Arduino - איזון - רובוט איזון - איך להכין ?: 6 שלבים (עם תמונות)

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

במדריך זה נלמד כיצד להכין רובוט איזון (איזון) ארדואינו המאזן את עצמו. ראשית אתה יכול להסתכל על סרטון ההדרכה למעלה.

שלב 1: חומרה נדרשת

לוח Arduino (Uno) -

MPU-6050 GY521 Acc+Gyro-https://bit.ly/2swR0Xo

ערכת מנועי הילוך DC 6V 210RPM Encoder -

נהג מנועים L298N -

לחצן מתג -

ערכת אגוז ברגים מסוג M3 משושה מושחל -

גיליון פרספקס אקרילי -

3.7v 18650 נטענת ליתיום+מטען-https://bit.ly/2LNZQcl

סוללה 9V -

חוטי מגשר -

אקדח דבק חם -

ערכת אספקה ומתחילים של Arduino (אופציונלי): לוח Arduino ואספקה SCM #01 -

לוח Arduino ואספקה SCM #02 -

ערכת המתח הבסיסית של Arduino למידה #01 -

ערכת התחלת למידה בסיסית של Arduino #02 -

ערכת המתח הבסיסית של Arduino למידה #03 -

ערכת התחלה למגה 2560 עם הדרכה -

ערכת מודול חיישן עבור Arduino #01 -

ערכת מודול חיישן עבור Arduino #02 -

שלב 2: הרכבת הרובוט

• מקדחים ארבע פינות של 3 יריעות אקריליק. (תמונה 1 ו -2)
• בין כל יריעה אקרילית יהיו כ -8 קנטימטרים / 3.15 אינץ '. (תמונה 3)
• מידות רובוט (כ) 15 ס"מ על 10 ס"מ על 20 ס"מ. (תמונה 4)
• מנוע ה- DC והגלגלים ימוקמו במרכז (קו האמצע) של הרובוט. (תמונה 5)
• נהג מנוע L298N יוצב במרכז הקומה הראשונה (קו האמצע) של הרובוט. (תמונה 6)
• לוח הארדואינו יוצב בקומה השנייה של הרובוט.
• מודול MPU6050 יוצב בקומה העליונה של הרובוט. (תמונה 7)

שלב 3: חיבורים

בדוק את MPU6050 וודא שהוא פועל! חבר תחילה את ה- MPU6050 ל- Arduino ובדוק את החיבור באמצעות הקודים במדריך למטה. ה- daha צריך להיות מוצג במסך הטורי

מדריך הדרכה - MPU6050 GY521 6 ציר תאוצה+ג'ירו

הדרכה של YouTube - MPU6050 GY521 6 צירים תאוצה + ג'ירו

מודול L298N יכול לספק את ה- +5V הדרוש ל- Arduino כל עוד מתח הכניסה שלו הוא +7 V או יותר. עם זאת, בחרתי שיהיה מקור כוח נפרד עבור המנוע

שלב 4: כיצד פועל איזון?

• כדי לשמור על איזון הרובוט, המנועים חייבים לנטרל את נפילת הרובוט.
• פעולה זו דורשת משוב ורכיב תיקון.
• רכיב המשוב הוא MPU6050, שנותן האצה וסיבוב בכל שלושת הצירים המשמשים את הארדואינו לדעת את הכיוון הנוכחי של הרובוט.
• האלמנט המתקן הוא שילוב המנוע והגלגל.
• הרובוט המאזן את עצמו הוא בעצם מטוטלת הפוכה.
• ניתן לאזן אותו טוב יותר אם מרכז המסה גבוה ביחס לצירים של הגלגלים.
• זו הסיבה שהנחתי את מארז הסוללות למעלה.
• אולם גובה הרובוט נבחר על בסיס זמינות החומרים.

שלב 5: קוד המקור והספריות

הקוד שפותח עבור רובוט האיזון מסובך מדי. אבל אין צורך לדאוג. נשנה רק כמה נתונים.

אנו זקוקים לארבע ספריות חיצוניות בכדי לגרום לרובוט באיזון עצמי לעבוד

• ספריית PID מקלה על חישוב ערכי P, I ו- D.
• ספריית LMotorController משמשת להנעת שני המנועים עם מודול L298N.
• ספריית I2Cdev וספריית MPU6050_6_Axis_MotionApps20 מיועדים לקריאת נתונים מה- MPU6050.

הורד ספריות

PID -

LMotorController -

I2Cdev -

MPU6050 -

קבל את קוד המקור -

מהו PID?

• בתורת הבקרה, שמירה על יציבות מסוימת (במקרה זה, מיקום הרובוט) זקוקה לבקר מיוחד הנקרא PID.
• P ליחסי, I לאינטגרל ו- D לנגזרת. לכל אחד מהפרמטרים הללו יש "רווחים" הנקראים בדרך כלל Kp, Ki ו- Kd.
• PID מספק תיקון בין הערך הרצוי (או הקלט) לערך האמיתי (או הפלט). ההבדל בין הקלט והפלט נקרא "שגיאה".
• בקר ה- PID מפחית את השגיאה לערך הקטן ביותר האפשרי על ידי התאמה מתמדת של הפלט.
• ברובוט האיזון העצמי שלנו Arduino, הקלט (שהוא הטיה הרצויה, במעלות) נקבע על ידי תוכנה.
• ה- MPU6050 קורא את הטיה הנוכחית של הרובוט ומזין אותו לאלגוריתם PID המבצע חישובים לשליטה על המנוע ושמירה על הרובוט במצב זקוף.

PID דורש שהערכים Kp, Ki ו- Kd יהיו "מכוונים" לערכים אופטימליים

אנו נתאים את ערכי ה- PID באופן ידני במקום זאת

1. הפוך את Kp, Ki ו- Kd שווה לאפס.
2. התאם Kp. מעט מדי Kp יגרום לרובוט ליפול (אין מספיק תיקון). יותר מדי Kp יגרום לרובוט ללכת קדימה ואחורה בפראות. Kp מספיק טוב יגרום לרובוט ללכת מעט קדימה ואחורה (או להתנדנד מעט).
3. לאחר קביעת ה- Kp, התאם את Kd. ערך Kd טוב יפחית את התנודות עד שהרובוט כמעט יציב. כמו כן, הכמות הנכונה של Kd תשאיר את הרובוט עומד גם אם הוא נדחף.
4. לבסוף, הגדר את ה- Ki. הרובוט יסתובב כשהוא מופעל גם אם Kp ו- Kd מוגדרים אך יתייצב בזמן. ערך ה- Ki הנכון יקצר את הזמן שלוקח לרובוט להתייצב.

הצעה לתוצאות טובות יותר

אני ממליץ לך ליצור מסגרת רובוט דומה באמצעות החומרים המשמשים בפרויקט זה כדי לגרום לקוד המקור של רובט האזן לפעול בצורה יציבה ויעילה.

שלב 6: לתמיכה

• תוכל להירשם לערוץ היוטיוב שלי לקבלת הדרכות ופרויקטים נוספים.
• כמו כן תוכל להירשם לקבלת תמיכה. תודה.

בקר בערוץ היוטיוב שלי -