Tworzenie zdalnie sterowanego samobalansującego robota Arduino: B-robot EVO: 8 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:31

By jjrobotsjjrobotsObserwuj Więcej autora:

O: Kochamy roboty, majsterkowanie i zabawną naukę. JJROBOTS ma na celu przybliżenie ludziom projektów robotyki Open poprzez dostarczenie sprzętu, dobrej dokumentacji, instrukcji budowania + kodu, informacji "jak to działa" … Więcej o jjrobots »

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

AKTUALIZACJA: jest tutaj nowa i ulepszona wersja tego robota: B-robot EVO z nowymi funkcjami

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

Jak to działa?

B-ROBOT EVO to zdalnie sterowany samobalansujący robot arduino stworzony z wydrukowanych części 3D. Mając tylko dwa koła, B-ROBOT jest w stanie utrzymać równowagę przez cały czas, wykorzystując swoje wewnętrzne czujniki i napędzając silniki. Możesz kontrolować swojego robota, wprawiając go w ruch lub obracając się, wysyłając polecenia za pośrednictwem smartfona, tabletu lub komputera, gdy utrzymuje równowagę.

Ten samobalansujący robot odczytuje swoje czujniki bezwładnościowe (akcelerometry i żyroskopy zintegrowane z chipem MPU6000) 200 razy na sekundę. Oblicza swoją postawę (kąt względem horyzontu) i porównuje ten kąt z kątem docelowym (0º, jeśli chce zachować równowagę bez ruchu, lub dodatnim lub ujemnym, jeśli chce poruszać się do przodu lub do tyłu). Wykorzystując różnicę między kątem docelowym (powiedzmy 0º) i rzeczywistym kątem (powiedzmy 3º), steruje systemem sterowania, aby wysyłać odpowiednie polecenia do silników, aby utrzymać równowagę. Polecenia do silników to przyspieszenia. Na przykład, jeśli robot jest pochylony do przodu (kąt robota wynosi 3º), wysyła polecenie do silników, aby przyspieszyły do przodu, aż ten kąt zostanie zmniejszony do zera, aby zachować równowagę.

Krok 1: Nieco bardziej dogłębnie…

Fizyczny problem, który rozwiązuje B-ROBOT, nazywa się odwróconym wahadłem. Jest to ten sam mechanizm, którego potrzebujesz, aby balansować parasolem nad ręką. Punkt obrotu znajduje się pod środkiem masy obiektu. Więcej informacji na temat odwróconego wahadła tutaj. Matematyczne rozwiązanie problemu nie jest łatwe, ale nie musimy go rozumieć, aby rozwiązać problem równowagi naszego robota. Musimy wiedzieć, jak przywrócić równowagę robota, abyśmy mogli wdrożyć algorytm sterowania w celu rozwiązania problemu.

System sterowania jest bardzo przydatny w robotyce (automatyka przemysłowa). Zasadniczo jest to kod, który otrzymuje informacje z czujników i poleceń docelowych jako dane wejściowe i w konsekwencji tworzy sygnały wyjściowe do napędzania siłowników Robota (w naszym przykładzie silników) w celu regulacji systemu. Używamy regulatora PID (proporcjonalny + pochodny + całkowy). Ten rodzaj sterowania ma 3 stałe do regulacji kP, kD, kI. Z Wikipedii: „Regulator PID oblicza wartość„ błędu”jako różnicę między zmierzoną [wejściem] a pożądaną wartością zadaną. Kontroler próbuje zminimalizować błąd, dostosowując [Wyjście].” Tak więc, mówisz PID, co mierzyć („Wejście”), gdzie chcesz, aby ten pomiar był („Nastawa”) i zmienną, którą chcesz dostosować, aby to się stało („Wyjście”).

Następnie PID dostosowuje wyjście, próbując zrównać sygnał wejściowy z wartością zadaną. Dla porównania, zbiornik wody, który chcemy napełnić do poziomu, wejście, nastawa i wyjście będą poziomem zgodnym z czujnikiem poziomu wody, pożądanym poziomem wody i wodą pompowaną do zbiornika. kP jest częścią proporcjonalną i jest główną częścią sterowania, ta część jest proporcjonalna do błędu. kD to część pochodna i jest stosowana do pochodnej błędu. Ta część zależy od dynamiki systemu (zależy od robota, silników wagi, bezwładności…). Ostatnia, kI jest stosowana do całki błędu i jest używana do zmniejszenia stałych błędów, jest jak dostrajanie na końcowym wyjściu (pomyśl o przyciskach trymowania na kierownicy samochodu RC, aby samochód jechał całkowicie prosto, kI usuwa przesunięcie między wartością docelową a wartością rzeczywistą).

W B-ROBOT komenda sterowania od użytkownika jest dodawana do wyjścia silników (jeden silnik ze znakiem dodatnim, a drugi ze znakiem ujemnym). Na przykład, jeśli użytkownik wyśle polecenie sterowania 6, aby skręcić w prawo (od -10 do 10), musimy dodać 6 do wartości lewego silnika i odjąć 6 od prawego silnika. Jeśli robot nie porusza się do przodu lub do tyłu, wynikiem polecenia sterowania jest obrót robota

Krok 2: A co z pilotem?

"ładowanie="leniwy"