Kauko-ohjattavan Arduinon itsetasapainorobotin luominen: B-robotti EVO: 8 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:02

Seuraa lisää tekijältä:

Tietoja: Rakastamme robotteja, itse tekemistä ja hauskaa tiedettä. JJROBOTS pyrkii tuomaan avoimet robottiprojektit lähemmäksi ihmisiä tarjoamalla laitteistoa, hyvää dokumentaatiota, rakennusohjeita+koodia, "miten se toimii" … Lisätietoja jjrobotsista »

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

PÄIVITYS: tästä robotista on uusi ja parannettu versio: B-robotti EVO, uusia ominaisuuksia

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

Kuinka se toimii?

B-ROBOT EVO on kauko-ohjattava itsetasapainottava arduino-robotti, joka on luotu 3D-painetuilla osilla. Vain kahdella pyörällä varustettu B-ROBOT pystyy säilyttämään tasapainonsa koko ajan käyttämällä sisäisiä antureitaan ja ajaa moottoreita. Voit hallita robottiasi, saada hänet liikkumaan tai pyörimään lähettämällä komentoja älypuhelimen, tabletin tai PC: n kautta samalla kun se ylläpitää tasapainoaan.

Tämä itsetasapainottava robotti lukee inertia -anturinsa (kiihtyvyysmittarit ja gyroskoopit, jotka on integroitu MPU6000 -siruun) 200 kertaa sekunnissa. Hän laskee asenteensa (kulman suhteessa horisonttiin) ja vertaa tätä kulmaa kohdekulmaan (0º, jos hän haluaa säilyttää tasapainon liikkumatta, tai positiivinen tai negatiivinen kulma, jos hän haluaa siirtyä eteenpäin tai taaksepäin). Käyttämällä kohdekulman (sanotaan 0º) ja todellisen kulman (sanotaan 3º) eroa hän ohjaa ohjausjärjestelmää lähettääkseen oikeat komennot moottoreille tasapainon ylläpitämiseksi. Moottorien komennot ovat kiihdytyksiä. Esimerkiksi jos robotti on kallistettu eteenpäin (robotin kulma on 3º), hän lähettää moottorille komennon kiihdyttää eteenpäin, kunnes tämä kulma pienennetään nollaan tasapainon säilyttämiseksi.

Vaihe 1: Hieman syvemmälle…

Fyysistä ongelmaa, jonka B-ROBOT ratkaisee, kutsutaan käänteiseksi heiluriksi. Tämä on sama mekanismi, jolla sinun on tasapainotettava sateenvarjo kätesi yläpuolella. Kääntöpiste on kohteen massakeskuksen alla. Lisätietoja käännetystä heilurista täältä. Matemaattinen ratkaisu ongelmaan ei ole helppoa, mutta meidän ei tarvitse ymmärtää sitä voidaksemme ratkaista robotin tasapaino -ongelman. Meidän on tiedettävä, miten robotin tasapaino palautetaan, jotta voimme ottaa käyttöön ohjausalgoritmin ongelman ratkaisemiseksi.

Ohjausjärjestelmä on erittäin hyödyllinen robotiikassa (teollinen automaatio). Pohjimmiltaan se on koodi, joka vastaanottaa tietoja antureilta ja kohdekomennoilta tuloina ja luo siten lähtösignaaleja ohjaamaan robottitoimilaitteita (esimerkissämme olevat moottorit) järjestelmän säätelemiseksi. Käytämme PID -säädintä (suhteellinen + johdannainen + integroitu). Tämän tyyppisellä säätimellä on 3 vakioa kP, kD, kI säätämiseen. Wikipediasta: "PID -säädin laskee" virhe "-arvon erotuksena mitatun [tulon] ja halutun asetusarvon välillä. Ohjain yrittää minimoida virheen säätämällä [an Output].” Kerro siis PID: lle, mitä mitataan ("Input"), missä haluat tämän mittauksen olevan ("Setpoint"), ja muuttuja, jota haluat säätää tämän toteuttamiseksi ("Output").

PID säätää sitten lähtöä yrittäen saada tulon vastaamaan asetusarvoa. Vertailun vuoksi: vesisäiliö, jonka haluamme täyttää tietylle tasolle, tulo, asetuspiste ja lähtö ovat vesitason anturin, halutun vedenpinnan ja säiliöön pumpatun veden mukainen taso. kP on suhteellinen osa ja ohjauksen pääosa, tämä osa on verrannollinen virheeseen. kD on johdannaisosa ja sitä sovelletaan virheen johdannaiseen. Tämä osa riippuu järjestelmän dynamiikasta (riippuu robotista, painomoottoreista, hitauksista …). Viimeistä, kI: tä käytetään virheen integraaliin ja sitä käytetään vähentämään tasaisia virheitä, se on kuin viimeistelyn leikkaus (ajattele RC -auton ohjauspyörän trimmauspainikkeita, jotta auto menee täysin suoraan, kI poistaa vaaditun kohteen ja todellisen arvon välisen poikkeaman).

B-ROBOTissa käyttäjän ohjauskäsky lisätään moottorin lähtöön (toinen moottori positiivisella ja toinen negatiivisella merkillä). Jos käyttäjä esimerkiksi lähettää ohjauskäskyn 6 kääntyäkseen oikealle (-10 -10), meidän on lisättävä 6 vasemman moottorin arvoon ja vähennettävä 6 oikeasta moottorista. Jos robotti ei liiku eteen- tai taaksepäin, ohjauskäskyn tulos on robotin pyöritys

Vaihe 2: Entä kaukosäädin?

"lastaus =" laiska"