DIY Segway. Elektron qismlar to'plami

DIY Segway. Elektron qismlar to'plami
DIY Segway. Elektron qismlar to'plami
15.06.2019

Ichkarida hoverbord

Asosiy tafsilotlar

Hoverbord nimadan iborat? Agar siz tashqaridan qarasangiz, hoverbord qiziqarli qurilma. Birinchisi, ishlaydigan platforma yoki taxta. Aynan shu joyda odam turadi va muvozanatni saqlashga harakat qilib, boshqaradi, minadi yoki yiqiladi. Platformaning yon tomonlarida ikkita g'ildirak bor, ular bizga minish va oldinga yoki orqaga harakat qilish imkoniyatini beradi.

Birinchidan, platformani ko'rib chiqaylik. Ishchi platforma ikki qismga bo'linadi, o'ng va chap tomoni. Faqat o'ng va chap oyoqlar uchun to'g'ri. Bu platformalarda oyoq barmog'ini bosish orqali o'ngga yoki chapga burilish mumkin bo'lishi uchun qilingan.

Hoverbord qanday ishlaydi?

Mini Segway qurilmasi

G'ildiraklar

Yonlarda ikkita g'ildirak bor. Odatda, hoverbordlar 4 turdagi bo'lib, ular sinf va g'ildirak o'lchamida farqlanadi. Hoverbordlarning birinchi klassi - diametri 4,5 dyuym bo'lgan g'ildirakli bolalar hoverbordlari. Kichik o'lcham g'ildiraklar hoverbordni yo'lning ba'zi qismlarida juda noqulay va o'tib bo'lmaydigan qiladi.

Keyingi sinf 6,5 dyuymli hoverborddir. U allaqachon kattaroq g'ildirak diametriga ega, ammo baribir faqat haydash uchun mo'ljallangan tekis yuzalar. 8 dyuymli hoverbord barcha hoverbordlar orasida oltin o'rtacha hisoblanadi. Unda bor optimal o'lcham deyarli har qanday yo'lda harakatlana oladigan g'ildiraklar.

Va eng kattasi barcha mini-Segways SUV - 10 dyuymli hoverbord. Bu mavjud model qiziqarli xususiyat, katta g'ildiraklarga qo'shimcha ravishda, bu g'ildiraklar kamera tizimiga ega. Ya'ni, g'ildiraklar shishiradi, ular ko'proq silliq yugurish, va bunday hoverbordlar kichikroq prototiplarga qaraganda ko'proq aşınmaya bardoshli.

Ramka

Barcha hoverbordlarning korpusi quyidagilardan qilingan turli materiallar, lekin bir xil xususiyatga ega. Hamma joyda korpus g'ildiraklarni qoplaydi, ularni chayqalishdan, axloqsizlikdan, suvdan, qordan va changdan himoya qiladi. 4,5 va 6 kichik g'ildirakli hoverbordlar odatda oddiy plastmassadan tayyorlanadi. Ushbu modellar tekis yo'lda haydash uchun mo'ljallanganligi sababli, ularni ishlab chiqmaydi yuqori tezlik, keyin muhandislar qimmatbaho plastmassani o'rnatmaslikka va shu bilan hoverboard narxini oshirmaslikka qaror qilishdi.

8 dyuymli g'ildiraklari bo'lgan hoverbordlar uchun korpuslar ishlab chiqariladi turli materiallar, ham oddiy plastmassadan, ham ugleroddan, zarbaga chidamli magniy plastmassadan. Bunday plastmassa deyarli har qanday jismoniy ta'sir va zarbalarga bardosh bera oladi. Masalan, uglerod ham engil material, shu bilan elektr motorlaridagi yukni kamaytirish va batareyani zaryadsizlantirish tezligini kamaytirish.

Dvigatellar

Qopqoqni olib tashlaganingizdan so'ng, g'ildirakka yaqinroq yon tomonlarda elektr motorini ko'rishingiz kerak. Elektr dvigatellari turli quvvatlarga ega. Barcha mini-Segwaylar orasida o'rtacha har ikkala g'ildirakda 700 vatt. Yoki g'ildirak uchun 350 vatt. Gap shundaki, hoverbordlarning elektr motorlari bir-biridan mustaqil ishlaydi. Bir g'ildirak bir tezlikda, ikkinchisi boshqa tezlikda harakatlanishi mumkin yoki ular ichkariga kirishlari mumkin turli tomonlar, biri orqaga, biri oldinga. Shunday qilib, ushbu tizim hoverbordni boshqarish imkoniyatini beradi.

Yuqori tezlikda burilishlarga nisbatan sezgir bo'ladi. Shuningdek, siz 360 daraja burilishingiz mumkin. Dvigatel quvvati qanchalik baland bo'lsa, yuk ko'tariladi va tezlik shunchalik yuqori bo'ladi, lekin har doim ham emas. Siz tushunishingiz kerakki, platformadagi yukning massasi qanchalik katta bo'lsa, tezlik shunchalik past bo'ladi va batareya tezroq zaryadsizlanadi. Shuning uchun kuchli dvigatelli hoverbordlar qimmatroq.

Balanslash tizimi

Balanslash tizimi bir nechta komponentlardan iborat va o'z ichiga oladi. Birinchidan, bu ikkita giroskopik sensorlar bo'lib, ular platformaning o'ng va chap tomonida joylashgan. Agar siz korpus qopqog'ini olib tashlasangiz, siz ikkita yordamchi platani ko'rishingiz mumkin, bu ularga gyroskopik sensorlar ulangan. Yordamchi platalar ma'lumotlarni qayta ishlash va uni protsessorga yuborishga yordam beradi.

Keyinchalik o'ng tomonda siz asosiy platani ko'rishingiz mumkin, bu erda 32-bitli protsessor joylashgan va barcha nazorat va hisob-kitoblar amalga oshiriladi. U erda o'ng yoki chapdagi platformadagi har qanday o'zgarishlarga javob beradigan dastur ham mavjud.

Agar platforma oldinga burilsa, protsessor ma'lumotni qayta ishlagandan so'ng, taxtani jismonan tekis holatda ushlab turadigan elektr motorlariga signal yuboradi. Ammo agar platforma ma'lum bir bosim bilan ko'proq egilib qolsa, g'ildirak darhol oldinga yoki orqaga harakat qila boshlaydi.

Shuni yodda tutish kerakki, barcha joriy hoverbordlarda giroskopik sensorlar uchun ikkita yordamchi plata va protsessor joylashgan bitta asosiy plata bo'lishi kerak. Qadimgi modellar ikki taxtali tizimga ega bo'lishi mumkin, ammo 2015 yilning kuzidan boshlab standartga o'zgartirish kiritildi va endi barcha hoverbordlar va mini-Segwaylar 3 donadan iborat.

Xitoylik soxta yoki past sifatli hoverbordlarda bitta taxta bo'lishi mumkin, asosiysi. Afsuski, bu mini-Segway yomon ishlov berish xususiyatlariga ega. Tebranishi yoki haydovchini ag'darishi mumkin. Va keyinchalik butun tizim butunlay muvaffaqiyatsiz bo'lishi mumkin.

Sxema ichki tuzilishi Hoverbordni boshqarish ko'rinadigan darajada qiyin emas. Butun tizim platformaning har qanday xatti-harakatlariga imkon qadar tezroq javob berishga mo'ljallangan. Hisoblash bir soniya ichida va ajoyib aniqlik bilan amalga oshiriladi.

Batareya

Hoverbordning elektr ta'minoti tizimi ikki yoki undan ortiq batareyadan quvvat oladi. Standart arzon modellar odatda 4400 mA / soat quvvatga ega batareyaga ega. Batareya butun tizimning ishlashi va uni elektr energiyasi bilan ta'minlash uchun javobgardir, shuning uchun batareya yuqori sifatli va markali bo'lishi kerak. Odatda ikkita markali batareyalar ishlatiladi - Samsung va LG.

Batareyalar ham sinfga qarab farqlanadi. 1C, 2C sinflarining past darajadagi batareyalari mavjud. Bunday batareyalar odatda 4,5 va 6,5 ​​dyuymli g'ildiraklari bo'lgan hoverbordlarga o'rnatiladi. Hammasi bir xil sababga ko'ra, chunki bu hoverbordlar silliq yo'llar, silliq asfalt, marmar yoki pollar uchun mo'ljallangan.

8 dyuymli g'ildiraklari bo'lgan hoverbordlar odatda o'rta sinf 3C batareyalaridan foydalanadi, bu yanada ishonchli batareya modelidir. To'satdan to'xtash paytida yoki yo'l chetiga yoki teshikka urilganda u o'chmaydi.

Katta g'ildirakli 10 dyuymli modellarda odatda 5C sinfidagi batareyalar mavjud. Ushbu hoverbord deyarli har qanday yo'lda, tuproqda, ko'lmaklarda yoki chuqurlarda haydashga qodir. Shuning uchun batareya yanada ishonchli bo'lishi kerak.

Hoverbordning asosiy printsipi muvozanatni saqlashdir. Da og'ir vazn Hoverbord haydovchisiga manevr qilish va harakat qilish uchun ko'proq elektr energiyasi kerak.

Boshqa

Ko'pgina hoverbordlarda Bluetooth tizimi va dinamiklar ham mavjud. Uning yordamida siz sevimli musiqangizni tinglashingiz va do'stlaringiz bilan sayohat qilishingiz mumkin. Ammo bu tizim smartfoningizni hoverbordga ulash va avtomobilingiz holatini kuzatish imkonini ham beradi. Siz kuzatishingiz mumkin o'rtacha tezlik, qancha masofani bosib o'tganingizni ko'ring. Maksimal ruxsat etilgan tezlikni va boshqalarni o'rnating.

Yana ko'plab modellarda orqa yorug'lik mavjud, u zulmatda yo'lingizni yoritadi, shuningdek, musiqa bilan o'z vaqtida yorqin miltillashi mumkin. Ammo musiqa va yorug'lik batareyani juda ko'p quritishini yodda tutishingiz kerak. Ko'p odamlar quvvat zaxirasini oshirish uchun orqa yorug'likni butunlay o'chirib qo'yishadi.

Xulosa

Hoverbord ixcham va engil, shu bilan birga tez, kuchli va bardoshli bo'lishi uchun yaratilgan. Muvaffaqiyatsiz sayohatdan keyin uni qismlarga ajratib qo'ymaslik uchun barcha kerakli hujjatlarga ega bo'lgan ishonchli etkazib beruvchilardan hoverboard sotib olishdir.

O'z qo'llaringiz bilan Segway qilish mumkinmi? Bu qanchalik qiyin va qanday qismlar talab qilinadi? Uyda ishlab chiqarilgan qurilma zavodda ishlab chiqarilgan kabi barcha funktsiyalarni bajaradimi? Uni o'z qo'llari bilan qurishga qaror qilgan odamning boshida shunga o'xshash savollar tug'iladi. Birinchi savolga javob oddiy va tushunarli bo'ladi: elektronika, fizika va mexanika haqida ozgina ma'lumotga ega bo'lgan har bir kishi o'zi "elektr scooter" yasashi mumkin. Bundan tashqari, qurilma zavod mashinasida ishlab chiqarilganidan ko'ra yomonroq ishlaydi.

O'z qo'lingiz bilan Segwayni qanday qilish kerak?

Agar siz hoverbordga diqqat bilan qarasangiz, undagi oddiy tuzilmani ko'rishingiz mumkin: bu shunchaki avtomatik muvozanat tizimi bilan jihozlangan skuter. Platformaning ikkala tomonida 2 ta g'ildirak bor. Samarali muvozanatni amalga oshirish uchun Segway dizaynlari indikatorni barqarorlashtirish tizimi bilan jihozlangan. Nishab datchiklaridan keladigan impulslar mikroprotsessorlarga o'tkaziladi, bu esa o'z navbatida elektr signallarini ishlab chiqaradi. Natijada hoverbord ma'lum bir yo'nalishda harakat qiladi.

O'z qo'llaringiz bilan Segway qilish uchun sizga quyidagi elementlar kerak bo'ladi.

  • 2 g'ildirak;
  • 2 dvigatel;
  • rul;
  • alyuminiy bloklari;
  • po'lat yoki alyuminiy quvurni qo'llab-quvvatlash;
  • 2 ta qo'rg'oshin kislotali batareyalar;
  • alyuminiy plastinka;
  • rezistorlar;
  • favqulodda tormoz;
  • po'lat o'qi 1,2 sm;
  • bosilgan elektron plata;
  • kondansatörler;
  • LiPo batareya;
  • Darvoza haydovchilari;
  • LED ko'rsatkichlari;
  • 3 x ATmtga168;
  • kuchlanish regulyatori;
  • ADXRS614;
  • 8 ta mosfet;
  • ikkita buloq;
  • va ADXL203.

Ro'yxatda keltirilgan ismlar orasida: mexanik qismlar, shunday elektron elementlar, va boshqa uskunalar.

Segway yig'ish tartibi

O'z qo'llaringiz bilan Segwayni yig'ish birinchi qarashda ko'rinadigan darajada qiyin emas. Agar sizda barcha kerakli komponentlar mavjud bo'lsa, jarayon juda oz vaqt talab etadi.

Mexanik qismlarni yig'ish

  1. Dvigatellar, g'ildiraklar, viteslar va batareyalarni xitoylik skuterlardan olish mumkin va dvigatelni topishda hech qanday muammo bo'lmaydi.
  2. Rul g'ildiragida joylashgan katta vites uzatishni dvigateldagi kichik vitesdan oladi.
  3. G'ildirakdagi vites (12 dyuym) erkin g'ildirak - bu aylanadigan elementlarning har ikki yo'nalishda ishlashi uchun ba'zi o'zgarishlarni talab qiladi.
  4. Uchta alyuminiy blok (5 mm o'rnatish vintlari bilan mahkamlanishi mumkin) bilan biriktirilgan sobit o'q platformaning asosini tashkil qiladi.
  5. SolidWorks dasturidan foydalanib, siz hoverbordni tanani egish paytida yon tomonga burilishiga imkon beradigan qismning rasmini chizishingiz kerak. Shundan so'ng, qism CNC mashinasida aylantirilishi kerak. Mashina CAMBAM dasturidan foydalangan, u favqulodda tormoz bloki uchun quti ishlab chiqarishda ham ishlatilgan.
  6. Rulda 2,5 sm ichi bo'sh po'lat quvurga biriktirilgan.
  7. Rulda ustuni har doim markazda bo'lishini ta'minlash uchun va teskari tortish yanada qizg'in edi, siz bir juft po'lat kamondan foydalanishingiz mumkin.
  8. Rulda o'rni bilan bog'langan maxsus favqulodda tugma bilan jihozlangan - bu dvigatel quvvatini kamaytirish imkonini beradi.
  9. Dvigatel quvvat manbalari - qayta zaryadlanuvchi batareyalar 24 V da.

Elektron qismlar to'plami

Segway-ni o'z qo'llaringiz bilan yig'ish uchun mexanik qismlarni bir-biriga mahkamlash etarli emas. Hoverbordda elektron boshqaruv muhim emas, chunki u jihozning juda muhim tarkibiy qismidir.

  1. Hisoblash funktsiyasiga ega bo'lgan bosilgan elektron plata sensorlar - giroskop, akselerometr, potansiyometrdan ma'lumotlarni to'playdi va keyin aylanish yo'nalishini o'rnatadi.
  2. ATmtga168 protsessori bo'lmasa, skuter normal ishlay olmaydi. Kompyuterga ulanish Bluetooth va RN-41 orqali amalga oshiriladi.
  3. Ikkita H-ko'priklar yordamida asosiy platadan boshqaruv pulslari motorlarning kuchiga aylanadi. Har bir ko'prik ATmtga168 bilan jihozlangan, taxtalar UART orqali bir-biri bilan aloqa qiladi.
  4. Barcha elektronika alohida batareyadan quvvatlanadi.
  5. Batareyalarga tezda kirish, shuningdek, asosiy platani dasturlash va boshqaruv halqalarining parametrlarini o'zgartirish uchun siz ulagichlari bo'lgan kichik quti yasashingiz, uning tanasini tepada kesish potansiyometri bilan jihozlashingiz kerak, shuningdek, uni elektron quvvat kaliti.

Segway dasturiy ta'minot

Segwayni o'z qo'llaringiz bilan qanday qilish kerak, shunda u albatta ishlaydi? To'g'ri - o'rnatish dasturiy ta'minot(yoki dasturiy ta'minot). Bu vazifani bajarish uchun zarur qadamlar:

  1. Mikrokontroller dasturiy ta'minoti akselerometr va giroskop va PD boshqaruv tsikli uchun filtrni o'z ichiga oladi.
  2. Kalman va Complementary filtrlari ishni mukammal bajaradi.
  3. Java dasturlash tilidan foydalangan holda ilovalarni yozing - bu sizga batareyaning zaryadlash darajasini, barcha sensor ko'rsatkichlarini va nazorat parametrlarini ko'rish imkonini beradi.

Segwayni mustaqil ravishda yasashga qaror qilgan odamdan shu narsa talab qilinadi. Mavzu va jarayonni, shuningdek, kerakli komponentlarni tushunish sizga uyda ajoyib hoverbord qurish imkonini beradi.

Hozirgi kunda Din Kamen tomonidan ixtiro qilingan Segway deb ataladigan ikkita g'ildirakli kichik o'ziyurar platforma tobora ommalashib bormoqda. Nogironlar aravachasidagi odam piyodalar yo‘lagiga chiqishda qanday qiyinchiliklarga duch kelishini payqab, u odamlarga ko‘p kuch sarflamasdan harakatlanishiga yordam beradigan transport vositasini yaratish imkoniyatini ko‘rdi. Kamen o'z-o'zini muvozanatlash platformasini yaratish g'oyasini amalga oshirdi. Birinchi model 2001 yilda sinovdan o'tgan va bu dastagida tugmalari bo'lgan avtomobil edi. bo'lgan odamlar uchun ishlab chiqilgan nogironlar va hatto qo'pol erlarda ham mustaqil harakat qilishlariga imkon berdi. Yangi model"Segway RT" nomi bilan mashhur bo'ldi va allaqachon qo'lni chapga yoki o'ngga burish orqali boshqarishga ruxsat berdi. 2004 yilda u Yevropa va Osiyoda sotila boshlandi. Eng ilg'or narxi zamonaviy modellar, masalan, Segway PTi2 - taxminan 5000 dollar. So'nggi paytlarda Xitoy va Yaponiya kompaniyalari turli xil modifikatsiya va innovatsion dizayndagi qurilmalarni yaratmoqda. Ba'zilar hatto bitta g'ildirakli shunga o'xshash transport vositalarini ishlab chiqaradilar, ammo keling klassik Segwayga qaraylik.


Segway platforma va ikkita elektr motor tomonidan boshqariladigan ko'ndalang joylashtirilgan ikkita g'ildirakdan iborat. Tizimning o'zi nafaqat haydovchining moyilligini, balki transport vositasining holatini ham hisobga olgan holda dvigatellarni boshqaradigan murakkab elektron sxema bilan barqarorlashtiriladi, bu esa har doim tik, barqaror holatda qolishga imkon beradi. Platformada turgan haydovchi tezlikni oddiygina tutqichni oldinga yoki orqaga siljitish orqali boshqaradi va o'ngga yoki chapga buriling. Boshqaruv platasi bort mikroprotsessoriga platformani to‘g‘ri yo‘naltirishga yordam berish uchun tegishli harakat va orientatsiya datchiklaridan (smartfonlar ekran yo‘nalishini o‘zgartirishga imkon beruvchilarga o‘xshash) signallarni nazorat qiladi. Asosiy sir Segway elektromexanik qismda emas, balki ma'lumotlarni qayta ishlash va xatti-harakatlarni bashorat qilishda sezilarli matematik aniqlik bilan harakat fizikasini hisobga oladigan kodda.

Segway neodimiy-temir-bor qotishmasidan foydalangan holda, litiy-polimer akkumulyatori tufayli 2 kVtgacha quvvatni ishlab chiqishga qodir bo'lgan ikkita cho'tkasiz elektr dvigatellari bilan jihozlangan.

Segway qismlari

Segway yaratish uchun sizga g'ildirakli ikkita tishli dvigatel, batareya, elektron sxema, platforma va rul.

Dvigatel quvvati arzon modellar taxminan 250 Vt, bu nisbatan 15 km/soatgacha tezlikni ta'minlaydi kam iste'mol joriy Ular g'ildiraklarni to'g'ridan-to'g'ri aylantira olmaydilar, chunki bu motorlarning yuqori tezligi ularga kerakli tortishish qobiliyatini olishga imkon bermaydi. Velosiped viteslarini ishlatganda sodir bo'ladigan narsaga o'xshash: vites nisbatini oshirish orqali siz tezlikni yo'qotasiz, lekin pedalga qo'llaniladigan kuchni oshirasiz.

Platforma dvigatel o'qi ostida joylashgan. Og'irligi ancha yuqori bo'lgan batareya, shuningdek, nosimmetrik holatda oyoq dastagi ostida joylashganki, bu hatto Segway bortida haydovchisiz ham turishini kafolatlaydi. vertikal holat. Bundan tashqari, ichki mexanik barqarorlikka haydovchi mavjud bo'lganda to'liq faol bo'lgan elektron barqarorlikni boshqarish bloki yordam beradi. Platformada odamning mavjudligi og'irlik markazini g'ildirak o'qidan yuqoriga ko'taradi, bu esa tizimni beqaror qiladi - bu allaqachon elektron plata tomonidan qoplanadi.

Asos sifatida, Xitoy veb-saytida kerakli elektronika blokini sotib olib, bunday ishni o'zingiz qilishingiz mumkin (ular sotuvda). Barcha qismlar vintlardek va yong'oqlar yordamida o'rnatiladi (vintlar emas). Maxsus e'tibor To'g'ri zanjir tarangligini ta'minlash uchun ehtiyot bo'lish kerak. Batareyalar ta'minlash uchun kichik rezina qistirmalari bo'lgan U shaklidagi qisqichlar yordamida mahkamlanadi kerakli bosim. Qo'shish tavsiya etiladi Ikki tomonlama lenta batareya va platforma o'rtasida, sirpanish bo'lmasligi uchun. Boshqaruv paneli ikkita batareya orasiga joylashtirilishi va maxsus ajratgichlar bilan mahkamlanishi kerak.

Boshqaruv dastagi bo'lishi mumkin yoki bo'lmasligi mumkin - axir, Segway modellarisiz (mini-Segways) hozir mashhur. Umuman olganda, bu narsa qiziq va unchalik qimmat emas, chunki do'stlarning ma'lumotlariga ko'ra, Xitoyda ulgurji sotib olish narxi atigi 100 dollarni tashkil qiladi.

Keling, Segway kabi muvozanatli robot yaratish uchun Arduino-dan qanday foydalanish haqida gapiraylik.

Ingliz tilidan Segway. Segway - bu elektr haydovchi bilan jihozlangan ikki g'ildirakli tik turgan avtomobil. Ular shuningdek, hoverbordlar yoki elektr skuterlar deb ataladi.

Segway qanday ishlashini hech o'ylab ko'rganmisiz? Ushbu qo'llanmada biz sizga Segway kabi o'zini muvozanatlashtiradigan Arduino robotini qanday yasashni ko'rsatishga harakat qilamiz.

Robotni muvozanatlash uchun motorlar robotning qulashiga qarshi turishi kerak. Bu harakat talab qiladi fikr-mulohaza va tuzatuvchi elementlar. Qayta aloqa elementi - bu uch o'qda ham tezlashishni, ham aylanishni ta'minlaydi (). Arduino bundan robotning joriy yo'nalishini bilish uchun foydalanadi. Tuzatish elementi vosita va g'ildirakning kombinatsiyasi hisoblanadi.

Yakuniy natija shunday bo'lishi kerak:

Robot diagrammasi

L298N Dvigatel haydovchi moduli:

Tishli dvigatel to'g'ridan-to'g'ri oqim g'ildirak bilan:

O'z-o'zini muvozanatlashtiruvchi robot aslida teskari mayatnikdir. Massa markazi g'ildirak o'qlariga nisbatan yuqoriroq bo'lsa, u yaxshi muvozanatlangan bo'lishi mumkin. Yuqori massa markazi massaning yuqori inersiya momentini bildiradi, bu pastki burchak tezlanishiga (sekinroq tushish) mos keladi. Shuning uchun biz batareya paketini tepaga joylashtiramiz. Biroq, robotning balandligi materiallar mavjudligiga qarab tanlangan :)

O'z-o'zini muvozanatlashtiruvchi robotning tugallangan versiyasini yuqoridagi rasmda ko'rish mumkin. Yuqori qismida quvvat uchun oltita Ni-Cd batareyasi mavjud bosilgan elektron plata. Dvigatellar o'rtasida vosita haydovchisi uchun 9 voltli batareya ishlatiladi.

Nazariya

Boshqarish nazariyasida ba'zi o'zgaruvchilarni ushlab turish (in Ushbu holatda robot pozitsiyasi), PID (proportsional integral lotin) deb nomlangan maxsus kontroller talab qilinadi. Ushbu parametrlarning har biri odatda Kp, Ki va Kd deb ataladigan "daromad" ga ega. PID kerakli qiymat (yoki kirish) va haqiqiy qiymat (yoki chiqish) o'rtasida tuzatishni ta'minlaydi. Kirish va chiqish o'rtasidagi farq "xato" deb ataladi.

PID tekshirgichi chiqishni doimiy ravishda sozlash orqali xatoni mumkin bo'lgan eng kichik qiymatga kamaytiradi. Bizning Arduino o'z-o'zini muvozanatlash robotida kirish (bu darajalarda kerakli egilish) dasturiy ta'minot tomonidan o'rnatiladi. MPU6050 robotning joriy egilishini o‘qiydi va uni motorni boshqarish va robotni tik holatda ushlab turish uchun hisob-kitoblarni amalga oshiradigan PID algoritmiga beradi.

PID Kp, Ki va Kd qiymatlarini optimal qiymatlarga moslashtirishni talab qiladi. Muhandislar ushbu qiymatlarni avtomatik ravishda hisoblash uchun MATLAB kabi dasturlardan foydalanadilar. Afsuski, biz MATLAB dan bizning holatlarimizda foydalana olmaymiz, chunki bu loyihani yanada murakkablashtiradi. Buning o'rniga biz PID qiymatlarini moslashtiramiz. Buni qanday qilish kerak:

  1. Kp, Ki va Kd ni nolga tenglashtiring.
  2. Kp ni sozlang. Juda kichik Kp robotning tushishiga olib keladi, chunki tuzatish etarli emas. Juda ko'p Kp robotni vahshiyona oldinga va orqaga ketishiga olib keladi. Yaxshi Kp robotni biroz oldinga va orqaga harakatga keltiradi (yoki biroz tebranadi).
  3. Kp o'rnatilgandan so'ng, Kd ni sozlang. Yaxshi Kd qiymati robot deyarli barqaror bo'lgunga qadar tebranishlarni kamaytiradi. Bundan tashqari, to'g'ri Kd robotni itarsa ​​ham ushlab turadi.
  4. Nihoyat, Ki-ni o'rnating. Yoqilganda robot Kp va Kd o'rnatilgan bo'lsa ham tebranadi, lekin vaqt o'tishi bilan barqarorlashadi. To'g'ri Ki qiymati robotni barqarorlashtirish uchun zarur bo'lgan vaqtni qisqartiradi.

Robotning xatti-harakatlarini quyidagi videoda ko'rish mumkin:

O'z-o'zini muvozanatlash roboti uchun Arduino kodi

Robotimizni yaratish uchun bizga to'rtta tashqi kutubxona kerak edi. PID kutubxonasi P, I va D qiymatlarini hisoblashni soddalashtiradi LMotorController kutubxonasi L298N moduli bilan ikkita motorni boshqarish uchun ishlatiladi. I2Cdev kutubxonasi va MPU6050_6_Axis_MotionApps20 kutubxonasi MPU6050 maʼlumotlarini oʻqish uchun moʻljallangan. Siz ushbu omborda kodni, shu jumladan kutubxonalarni yuklab olishingiz mumkin.

#o'z ichiga oladi #o'z ichiga oladi #o'z ichiga "I2Cdev.h" #include "MPU6050_6Axis_MotionApps20.h" #agar I2CDEV_IMPLEMENTATION == I2CDEV_ARDUINO_WIRE #o'z ichiga "Wire.h" #endif #aniqlash MIN_ABS_SPEED 20 mPU; // MPU boshqaruvi/holati bool dmpReady = noto'g'ri; // agar DMP-ni ishga tushirish muvaffaqiyatli bo'lsa, rost belgilang uint8_t mpuIntStatus; // MPU uint8_t devStatus dan haqiqiy uzilish holati baytini ushlab turadi; // qurilmaning har bir operatsiyasidan keyin holatini qaytarish (0 = muvaffaqiyat, !0 = xato) uint16_t packetSize; // kutilayotgan DMP paket hajmi (standart 42 bayt) uint16_t fifoCount; // hozirda FIFO uint8_t fifoBufferdagi barcha baytlar soni; // FIFO saqlash buferi // orientation/motion vars Quaternion q; // quaternion konteyner VectorFloat tortishish kuchi; // tortishish vektori float ypr; //yaw/pitch/roll konteyneri va tortish vektori //PID double originalSetpoint = 173; ikki marta belgilangan nuqta = originalSetpoint; double moveAngleOffset = 0,1; ikki marta kirish, chiqish; //bu qiymatlarni mos keladigan qilib sozlang sizning o'zingizniki dizayn er-xotin Kp = 50; ikki barobar Kd = 1,4; ikki barobar Ki = 60; PID pid(&kirish, &chiqish, &to'langan nuqta, Kp, Ki, Kd, ​​DIRECT); er-xotin motorSpeedFactorLeft = 0,6; er-xotin motorSpeedFactorRight = 0,5; //MOTOR CONTROLLER int ENA = 5; int IN1 = 6; int IN2 = 7; int IN3 = 8; int IN4 = 9; int ENB = 10; LMotorController motorController (ENA, IN1, IN2, ENB, IN3, IN4, motorSpeedFactorLeft, motorSpeedFactorRight); volatile bool mpuInterrupt = noto'g'ri; // MPU uzilish pinining yuqori bo'lganligini ko'rsatadi void dmpDataReady() ( mpuInterrupt = true; ) void setup() ( // I2C avtobusiga qo'shilish (I2Cdev kutubxonasi buni avtomatik ravishda qilmaydi) #if I2CDEV_IMPLEMENTATION == I2CDEV_ARDUINO_WIRE Wire.begin( ); TWBR = 24; // 400kHz I2C (agar protsessor 8MHz bo'lsa) #elif I2CDEV_IMPLEMENTATION == I2CDEV_BUILTIN_FASTWIRE Fastwire::setup(400, bu yerda #endif mpu.initialize); , min sezgirlik uchun o'lchagan mpu.setXGyroOffset(220); mpu.setZAccelOffset(1788); agar u ishlaganiga ishonch hosil qiling (agar shunday bo'lsa 0 ni qaytaradi) (devStatus == 0) ( //); DMP-ni yoqing, endi u tayyor mpu.setDMPEnabled(to'g'ri); // Arduino uzilishni aniqlashni yoqingInterrupt(0 , dmpDataReady, RISING); mpuIntStatus = mpu.getIntStatus(); // DMP tayyor bayrog'imizni o'rnating. loop() funktsiyasi uni ishlatish ma'qul ekanligini biladi dmpReady = true; // keyinroq taqqoslash uchun kutilgan DMP paket hajmini oling packetSize = mpu.dmpGetFIFOPacketSize(); //PID-ni o'rnatish pid.SetMode(AVTOMATIK); pid.SetSampleTime(10); pid.SetOutputLimits(-255, 255); ) else ( // ERROR! // 1 = dastlabki xotira yuklanmadi // 2 = DMP konfiguratsiyasi yangilanishlari bajarilmadi // (agar u buzilib qolsa, odatda kod 1 boʻladi) Serial.print(F("DMP Initialization) muvaffaqiyatsiz (kod ")); Serial.print(devStatus); Serial.println(F()") ) ) void loop() ( // agar dasturlash muvaffaqiyatsiz bo'lsa, (!dmpReady ) hech narsa qilishga urinmang. qaytish; // (!mpuInterrupt && fifoCount.) MPU uzilishini yoki qo'shimcha paket(lar)ni kuting< packetSize) { //no mpu data - performing PID calculations and output to motors pid.Compute(); motorController.move(output, MIN_ABS_SPEED); } // reset interrupt flag and get INT_STATUS byte mpuInterrupt = false; mpuIntStatus = mpu.getIntStatus(); // get current FIFO count fifoCount = mpu.getFIFOCount(); // check for overflow (this should never happen unless our code is too inefficient) if ((mpuIntStatus & 0x10) || fifoCount == 1024) { // reset so we can continue cleanly mpu.resetFIFO(); Serial.println(F("FIFO overflow!")); // otherwise, check for DMP data ready interrupt (this should happen frequently) } else if (mpuIntStatus & 0x02) { // wait for correct available data length, should be a VERY short wait while (fifoCount < packetSize) fifoCount = mpu.getFIFOCount(); // read a packet from FIFO mpu.getFIFOBytes(fifoBuffer, packetSize); // track FIFO count here in case there is >1 ta paket mavjud // (bu uzilishni kutmasdan darhol ko'proq o'qish imkonini beradi) fifoCount -= packetSize; mpu.dmpGetQuaternion(&q, fifoBuffer); mpu.dmpGetGravity(&gravity, &q); mpu.dmpGetYawPitchRoll(ypr, &q, &gravitatsiya); kirish = ypr * 180/M_PI + 180; ))

Kp, Ki, Kd qiymatlari ishlashi yoki ishlamasligi mumkin. Agar ular bo'lmasa, yuqoridagi amallarni bajaring. Koddagi egilish 173 darajaga o'rnatilganligini unutmang. Agar xohlasangiz, bu qiymatni o'zgartirishingiz mumkin, lekin bu robotning egilishi kerak bo'lgan egilish burchagi ekanligini unutmang. Bundan tashqari, agar sizning motorlaringiz juda tez bo'lsa, siz motorSpeedFactorLeft va motorSpeedFactorRight qiymatlarini sozlashingiz mumkin.

Hozircha hammasi shu. Ko'rishguncha.

Bizga nima kerak? Boshlash uchun qorin bo'shlig'i mashqlar mashinasidan g'ildiraklarni olaylik. Vites qutisi 12 volt va 160 rpm. 15 000 milliamper soat uchun Powerbank. Boshqara olish uchun transport vositasi, ya'ni o'ngga yoki chapga buriling, tezlashtiring va sekinlashtiring, biz allaqachon uy qurilishi maysazorni ishlab chiqarishda foydalangan modullardan foydalanamiz. Shu tarzda siz vosita tezligini tartibga solishingiz mumkin. Shunga ko'ra, 2 modul, 2 dvigatel, 2 quvvat banki.

Ikki to'plam alohida ishlaydi. O'ng dvigatelga tezlikni qo'shamiz deylik, Segway chapga buriladi. Xuddi shu narsa, lekin o'ngga burilganda aks ettirilgan. Agar siz bir vaqtning o'zida ikkita motorga tezlikni qo'shsangiz, mahsulot tezlashadi.

Birinchidan, vites qutilarini o'rnatamiz. Buning uchun uni markazga qo'llang kontrplak plitasi, konturni kuzatib boring va chuqurchaga chiqish uchun kesgichdan foydalaning. Vites qutisi chap tomonga o'rnatilgani kabi, biz buni qarama-qarshi tomondan qilamiz.

Ushbu barlarning bir nechtasini kesib, ularni yon tomonlarga burama qilishingiz kerak. Bu kontrplak cho'kmasligi uchun kerak.
Biz g'ildiraklarni olib tashlaymiz va ularni o'qga qo'yamiz. Ko'rib turganingizdek, ular bir-biridan farq qiladi. Avval siz ikkita yog'och buta yasashingiz kerak. Biz uy qurilishidan foydalanamiz stanok yog'och ustida. Natijada ikkita yog'och blanka paydo bo'ldi.

Ish qismini joylashtiring. Teshik oching va ish qismini yopishtiring epoksi qatroni. (Muallif videoning oxirida tuzatish kiritdi, quyida o'qing).

Endi biz rulni yasaymiz. Buning uchun biz bir bo'lakdan foydalanamiz kanalizatsiya trubkasi. Biz simulyatordan tutqichni oldik. Biz kontrplakning yuqori qismida teshiklar qilamiz va quvur va tutqichni mahkamlaymiz. Segway rullari biroz egilgan bo'lishi kerak, shuning uchun biz qiyalikda kontrplakda teshik ochdik va plastik trubani kesib tashladik.

Barcha boshqaruv modullari rulga o'rnatiladi. Ruldadan vites qutilariga 8 dona simni cho'zishingiz kerak. Ularning yuqoridan chiqib ketishiga yo'l qo'ymaslik uchun birinchi navbatda trubkada teshik ochamiz va simlarni joylashtiramiz.

Va endi siz yana hamma narsani epoksi qatroni bilan yopishtirishingiz va 24 soat kutishingiz kerak. G'ildiraklar deformatsiyalangan bo'lib chiqdi, epoksi juda ishonchli material emas edi. Men vites qutilarini demontaj qildim, millarni olib tashladim va ularga iplarni kesib tashladim. Bundan tashqari, men yog'och butalarda teshik ochdim. Men metall burmalarni joylashtirdim va endi hammasi ancha ishonchli ko'rinadi. G'ildiraklar ham juda qattiq vidalanishi mumkin. Plastik quvur to'liq ishonchli ko'rinmadi, uni mustahkamlash uchun uning ichiga belkurak tutqichi kiritilgan.

Panelga 2 ta modul qo'yamiz. Rezistorlar uchun quvurda teshiklarni burishingiz kerak. Qolgan narsa tugmachalarni issiq elim yordamida yopishtirishdir. Simlarni modulga, vites qutilariga, Quvvat banklari. G'ildiraklarga burama.

Simlarni noto'g'ri ulashdan qo'rqqanlar uchun modullarda hamma narsa batafsil tavsiflangan.

Segwayda velosiped spidometri ham bo‘ladi. Uy qurilishi Segwayning sinov versiyasi tayyor. Keling, sinab ko'raylik.