יצירת רובוט איזון עצמי של Arduino נשלט מרחוק: B-robot EVO: 8 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:16

מאת jjrobotsjjrobots עקוב אחר מאת המחבר:

אודות: אנחנו אוהבים רובוטים, עשה זאת בעצמך ומדע מצחיק. JJROBOTS שואפת לקרב את הפרויקטים הרובוטיים הפתוחים לאנשים על ידי מתן חומרה, תיעוד טוב, הוראות בנייה+קוד, מידע על "איך זה עובד" … עוד על jjrobots »

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

עדכון: יש כאן גרסה חדשה ומשופרת של הרובוט הזה: ה- B-robot EVO, עם תכונות חדשות

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

איך זה עובד?

B-ROBOT EVO הוא רובוט ארדואינו המאוזן בשליטה מרחוק שנוצר עם חלקים מודפסים בתלת מימד. עם שני גלגלים בלבד, B-ROBOT מסוגל לשמור על איזון כל הזמן באמצעות חיישנים פנימיים שלו והנעת המנועים. אתה יכול לשלוט ברובוט שלך, לגרום לו לזוז או להסתובב, על ידי שליחת פקודות באמצעות סמארטפון, טאבלט או מחשב אישי בזמן שהוא שומר על איזון.

רובוט זה שמאזן את עצמו קורא את חיישני האינרציה שלו (מדי תאוצה וג'ירוסקופים המשולבים בשבב MPU6000) 200 פעמים בשנייה. הוא מחשב את הגישה שלו (זווית ביחס לאופק) ומשווה זווית זו לזווית המטרה (0º אם הוא רוצה לשמור על איזון מבלי לזוז, או זווית חיובית או שלילית אם הוא רוצה להתקדם או אחורה). באמצעות ההבדל בין זווית המטרה (נניח 0º) לזווית בפועל (נניח 3º) הוא מניע מערכת בקרה כדי לשלוח את הפקודות הנכונות למנועים כדי לשמור על שיווי המשקל שלו. הפקודות למנועים הן תאוצות. למשל אם הרובוט מוטה קדימה (זווית הרובוט היא 3 º) אז הוא שולח פקודה למנועים להאיץ קדימה עד שזווית זו מצטמצמת לאפס כדי לשמור על האיזון.

שלב 1: קצת יותר לעומק …

הבעיה הפיזית ש- B-ROBOT פותר נקראת מטוטלת הפוכה. זהו אותו מנגנון שאתה צריך כדי לאזן מטריה מעל היד שלך. נקודת הציר נמצאת מתחת למרכז המסה של האובייקט. מידע נוסף על מטוטלת הפוכה כאן. הפתרון המתמטי לבעיה אינו קל אך איננו צריכים להבין אותו על מנת לפתור את איזון האיזון של הרובוט שלנו. מה שעלינו לדעת הוא כיצד עלינו לעשות כדי לשקם את איזון הרובוט כדי שנוכל ליישם אלגוריתם בקרה כדי לפתור את הבעיה.

מערכת בקרה שימושית מאוד ברובוטיקה (אוטומציה תעשייתית). בעיקרון זהו קוד המקבל מידע מחיישנים ופקודות מטרה ככניסות ויוצר, כתוצאה מכך, אותות פלט להנעת מפעלי הרובוט (המנועים בדוגמה שלנו) על מנת לווסת את המערכת. אנו משתמשים בבקר PID (פרופורציונאלי + נגזר + אינטגרלי). סוג בקרה זה כולל 3 קבועים להתאמת kP, kD, kI. מתוך ויקיפדיה: "בקר PID מחשב ערך 'שגיאה' כהפרש בין ערך [קלט] למדד ערך רצוי. הבקר מנסה למזער את השגיאה על ידי התאמת [פלט]. " אז אתה אומר ל- PID מה למדוד ("הקלט"), היכן אתה רוצה שהמדידה תהיה ("נקודת ההגדרה",) והמשתנה שברצונך להתאים בכדי לגרום לזה לקרות ("הפלט".)

לאחר מכן ה- PID מתאים את הפלט בניסיון להפוך את הקלט שווה לערך ההגדרה. לעיון, מיכל מים שברצוננו למלא עד רמה, הקלט, נקודת ההתחלה והפלט תהיה הרמה בהתאם לחיישן מפלס המים, מפלס המים הרצוי והמים הנשאבים לתוך המיכל. kP הוא החלק הפרופורציונלי והוא החלק העיקרי של הפקד, חלק זה פרופורציונלי לשגיאה. kD הוא החלק הנגזר והוא מוחל על הנגזרת של השגיאה. חלק זה תלוי בדינמיקה של המערכת (תלוי ברובוט, מנועי המשקל, האינרציה …). האחרון, kI מוחל על אינטגרל השגיאה ומשמש להפחתת שגיאות יציבות, זה כמו גימור על הפלט הסופי (תחשוב בכפתורי הגימור בהגה של מכונית RC כדי לגרום למכונית ללכת ישר לגמרי, kI מסיר את הקיזוז בין היעד הנדרש לערך האמיתי).

ב- B-ROBOT פקודת ההיגוי מהמשתמש מתווספת לפלט המנועים (מנוע אחד עם סימן חיובי והשני עם סימן שלילי). למשל אם המשתמש שולח את פקודת ההיגוי 6 כדי לפנות ימינה (מ -10 עד 10) עלינו להוסיף 6 לערך המנוע השמאלי ולחסור 6 מהמנוע הימני. אם הרובוט אינו נע קדימה או אחורה, התוצאה של פקודת ההיגוי היא סיבוב של הרובוט

שלב 2: מה לגבי השלט הרחוק?

"טוען =" עצלן"