El objetivo de fondo del proyecto de grado consiste en monitorizar el gasto de energía eléctrica para diferentes trayectorias de marcha, sin embargo, el objetivo principal del proyecto trata únicamente de construir un sistema de monitorización de energía eléctrica, que tenga un grado aceptable en la confiabilidad de las medidas tomadas de los parámetros eléctricos censados. A continuación, en la figura 56, se observa el gasto de cuatro parámetros eléctricos: voltaje, corriente, potencia y energía eléctrica para una carga de 6,85 Ω que genera teóricamente una corriente de 1,75 amperios, según el fabricante de la carga.
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El voltaje de entrada se hace variar con un potenciómetro lineal para simular los cambios de voltaje que puede presentar la batería del robot ubicada en la espalda del mismo, la gráfica de color azul representa el voltaje que se toma del pin central del potenciómetro, el voltaje vario aproximadamente según la figura 56, entre 9 y 12 voltios, este rango de variación de voltaje genera por ley de ohm un rango aproximado de variación de corriente entre 1,4 amperios a 1,9 amperios. Si el voltaje se deja fijo en 11.6 Voltios, es decir el potenciómetro no se hace variar, la corriente de la figura en rojo que se registra es aproximadamente de 1.8 Amperios para la posición 200 en el eje de las abscisas, esta posición indica que han transcurrido 20 segundos de monitoreo de los cuatro parámetros eléctricos.
Si se quiere hacer una comprobación de los datos de los cuatro parámetros anteriores es necesario presionar el botón GUARDAR Y CERRAR para poder parar la comunicación y guardar la información que se está visualizando en un archivo llamado datos y de extensión. mat (Datos.mat). Este archivo guarda la información monitorizada en cuatro vectores columna de tamaño N, con este vector se puede comprobar los valores de los cuatro parámetros en cada una de las posiciones de los vectores columna.
Otro dato que es de vital importancia para dar a conocer el consumo de energía eléctrica en Wh (vatio-hora) es el tiempo que transcurre mientras se está ejecutando y monitorizando el gasto de energía eléctrica en el robot, este dato puede darse en segundos configurando el periodo de muestreo del Timer utilizado en la GUI, sin embargo el dato que sale en el eje de las abscisas de las gráficas hay que dividirlo entre 10 para encontrar el tiempo total o parcial que se necesite para un posterior análisis.
6.1.1. Pruebas de Monitorización de Energía Eléctrica en el Robot Real Bioloid Premium Kit
Se realizo un montaje del sistema embebido del proyecto en el pecho del robot Bioloid, con el sistema hardware a bordo del robot se elimina el uso de cables que perjudican el desplazamiento de la trayectoria de marcha del robot, así como el valor de medida se puede ver alterado, el montaje del hardware de adquisición de datos en el robot se observa en la figura 57. Con el fin demostrar el consumo de energía eléctrica que gasta el robot bípedo
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Bioloid premium kit en sus trayectorias de marcha, se evidencia un alto consumo de potencia en el estado transitorio de los actuadores Dynamixel, así como el gasto energético del controlador CM-530 cuando se enciende en On, también se puede observar el no consumo energético antes de prender el controlador CM-530, la ausencia de corriente y voltaje al máximo tope entre los tiempos 50 y 63, figura 58, en esta figura se observa el consumo de energía eléctrica para una trayectoria de marcha implementada.
Actualmente a nivel internacional existe una investigación entre superpotencias asiáticas, esta investigación consiste en hallar la trayectoria de marcha óptima de cualquier tipo de robot, en especial un robot bípedo como Bioloid, según autores asiáticos y de todo el mundo, la trayectoria de marcha óptima es la trayectoria de marcha que consume menos energía eléctrica en un robot bípedo, esto ocurre porque la locomoción bípeda y el modelo dinámico del robot tiene mejor diseño y rendimiento en sus movimientos para realizar un desplazamiento, gastando la menor energía eléctrica posible.
La trayectoria de marcha óptima del robot bípedo Bioloid puede ser determinada con el diseño planteado en este proyecto, porque una de las formas para determinar el consumo de energía eléctrica es con potencia eléctrica en un determinado tiempo, sin embargo existe otro parámetro encargado de hallar la eficiencia energética, este parámetro es el costo de transporte o costo especio, este parámetro que determina la eficiencia energética es directamente proporcional a la potencia eléctrica que gasta el robot bípedo Bioloid en su caminata de marcha, el peso y la velocidad de caminata son otros valores que se deben conocer para dar la eficiencia energética por medio del costo de transporte.
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Figura 57: Monitorización de energía eléctrica para una trayectoria de marcha del Robot Bioloid
6.1.2. Resultados de Comprobación para el Almacenamiento de Parámetros Eléctricos en recepción
La figura 59 muestra en el editor de variables de Matlab, los parámetros eléctricos guardados en la matriz A, además de la GUI del proyecto desarrollada en Matlab, se creó el archivo Verificadorllenado.m para verificar y comprobar de que los datos que se muestrearon, enviaron y monitorizados por el enlace de comunicación Bluetooth fueron recibidos con éxito en GUI de Matlab, este archivo .m carga el archivo datos.mat y se muestra en una matriz A de tamaño (1000 x 4), los cuatro parámetros eléctricos: voltaje, corriente, potencia y energía eléctrica que fueron monitorizados con éxito en la GUI del proyecto, estos cuatro parámetros eléctricos no solo pueden ser vistos en una tabla en el editor de variables de Matlab, sino también en una gráfica.
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El archivo verificadorllenado.m sirve para verificar en recepción los cuatro parámetros eléctricos, la función principal del archivo es carga el archivo datos. Mat en cuatro vectores columna para posteriormente ser mostrados en una gráfica Plot () con información separada y desplegada en secciones de los cuatro parámetros eléctricos, figura 60.
Si se quiere registrar un número mayor de muestras hay que cambiar el tamaño del vector de muestras N en el código fuente o algoritmo de la Interfaz Gráfica de Usuario, por defecto es 1000. También se debe poner el mismo tamaño de N en la matriz A del archivo verificadorllenado.m.