Vytvoření dálkově ovládaného robota s vlastním vyvážením Arduino: B-robot EVO: 8 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:23

Od jjrobotsjjrobotsSledovat více od autora:

O nás: Máme rádi roboty, kutily a zábavné vědy. JJROBOTS si klade za cíl přiblížit lidem robotické projekty Open tím, že poskytne hardware, dobrou dokumentaci, pokyny ke stavbě+kód, informace „jak to funguje“… Více o jjrobots »

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

AKTUALIZACE: zde je nová a vylepšená verze tohoto robota: B-robot EVO s novými funkcemi

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

Jak to funguje?

B-ROBOT EVO je dálkově ovládaný samovyvažující arduino robot vytvořený pomocí 3D tištěných dílů. Pouze se dvěma koly je B-ROBOT schopen udržovat rovnováhu po celou dobu pomocí svých interních senzorů a pohonu motorů. Svého robota můžete ovládat tak, že se bude hýbat nebo točit, odesíláním příkazů prostřednictvím chytrého telefonu, tabletu nebo počítače, zatímco si udržuje rovnováhu.

Tento samovyvažovací robot čte své inerciální senzory (akcelerometry a gyroskopy integrované na čipu MPU6000) 200krát za sekundu. Vypočítá svůj postoj (úhel vzhledem k horizontu) a porovná tento úhel s cílovým úhlem (0º, pokud chce udržovat rovnováhu bez pohybu, nebo kladný nebo záporný úhel, pokud se chce pohybovat vpřed nebo vzad). Pomocí rozdílu mezi cílovým úhlem (řekněme 0 °) a skutečným úhlem (řekněme 3 °) pohání řídicí systém, který vysílá správné příkazy do motorů, aby si udržel rovnováhu. Příkazy pro motory jsou zrychlení. Pokud je například robot nakloněn dopředu (úhel robota je 3 °), vyšle motorům příkaz k akceleraci vpřed, dokud se tento úhel nezníží na nulu, aby byla zachována rovnováha.

Krok 1: Trochu hlouběji…

Fyzický problém, který B-ROBOT řeší, se nazývá obrácené kyvadlo. Je to stejný mechanismus, jaký potřebujete k vyvážení deštníku nad rukou. Otočný bod je pod těžištěm objektu. Více informací o obráceném kyvadle zde. Matematické řešení problému není snadné, ale nemusíme mu rozumět, abychom vyřešili problém s rovnováhou našeho robota. Potřebujeme vědět, jak bychom měli obnovit rovnováhu robota, abychom mohli implementovat řídicí algoritmus k vyřešení problému.

Řídicí systém je velmi užitečný v robotice (průmyslová automatizace). V zásadě je to kód, který přijímá informace ze senzorů a cílových příkazů jako vstupy a v důsledku toho vytváří výstupní signály k pohonu akčních členů robota (v našem případě motorů) za účelem regulace systému. Používáme PID regulátor (proporcionální + derivační + integrální). Tento typ řízení má 3 konstanty pro nastavení kP, kD, kI. Z Wikipedie: „PID regulátor vypočítá hodnotu„ chyby “jako rozdíl mezi naměřeným [Vstupem] a požadovanou požadovanou hodnotou. Řadič se pokouší minimalizovat chybu nastavením [výstupu]. “Řeknete tedy PID, co má měřit („vstup“), kde má být toto měření („žádaná hodnota“) a proměnnou, kterou chcete upravit, aby se tak stalo („výstup“).

PID pak upraví výstup tak, aby se vstup rovnal požadované hodnotě. Pro informaci, vodní nádrž, kterou chceme naplnit až na úroveň, vstup, požadovaná hodnota a výstup by byla hladina podle snímače hladiny vody, požadované hladiny vody a vody čerpané do nádrže. kP je proporcionální část a je hlavní částí ovládání, tato část je úměrná chybě. kD je Derivační část a je aplikována na derivaci chyby. Tato část závisí na dynamice systému (závisí na robotu, hmotnostních motorech, setrvačnosti …). Poslední, kI, se aplikuje na integrál chyby a používá se ke snížení stálých chyb, je to jako oříznutí konečného výstupu (přemýšlejte v tlačítkách trimování na volantu RC auta, aby auto jelo úplně rovně, kI odstraní posun mezi požadovaným cílem a skutečnou hodnotou).

Na B-ROBOT je příkaz řízení od uživatele přidán k výstupu motorů (jeden motor se kladným znaménkem a druhý se záporným znaménkem). Pokud například uživatel odešle příkaz řízení 6 k otočení doprava (od -10 do 10), musíme k levé hodnotě motoru přičíst 6 a od pravého motoru odečíst 6. Pokud se robot nepohybuje vpřed ani vzad, výsledkem příkazu řízení je otočení robota

Krok 2: A co dálkové ovládání?

"loading =" líný"