Sistema de control en FPGA de código abierto para un robot autoequilibrado
Autores: Ordóñez Cerezo, Juan; Castillo Morales, Encarnación; Cañas Plaza, José María
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2019
Acceso abierto
Artículo científico
2019
Sistema de control en FPGA de código abierto para un robot autoequilibrado
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Informática
Software
Microprocesadores
FPGA
Robótica
Herramientas abiertas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 37
Citaciones: Sin citaciones
La computación en aplicaciones tecnológicas se realiza típicamente con software que se ejecuta en microprocesadores de propósito general, como la Unidad de Procesamiento de Computadoras (CPU), o específicos, como la Unidad de Procesamiento Gráfico (GPU). Los Circuitos Integrados Específicos de Aplicación (ASICs) son una opción interesante cuando se requiere velocidad y confiabilidad, pero los costos de desarrollo suelen ser altos. Los Arreglos de Compuertas Programables en Campo (FPGA) combinan la flexibilidad del software con la operación de alta velocidad del hardware, y pueden mantener los costos bajos. La infraestructura dominante de FPGA es propietaria, pero las herramientas abiertas han mejorado mucho y son una tendencia creciente, de la cual la robótica puede beneficiarse. Este artículo presenta una aplicación de robótica que fue completamente desarrollada utilizando herramientas abiertas de FPGA. Un robot de péndulo invertido fue diseñado, construido y programado utilizando herramientas abiertas de FPGA, como IceStudio y la placa IceZum Alhambra, que integra el iCE40HX4K-TQ144 de Lattice. La percepción de un sensor inercial se utiliza en un algoritmo de control PD que comanda dos motores de corriente continua. Todos los módulos fueron sintetizados en un FPGA como prueba de concepto. Su validación experimental muestra un buen comportamiento y rendimiento.
Descripción
La computación en aplicaciones tecnológicas se realiza típicamente con software que se ejecuta en microprocesadores de propósito general, como la Unidad de Procesamiento de Computadoras (CPU), o específicos, como la Unidad de Procesamiento Gráfico (GPU). Los Circuitos Integrados Específicos de Aplicación (ASICs) son una opción interesante cuando se requiere velocidad y confiabilidad, pero los costos de desarrollo suelen ser altos. Los Arreglos de Compuertas Programables en Campo (FPGA) combinan la flexibilidad del software con la operación de alta velocidad del hardware, y pueden mantener los costos bajos. La infraestructura dominante de FPGA es propietaria, pero las herramientas abiertas han mejorado mucho y son una tendencia creciente, de la cual la robótica puede beneficiarse. Este artículo presenta una aplicación de robótica que fue completamente desarrollada utilizando herramientas abiertas de FPGA. Un robot de péndulo invertido fue diseñado, construido y programado utilizando herramientas abiertas de FPGA, como IceStudio y la placa IceZum Alhambra, que integra el iCE40HX4K-TQ144 de Lattice. La percepción de un sensor inercial se utiliza en un algoritmo de control PD que comanda dos motores de corriente continua. Todos los módulos fueron sintetizados en un FPGA como prueba de concepto. Su validación experimental muestra un buen comportamiento y rendimiento.