Arduino - Balance - Balancing Robot - Hogyan készítsünk?: 6 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:43

Ebben az oktatóanyagban megtanuljuk, hogyan készítsünk egyensúlyozó Arduino robotot. Először nézze meg a fenti videó bemutatót.

1. lépés: Szükséges hardver

Arduino Board (Uno) -

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

DC 6V 210RPM kódoló hajtóműves motor készlet -

L298N motorvezérlő -

Kapcsoló gomb -

M3 hatlapú menetes távtartó csavaros anya készlet -

Akril Perspex lap -

3.7v 18650 újratölthető Li-ion+töltő-https://bit.ly/2LNZQcl

9 V -os akkumulátor -

Jumper vezetékek -

Forró ragasztópisztoly -

Arduino kezdő készlet és kellékek (opcionális): Arduino Board & SCM kellékek #01 -

Arduino Board & SCM kellékek #02 -

Arduino Basic Learning Starter Kit #01 -

Arduino Basic Learning Starter Kit #02 -

Arduino Basic Learning Starter Kit #03 -

Mega 2560 kezdő készlet oktatóanyaggal -

Érzékelő modul készlet Arduino #01 -hez -

Érzékelő modul készlet Arduino #02 -hez -

2. lépés: A robot összeszerelése

• Fúrjon három akrillap négy sarkát. (1. és 2. kép)
• Az egyes akrillemezek között körülbelül 8 kániméter / 3,15 hüvelyk lesz. (3. kép)
• A robot méretei (kb.) 15 cm x 10 cm x 20 cm. (4. kép)
• Az egyenáramú motor és a kerekek a robot közepére (középvonalára) kerülnek. (5. kép)
• Az L298N motorvezérlőt a robot első emeleti középső részébe (középvonalába) helyezik. (6. kép)
• Az Arduino táblát a robot második emeletén helyezik el.
• Az MPU6050 modul a robot legfelső emeletén lesz elhelyezve. (7. kép)

3. lépés: Kapcsolatok

Tesztelje az MPU6050 készüléket, és győződjön meg róla, hogy működik! Először csatlakoztassa az MPU6050 -et az Arduino -hoz, és tesztelje a kapcsolatot az alábbi oktatóanyag kódjaival. A daha -t meg kell jeleníteni a soros monitoron

Utasítható oktatóanyag - MPU6050 GY521 6 tengelyes gyorsulásmérő+giroszkóp

YouTube bemutató - MPU6050 GY521 6 tengelyes gyorsulásmérő + giroszkóp

Az L298N modul biztosítja az Arduino számára szükséges +5 V -ot mindaddig, amíg a bemeneti feszültsége +7 V vagy nagyobb. Azonban úgy döntöttem, hogy külön áramforrást használok a motorhoz

4. lépés: Hogyan működik az egyensúlyozás?

• A robot egyensúlyának megőrzése érdekében a motoroknak ellen kell állniuk a robot elesésével.
• Ez a művelet visszajelzést és javító elemet igényel.
• A visszacsatoló elem az MPU6050, amely mind a három tengelyen gyorsítást és forgást biztosít, amelyet az Arduino használ a robot aktuális orientációjának megismerésére.
• A helyes elem a motor és a kerék kombinációja.
• Az önegyensúlyozó robot lényegében fordított inga.
• Jobban kiegyensúlyozható, ha a tömegközéppont magasabb a keréktengelyekhez képest.
• Ezért helyeztem az akkumulátort a tetejére.
• A robot magasságát azonban az anyagok rendelkezésre állása alapján választották ki.

5. lépés: Forráskód és könyvtárak

A mérlegrobot számára kifejlesztett kód túl bonyolult. De nem kell aggódnia. Csak néhány adatot módosítunk.

Négy külső könyvtárra van szükségünk ahhoz, hogy az önkiegyenlítő robot működjön

• A PID könyvtár megkönnyíti a P, I és D értékek kiszámítását.
• Az LMotorController könyvtár a két motor meghajtására szolgál az L298N modullal.
• Az I2Cdev könyvtár és az MPU6050_6_Axis_MotionApps20 könyvtár az MPU6050 -ből származó adatok olvasására szolgál.

Letöltés Könyvtárak

PID -

LMotorController -

I2Cdev -

MPU6050 -

Szerezd meg a forráskódot -

Mi az a PID?

• A vezérléselméletben bizonyos változók (ebben az esetben a robot helyzete) stabil tartásához speciális vezérlőre van szükség, amelyet PID -nek hívnak.
• P az arányos, I az integrál és D a derivált. Ezen paraméterek mindegyikének van „nyeresége”, amelyet általában Kp, Ki és Kd -nek neveznek.
• A PID korrekciót biztosít a kívánt érték (vagy bemenet) és a tényleges érték (vagy kimenet) között. A bemenet és a kimenet közötti különbséget „hibának” nevezik.
• A PID szabályozó a kimenet folyamatos beállításával a hibát a lehető legkisebb értékre csökkenti.
• Arduino önegyensúlyozó robotunkban a bemenetet (ami a kívánt dőlésszög, fokokban) szoftver határozza meg.
• Az MPU6050 leolvassa a robot aktuális dőlését, és átadja azt a PID algoritmusnak, amely számításokat végez a motor vezérlésére és a robot függőleges helyzetben tartására.

A PID megköveteli, hogy a nyereség Kp, Ki és Kd értékeit optimális értékekre „hangolják”

Ehelyett manuálisan állítjuk be a PID értékeket

1. Kp, Ki és Kd legyen nulla.
2. Állítsa be a Kp értéket. A túl kevés Kp miatt a robot felborul (nincs elég korrekció). A túl sok Kp miatt a robot vadul ide -oda jár. Egy elég jó Kp hatására a robot kissé előre -hátra megy (vagy egy kicsit ingadozik).
3. A Kp beállítása után állítsa be a Kd értéket. Egy jó Kd érték csökkenti az oszcillációkat, amíg a robot majdnem stabil. Ezenkívül a megfelelő mennyiségű Kd még akkor is tartja a robotot, ha tolják.
4. Végül állítsa be a Ki értéket. A robot akkor is rezeg, ha be van kapcsolva, még akkor is, ha a Kp és a Kd be van állítva, de idővel stabilizálódik. A helyes Ki érték lerövidíti a robot stabilizálódásához szükséges időt.

Javaslat a jobb eredményekért

Javaslom, hogy hozzon létre hasonló robotkeretet a projektben felhasznált anyagok felhasználásával, hogy a Balance Robot forráskódja stabilan és hatékonyan működjön.

6. lépés: Támogatásért

• Feliratkozhatsz a YouTube csatornámra további oktatóanyagokért és projektekért.
• Továbbá előfizethet támogatásra. Köszönöm.

Látogassa meg YouTube -csatornámat -