Stvaranje daljinski upravljanog Arduino samo balansirajućeg robota: B-robot EVO: 8 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:08

Autor jjrobotsjjrobotsSledite Više od autora:

O: Volimo robote, uradi sam i smiješnu nauku. JJROBOTS ima za cilj približiti otvorene robotske projekte ljudima pružanjem hardvera, dobre dokumentacije, uputama za izgradnju+koda, "kako to radi" info … Više o jjrobotsima »

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

AŽURIRANJE: ovdje postoji nova i poboljšana verzija ovog robota: B-robot EVO, s novim značajkama

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

Kako to radi?

B-ROBOT EVO je daljinski upravljani samobalansirajući arduino robot kreiran s 3D ispisanim dijelovima. Sa samo dva kotača, B-ROBOT je u stanju održavati ravnotežu cijelo vrijeme koristeći svoje unutrašnje senzore i upravljajući motorima. Robotom možete upravljati, tjerati ga da se kreće ili okreće, slanjem naredbi putem pametnog telefona, tableta ili računara dok održava ravnotežu.

Ovaj samobalansirajući robot čita svoje inercijalne senzore (akcelerometre i žiroskope integrirane na čipu MPU6000) 200 puta u sekundi. On izračunava svoj stav (ugao u odnosu na horizont) i upoređuje ovaj ugao sa ciljnim uglom (0º ako želi da održi ravnotežu bez pomeranja, ili pozitivan ili negativan ugao ako se želi kretati napred ili nazad). Koristeći razliku između ciljnog kuta (recimo 0º) i stvarnog (recimo 3º), on upravlja upravljačkim sistemom za slanje odgovarajućih naredbi motorima kako bi održao ravnotežu. Naredbe motorima su ubrzanja. Na primjer, ako je robot nagnut prema naprijed (kut robota je 3º), tada šalje naredbu motorima da ubrzaju naprijed sve dok se ovaj kut ne smanji na nulu radi očuvanja ravnoteže.

Korak 1: Još malo dublje …

Fizički problem koji B-ROBOT rješava naziva se obrnuto klatno. Ovo je isti mehanizam koji vam je potreban za balansiranje kišobrana iznad ruke. Okretna točka je ispod središta mase objekta. Više informacija o obrnutom klatnu ovdje. Matematičko rješenje problema nije lako, ali ne moramo ga razumjeti da bismo riješili problem ravnoteže našeg robota. Ono što moramo znati je kako treba učiniti kako bi se vratila ravnoteža robota kako bismo mogli implementirati kontrolni algoritam za rješavanje problema.

Kontrolni sistem je vrlo koristan u robotici (industrijska automatizacija). U osnovi, to je kôd koji prima podatke od senzora i ciljnih naredbi kao ulaze i stvara, kao posljedicu, izlazne signale za upravljanje pokretačima robota (motori u našem primjeru) kako bi se regulirao sistem. Koristimo PID kontroler (proporcionalno + izvedeno + integralno). Ova vrsta upravljanja ima 3 konstante za podešavanje kP, kD, kI. Iz Wikipedije: „PID kontroler izračunava vrijednost„ greške “kao razliku između izmjerenog [ulaza] i željene zadane vrijednosti. Kontroler pokušava smanjiti grešku podešavanjem [izlaza].” Dakle, govorite PID -u šta treba mjeriti ("ulaz"), gdje želite da to mjerenje bude ("zadana vrijednost",) i varijabli koju želite prilagoditi da se to dogodi ("izlaz".)

PID tada prilagođava izlaz pokušavajući učiniti ulaz jednakim zadanoj vrijednosti. Za referencu, spremnik vode koji želimo napuniti do nivoa, ulaz, zadana vrijednost i izlaz bili bi nivo prema senzoru nivoa vode, željenom nivou vode i ispumpanoj vodi u rezervoar. kP je proporcionalni dio i glavni je dio kontrole, ovaj dio je proporcionalan grešci. kD je Derivativni dio i primjenjuje se na derivaciju greške. Ovaj dio ovisi o dinamici sistema (ovisi o robotu, motorima s masom, inercijama …). Posljednji, kI se primjenjuje na integral greške i koristi se za smanjenje stalnih grešaka, to je poput trima na krajnjem izlazu (pomislite na dugmad za podešavanje na upravljaču RC automobila kako bi automobil otišao potpuno ravno, kI uklanja pomak između potrebnog cilja i stvarne vrijednosti).

Na B-ROBOT-u se upravljačka naredba korisnika dodaje na izlaz motora (jedan motor s pozitivnim predznakom, a drugi s negativnim predznakom). Na primjer, ako korisnik pošalje komandu upravljanja 6 za skretanje udesno (od -10 do 10), moramo dodati 6 lijevoj vrijednosti motora i oduzeti 6 od desnog motora. Ako se robot ne kreće naprijed ili nazad, rezultat komande upravljanja je okretanje robota

Korak 2: Šta je sa daljinskim upravljačem?

"loading =" lijen"