnement est tol r dans la plage de temp rature tendue Cependant il provoque un derating r duction du courant maximum de sortie dans les proportions indiqu es Tableau 2 4 Caract ristiques techniques ya Encoder AI J1 Power J3 Hall Sensor ESCON maxon motor control Servo Controller ESCON 50 5 409510 Made in Germany Figure 2 1 Sch ma cot mm maxon motor control 2 8 R f document rel2615 Servo contr leur ESCON dition Mars 2012 Documentation Hardware ESCON 50 5 2012 maxon motor Sous r serve de modifications maxon motor Sp cifications Normes 2 2 Normes La conformit aux normes ci dessous de l appareil d crit a t contr l e avec succ s Dans la pratique cependant seul le syst me dans son ensemble l quipement op rationnel compos de l ensemble des diff rents composants que sont par exemple le moteur le servo contr leur le bloc d alimentation le filtre CEM le c blage etc peut tre soumis un contr le CEM destin garantir que l installation fonctionnera en toute s curit Remarque importante La conformit aux normes de l appareil d crit n indu
48. s facile en terme de programmation mais pour autant son utilisation est plus complexe dans l ex cution des programmes Ce menu va donc permettre de simplifier l ex cution de ceux ci L architecture logicielle repose donc sur deux programmes python e Wiii py reposant sur la manette de la wiii e Usb py reposant sur la manette filaire Le tout est g r par l utilisateur l aide d une boite dialog e Commande sans fils La commande sans fils repose donc sur la manette de jeu Wii la Wiimote Elle assure une liaison sans fils l aide du Bluetooth Un dongle Bluetooth a donc t achet pour r aliser la communication entre elle m me et le raspberry Nintendo son constructeur la laiss open source cest pour cela que j ai pu utiliser la librairie Cwiid gt fonctionnant sous python Philippe Gombault IMA4 8 Universit Wwe Diet La programmation est donc tr s simplifi e car la communication est g r e en arri re plan Voici un exemple pour la programmation CCR tu IE Si l utilisateur appuie sur la fl che du haut les sorties num riques du PIO output raspberry passe dans l tat ad quat en GPIO output fonction de la loi de commande associ e GPIO output GPIO output Pour information les sorties 15 16 18 GPIO output 22 correspondent aux 4 entr es de s lection de sens de rotation des 4 time sleep button_ delay a avant contr leurs La manette de jeu fonctionne
49. tilis un des composants de la Gertboard la carte d extension de la raspberry pi Il s agit d un ULN2803a ce composant dispose simplement de 6 transistors metteurs communs Sa configuration lui permet de faire fonctionner les transistors comme des interrupteurs Il permet donc de palier e le passage de tension entre le 3 2V et le 24V e le faible amp rage du raspberry pi e l isolation entre le raspberry pi et les bobines des relais Philippe Gombault IMA4 7 LILLE AL EFE A er d Interface homme machine Je rappelle que ce projet a une finalit dans le domaine m dical Le robot holonome fait office de support d un outil de curieth rapie C est pour cela que l interface homme machine a une grande importance En effet toute personne n ayant pas de notion technique tel qu un m decin ou une infirmi re doit tre capable de contr ler et d placer le robot holonome En outre le robot doit tre robuste Il est difficile de concevoir qu une op ration n a pas lieu d un probl me de manutention C est pour cela qu une redondance dans la commande a t implant e sur le robot e une sans fils reposant sur une manette de jeu lui donnant une simplicit d utilisation e une filaire lui assurant toujours un bon fonctionnement ex plus de piles Un menu permettant le choix de commande a aussi t mis en place Je rappelle que le raspberry pi est un ordinateur et non pas un microcontr leur Il offre une gestion plu
50. ue 2 Sortie analogique 1 Sortie analogique 2 Entr e num rique 1 Entr e num rique 2 Entr e sortie num rique 3 Entr e sortie num rique 4 Signaux capteur effet Hall Signaux codeur Tension auxiliaire de sortie Tension d alimentation codeur effet Hall Tension d alimentation codeur Potentiom tre P1 sur circuit imprim Potentiom tre P2 sur circuit imprim Moteur DC Moteur EC USB 2 0 Fonctionnement Erreur maxon motor control Servo contr leur ESCON Documentation Hardware ESCON 50 5 R f document rel2615 dition Mars 2012 10 50 VDC 8 VDC 56 VDC 0 98 x Vec 5A 15A 53 6 kHz 53 6 kHz 5 36 kHz 95 limit e par la vitesse maximum admise moteur et la tension maximum de sortie contr leur 150 000 tr min 1 paire de p les 3 x 30 mH 5 A r solution 12 bit 10 10 V diff rentielle r solution 12 bit 4 4 V par rapport GND 2 4 36 VDC Ri 38 5 kW 2 4 36 VDC Ri 38 5 kW max 36 VDC IL lt 500 mA H1 H2 H3 A A B B max 1 MHZ 5 VDC IL lt 10 mA 5 VDC IL lt 30 mA 5 VDC IL lt 70 mA 240 lin aire moteur moteur bobinage du moteur 1 bobinage du moteur 2 bobinage du moteur 3 mode rapide 12 Mbit s LED verte LED rouge 2012 maxon motor Sous r serve de modifications maxon motor Specifications Caracteristigues technigues ESCON 50 5 409510 Poids env 204 g Caract ristique
51. xial play at axial load lt 10 N 0 mm Preloaded ball bearing Preload strength min 10N Max ball bearing loads axial dynamic 9N radial 5 mm from flange 80 N Force for press fits static shaft supported 4000 N Ambient temperature range 40 100 C Max permissible winding temperature 155 C Weight of motor 660 g SG 2 pole permanent magnet Values listed in the table are nominal im Eine Pin 3 Gin Connector Article number Molex 39 01 2040 Pin 1 Pin 2 Pin 3 Pin 4 Pin 5 NC Pin 6 Connector Article number Molex 430 25 0600 For wiring diagram for Hall sensors see p 26 1 78 maxon EC motor Operating Range n rpm 14000 12000 10000 8000 6000 4000 2000 120 Watt 160 200 240 a 20 25 40 80 120 M mNm 0 5 1 0 1 2 3 4 5 6 7 IA Details on page 149 Curve of constant assigned power rating a Continuous operation In observation of above listed thermal resistances lines 17 and 18 the maximum permissible winding temperature will be reached during continuous operation at 25 C ambient Thermal limit Short term operation The motor may be briefly overloaded recurring NIAI Ke Motor with high resistance winding SKI Motor with low resistance winding maxon Modular System Planetary Gearhead 52 mm 4 30 Nm Details page 228 Recommended Electronics Overview on page 17 21 Encoder MR 500 1000 CPT 3 channels Details pa

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