Attālināti kontrolējama Arduino pašsabalansējošā robota izveide: B-robots EVO: 8 soļi

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:57

Seko vairāk autoram:

Par: Mēs mīlam robotus, DIY un smieklīgu zinātni. JJROBOTS mērķis ir tuvināt atvērtos robotu projektus cilvēkiem, nodrošinot aparatūru, labu dokumentāciju, būvniecības instrukcijas+kodu, informāciju par to, kā tā darbojas … Vairāk par jjrobots »

------------------------------------------------

UPDATE: šeit ir jauna un uzlabota šī robota versija: B-robots EVO ar jaunām funkcijām

------------------------------------------------

Kā tas darbojas?

B-ROBOT EVO ir attālināti vadāms pašbalansējošs arduino robots, kas izveidots ar 3D drukātām detaļām. Ar tikai diviem riteņiem B-ROBOT spēj visu laiku saglabāt līdzsvaru, izmantojot savus iekšējos sensorus un darbinot motorus. Jūs varat kontrolēt savu robotu, liekot viņam kustēties vai griezties, nosūtot komandas, izmantojot viedtālruni, planšetdatoru vai datoru, kamēr tas saglabā līdzsvaru.

Šis pašbalansējošais robots 200 reizes sekundē nolasa savus inerces sensorus (akselerometrus un žiroskopus, kas integrēti MPU6000 mikroshēmā). Viņš aprēķina savu attieksmi (leņķi attiecībā pret horizontu) un salīdzina šo leņķi ar mērķa leņķi (0º, ja vēlas saglabāt līdzsvaru, nepārvietojoties, vai pozitīvu vai negatīvu leņķi, ja vēlas virzīties uz priekšu vai atpakaļ). Izmantojot atšķirību starp mērķa leņķi (teiksim 0º) un faktisko leņķi (teiksim, 3º), viņš vada vadības sistēmu, lai nosūtītu pareizās komandas motoriem, lai saglabātu līdzsvaru. Komandas motoriem ir paātrinājumi. Piemēram, ja robots ir noliekts uz priekšu (robota leņķis ir 3º), viņš nosūta motoriem komandu paātrināt uz priekšu, līdz šis leņķis tiek samazināts līdz nullei, lai saglabātu līdzsvaru.

1. darbība: mazliet dziļāk …

Fizisko problēmu, ko atrisina B-ROBOT, sauc par apgriezto svārstu. Tas ir tas pats mehānisms, kas nepieciešams, lai līdzsvarotu lietussargu virs rokas. Šarnīra punkts atrodas zem objekta masas centra. Plašāka informācija par apgriezto svārstu šeit. Problēmas matemātiskais risinājums nav viegls, taču mums tas nav jāsaprot, lai atrisinātu robota līdzsvara problēmu. Mums jāzina, kā rīkoties, lai atjaunotu robota līdzsvaru, lai mēs varētu ieviest kontroles algoritmu, lai atrisinātu problēmu.

Vadības sistēma ir ļoti noderīga robotikā (rūpnieciskā automatizācija). Būtībā tas ir kods, kas kā ievadi saņem informāciju no sensoriem un mērķa komandām, un tādējādi rada izejas signālus, lai vadītu robota pievadus (mūsu piemērā minētos motorus), lai regulētu sistēmu. Mēs izmantojam PID kontrolieri (proporcionāls + atvasinājums + integrāls). Šim vadības veidam ir 3 konstantes, lai pielāgotu kP, kD, kI. No Wikipedia: “PID kontrolieris aprēķina“kļūdas”vērtību kā starpību starp izmērīto [ievadi] un vēlamo uzdoto vērtību. Kontrolieris mēģina samazināt kļūdu, pielāgojot [izvadi].” Tātad, jūs sakāt PID, kas jāmēra (“Ievadi”), kur vēlaties, lai šis mērījums būtu (“Iestatītā vērtība”), un mainīgo, kuru vēlaties pielāgot, lai tas notiktu (“Izvade”).

Pēc tam PID noregulē izvadi, mēģinot padarīt ievadi vienādu ar iestatīto vērtību. Uzziņai ūdens tvertne, kuru mēs vēlamies uzpildīt līdz līmenim, ieeja, iestatītā vērtība un izeja būtu līmenis atbilstoši ūdens līmeņa sensoram, vēlamais ūdens līmenis un tvertnē iesūknētais ūdens. kP ir proporcionālā daļa un galvenā kontroles daļa, šī daļa ir proporcionāla kļūdai. kD ir atvasinājuma daļa un tiek piemērota kļūdas atvasinājumam. Šī daļa ir atkarīga no sistēmas dinamikas (atkarīga no robota, svara motoriem, inerces …). Pēdējais, kI tiek pielietots kļūdas integrālam un tiek izmantots, lai samazinātu pastāvīgas kļūdas, tas ir kā galīgās izvades apdare (padomājiet par RC automašīnas stūres rata apdares pogām, lai automašīna brauktu pilnīgi taisni, kI noņem nobīdi starp nepieciešamo mērķi un faktisko vērtību).

B-ROBOT dzinēja izejā tiek pievienota lietotāja stūres komanda (viens motors ar pozitīvu zīmi un otrs ar negatīvu zīmi). Piemēram, ja lietotājs nosūta stūrēšanas komandu 6, lai pagrieztos pa labi (no -10 līdz 10), mums jāpieskaita 6 pie kreisās motora vērtības un jāatņem 6 no labā motora. Ja robots neiet uz priekšu vai atpakaļ, stūres komandas rezultāts ir robota griešanās

2. darbība: kā ir ar tālvadības pulti?

"iekraušana =" slinks"