Vytvorenie diaľkovo ovládaného samovyvažovacieho robota Arduino: B-robot EVO: 8 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 12:00

Od jjrobotsjjrobotsSledovať viac od autora:

O: Milujeme roboty, kutilstvo a zábavnú vedu. Cieľom JJROBOTS je priblížiť ľuďom otvorené robotické projekty tým, že poskytne hardvér, dobrú dokumentáciu, návod na stavbu+kód, informácie „ako to funguje“… Viac o jjrobotoch »

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

AKTUALIZÁCIA: je tu nová a vylepšená verzia tohto robota: B-robot EVO s novými funkciami

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

Ako to funguje?

B-ROBOT EVO je diaľkovo ovládaný samovyvažovací arduino robot vytvorený s 3D vytlačenými časťami. Vďaka iba dvom kolesám je B-ROBOT schopný udržiavať rovnováhu po celý čas pomocou svojich vnútorných senzorov a pohonu motorov. Svojho robota môžete ovládať, nútiť ho pohybovať sa alebo otáčať, odosielaním príkazov prostredníctvom smartfónu, tabletu alebo počítača, pričom si zachováva rovnováhu.

Tento samovyvažovací robot číta svoje inerciálne senzory (akcelerometre a gyroskopy integrované na čipe MPU6000) 200 -krát za sekundu. Vypočíta svoj postoj (uhol vzhľadom na horizont) a porovná tento uhol s cieľovým uhlom (0 °, ak si chce udržať rovnováhu bez pohybu, alebo kladný alebo záporný uhol, ak sa chce pohybovať dopredu alebo dozadu). Použitím rozdielu medzi cieľovým uhlom (povedzme 0 °) a skutočným uhlom (povedzme 3 °) riadi riadiaci systém, aby odoslal správne príkazy do motorov, aby si udržal rovnováhu. Príkazy pre motory sú zrýchlenia. Napríklad, ak je robot naklonený dopredu (uhol robota je 3 °), potom pošle motorom príkaz zrýchliť dopredu, kým sa tento uhol nezníži na nulu, aby sa zachovala rovnováha.

Krok 1: Trochu podrobnejšie …

Fyzický problém, ktorý B-ROBOT rieši, sa nazýva obrátené kyvadlo. Je to ten istý mechanizmus, ktorý potrebujete na vyváženie dáždnika nad rukou. Otočný bod je pod ťažiskom predmetu. Viac informácií o obrátenom kyvadle nájdete tu. Matematické riešenie problému nie je jednoduché, ale nepotrebujeme mu rozumieť, aby sme vyriešili problém s rovnováhou nášho robota. Čo musíme vedieť, je, ako by sme mali urobiť obnovu rovnováhy robota, aby sme mohli implementovať riadiaci algoritmus na vyriešenie problému.

Riadiaci systém je veľmi užitočný v robotike (priemyselná automatizácia). V zásade je to kód, ktorý prijíma informácie zo senzorov a cieľových príkazov ako vstupy a v dôsledku toho vytvára výstupné signály na pohon pohonov robota (v našom prípade motorov) za účelom regulácie systému. Používame PID regulátor (proporcionálny + derivačný + integrálny). Tento typ riadenia má 3 konštanty na úpravu kP, kD, kI. Z Wikipédie: „Regulátor PID vypočítava hodnotu„ chyby “ako rozdiel medzi nameranou hodnotou [Vstup] a požadovanou požadovanou hodnotou. Ovládač sa pokúša minimalizovať chybu nastavením [výstupu]. “PID teda poviete, čo má merať („vstup“), kde má byť toto meranie („žiadaná hodnota“) a premennú, ktorú chcete upraviť, aby sa tak stalo („výstup“).

PID potom upraví výstup tak, aby sa vstup rovnal požadovanej hodnote. Pre porovnanie, nádrž na vodu, ktorú chceme naplniť na úroveň, vstup, požadovaná hodnota a výstup by bola hladina podľa snímača hladiny vody, požadovanej hladiny vody a vody čerpanej do nádrže. kP je proporcionálna časť a je hlavnou časťou ovládania. Táto časť je úmerná chybe. kD je Odvodená časť a aplikuje sa na deriváciu chyby. Táto časť závisí od dynamiky systému (závisí od robota, hmotnostných motorov, zotrvačných síl …). Posledný z nich, kI, sa aplikuje na integrál chyby a používa sa na zníženie stabilných chýb, je to ako orezanie konečného výstupu (myslite na to, že v tlačidlách trimovania na volante RC auta ide auto úplne rovno, kI odstráni posun medzi požadovaným cieľom a skutočnou hodnotou).

Na B-ROBOT je príkaz riadenia od užívateľa pridaný k výstupu motorov (jeden motor so znamienkom plus a druhý so záporným znamienkom). Napríklad, ak používateľ pošle príkaz riadenia 6 na odbočenie doprava (od -10 do 10), musíme k ľavej hodnote motora pripočítať 6 a od pravého motora odčítať 6. Ak sa robot nepohybuje dopredu alebo dozadu, výsledkom príkazu na riadenie je rotácia robota

Krok 2: A čo diaľkové ovládanie?

"loading =" lenivý"