Для проверки работоспособности кода, а так же возможного поиска проблем для их последующей отладки отлично походит Arduino Terminal . Важно правильно настроить усиление ПИД-регулятора, которое будет зависеть от параметров используемого двигателя.

После проведения настройки регулятора на контроллер подается питание, и датчики переходят в состояние ожидания. Затем нажимается кнопка старта, и включаются двигатели. Путем наклона Сегвея водитель управляет движением за счет работы алгоритма балансировки.

На видео ниже показана работа собранного устройства гироскутера:

Получайте на почту подборку новых самоделок. Никакого спама, только полезные идеи!

*Заполняя форму вы соглашаетесь на обработку персональных данных

Как сделать гироскутер своими руками в домашних условиях?

Если вы думаете, что гироскутер или мини-сигвей невозможно сделать дома своими руками и силами, то вы далеко заблуждаетесь. Как ни странно, в интернете есть много видео, где многие умельцы делают именно свой гироскутер. У некоторых он получается очень самодельный, но есть и те, кто смог по настоящему приблизиться к самой технологии создания и воспроизвести по настоящему интересную и качественную вещь. Так можно ли сделать гироскутер своими руками? Нам расскажет об этом Adrian Kundert — инженер и просто хороший человек.

Cамодельный гироскутер

Что такое гироскутер?

Как сделать гироскутер своими руками? Для того, чтобы понять как сделать самодельный гироскутер, нужно для начала понять — что такое гироскутер, из чего он состоит и что нужно для создания этого интересного средства передвижения. Гироскутер — это самосбалансированное средство передвижения, принцип работы которого стоит на системе гироскопических датчиков и внутренней технологии удержания баланса рабочей платформы. То есть когда мы включаем гироскутер, включается и система балансировки. Когда человек встает на гироскутер, начинается меняться положение платформы, эта информация считывается как раз гироскопическими датчиками.

Эти датчики считывают любое изменение положения относительно земной поверхности или точки от которой идет гравитационное воздействие. После считывания, информация подается на вспомогательные платы,  которые находятся по обе стороны платформы. Так как датчики и сами электродвигатели работают независимо друг от друга, то в дальнейшем нам понадобятся два электродвигателя. От вспомогательных плат, информация в обработанном виде уже идет в материнскую плату с микропроцессором. Там уже с необходимой точностью выполняется программа удержания баланса.

Гироскопические датички

То есть если платформа наклоняется вперед, примерно на несколько градусов, то двигателям подается сигнал на движение в обратное направление и платформа выравнивается. Также выполняется и наклон в другую сторону. Если же гироскутер наклоняется на больший градус, то программа сразу же понимает, что идет команда о движении вперед или назад электродвигателям. Если гироскутер наклоняется больше чем на 45 градусов, то двигатели и сам гироскутер отключается.

Гироскутер состоит, из корпуса, стальной или металлической основы, на который и будет крепится вся электроника. Дальше идет два электродвигателя с той мощностью, чтобы была возможность ездить под весом человека до 80-90кг. Дальше идет материнская плата с процессором и две вспомогательные платы, на которых как раз и стоят гироскопические датчики. И конечно же аккумулятор и два колеса с одинаковым диаметром. Как сделать гироскутер? Для решения этого вопроса, нам понадобится добыть определенные детали конструкции самого гироборда.

Двигатели с колесами

Что же нам понадобится?

Как сделать гироскутер своими руками? Первое и основное что понадобится, это два электрических двигателя, с мощностью способных перевозить вес взрослого человека. Средняя мощность у заводских моделей составляет 350 Ватт, поэтому постараемся найти двигатели такой мощности.

Дальше конечно же нужно найти два одинаковых колеса, примерно 10-12 дюймов. Лучше побольше, так как электроники у нас будет много. Чтобы проходимость была выше и расстояние между платформой и землей было на нужном уровне.

Два аккумулятора, свинцово-кислотных, нужно выбрать номинальную мощность как минимум 4400 мА/ч, а лучше больше. Так как мы будем делать не металлическую конструкцию, но она будет весить больше чем оригинальный мини-сигвей или гироскутер.

Производство и процесс

Как сделать гироскутер, мощный и чтобы он сам держал баланс при езде? Сначала нужно построить план, какое именно средство передвижения нам понадобится. Нам нужно сделать довольно мощное средство передвижения с большими колесами и большой проходимостью по разным дорогам. Минимальное значение беспрерывной езды должно составлять 1-1.5 часа. Мы потратим примерно около 500 евро. Поставим беспроводную систему управления нашему гироскутеру. Поставим считывающее устройство неполадок и ошибок, вся информация будет идти на SD-карту.

Схема гироскутера

На схеме выше можно все четко увидеть: электродвигатели, аккумуляторы и прочее. Для начала нужно выбрать именно тот микроконтроллер, который и будет осуществлять управление. Из всех представленных на рынке микроконтроллеров Arduino  мы с вами выберем UnoNano, и в качестве дополнительного чипа обработки информации будет выступать ATmega 328.

Но как сделать гироскутер безопасным? Два аккумулятора у нас будут подсоединены последовательно, так мы получим нужное напряжение. Для электродвигателей, как раз и понадобится сдвоенная мостовая схема. Будет поставлена кнопка готовности, по нажатию которой и будет поступать питание на двигатели. При отжимании этой кнопки, двигатели и сам гироскутер будет отключаться. Нужно это для осуществления безопасной езда самого водителя и нашего средства передвижения.

Сборка гироскутера

Микроконтроллер Arduino будет на скорости около 38400 БОД, использовать последовательную связь со схемой XBee. Мы будем использовать два гироскопических датчика InvenSense MPU 6050 на базе модулей GY-521. Они в свою очередь будут считывать информацию о положении платформы. Эти датчики достаточно точны для того, чтобы сделать мини-сигвей.  Эти датчики будут расположены на двух дополнительных вспомогательных платах, которые будут осуществлять первичную обработку.

Крепим двигатели

Мы будем использовать шину I2C, она имеет достаточную пропускную способность, чтобы быстро связывать с микроконтроллером Arduino. Гироскопический датчик имеющий адрес 0x68 имеет частоту обновления информации раз в 15 мс. Второй же датчик адресов 0x68  работает напрямую от микроконтроллера. У нас так же есть выключатель нагрузки, он переводит гироскутер в режим удержания баланса, тогда когда платформа находится в ровном положении. В этом режиме гироскутер остается на месте.

Крепим ручку

Три деревянные детали, на которых и будет располагаться наши колеса и электродвигатели. Рулевой столб, сделан из обычной деревянной палки он будет крепиться к передней части самого гироскутера. Тут можно взять любую палку, даже черенок от швабры. Нужно обязательно учесть тот факт, что аккумуляторы и другие схемы, будут производить давление на платформу и тем самым балансировка будет немного перенастроена, именно в ту часть, где будет больше давление.

Устанавливка гироскопического датчика

Двигатели же нужно равномерно распределить справа и слева по бокам платформы, а аккумулятор максимально посередине в специальной коробке. Крепим рулевой столб на обычные финты и присоединяем кнопку готовности к верхней части палки. То есть если что-то пошло не так и кнопка отжата, то гироскутер будет выключаться. В дальнейшем эту кнопку можно переделать в подножную часть или настроить на определенный наклон самой платформы, но мы пока делать этого не будем.

Устанавливаем на плату микроконтроллер

Внутренняя схема и спайка всех проводов, производится по той же схеме. Дальше нужно подключить два гироскопических датчика к нашему микроконтроллеру, по мостовой схеме с двигателем, по данной таблице.

Таблица настроек

Установка аккумуляторов

Датчики балансировки должны быть установлены параллельно земле или вдоль самой платформы, а вот  датчики поворота направо и налево должны быть установлены перпендикулярно гироскопическим датчикам.

Установка моста

Настройка датчиков

Дальше производим настройку микроконтроллера, загружаем исходный код. Дальше нужно проверить правильную взаимосвязь между гироскопическими датчиками и датчиками поворотов. Используйте программу Arduino Terminal по программированию и настройке гироскутера. Обязательно нужно настроить ПИД регулятор баланса. Дело в том, что вы можете выбрать двигатели с другой мощностью и характеристиками, для них настройка будет другой.

Программа Arduino Terminal

Есть несколько параметров в этой программе. Первый самый главный параметр, это параметр Kp, он отвечает за балансировку. Сначала увеличьте этот показатель, для того чтобы ввести гироскутер в нестабильный вид, а потом уменьшайте показатель до нужного параметра.

Следующий параметр, это параметр Ki он отвечает за ускорение гироскутера. При снижении угла наклона скорость уменьшает или увеличивается при обратном действии. и последний параметр, это параметр Kd, он возвращает саму платформу в ровное положение , а двигатели приводит в режим удержания. В этом режиме гироскутер просто стоит на месте.

Дальше вы включаете кнопку включения микроконтроллера Arduino и гироскутер переходит в режим ожидания. После того как вы встали на сам гироборд, вы встаете ногами на нажимную кнопку, так гироскутер переходит в режим «на месте». Включаются датчики балансировки и при изменении угла наклона, гироскутер едет вперед или назад.  При каких либо поломках, можно без проблем осуществить ремонт гироскутера своими руками.

Поделитесь интересным материалом с друзьями

Подпишитесь на наши новости

gyroscr.ru

Как сделать сегвей своими руками

Неужели такое сложное устройство, как сигвей, можно сделать самому? Оказывается, можно. Если приложить достаточно усердия и воспользоваться специальными знаниями. Что и сделал молодой инженер по имени Petter Forsberg, окончивший шведский технологический университет Чалмерса по специальности «Автоматизация и мехатроника».

Кроме знаний и умений, ему еще должны были понадобится немалые деньги, скажете вы. Да, деньги понадобились, но не много, около 300 евро, чтобы приобрести определенный набор деталей и оборудования. Результат его стараний — на этом видео:

Механика

Двигатели, колеса, цепи, шестерни и аккумуляторы были взяты от двух недорогих китайских электроскутеров. Двигатели позволяют обеспечить 24Вольт, 300Вт, 2750 оборотов в минуту.

Передача осуществляется от малой шестерни на моторе к большой шестерне на руле. Соотношение составляет примерно 6:1, такое высокое соотношение предпочтительнее, чтобы получить лучший крутящий момент и пониженную максимальную скорость. Передача на 12-дюймовом колесе была основана на механизме свободного хода, поэтому пришлось внести необходимые изменения, чтобы можно было водить колесо в обоих направлениях.

Основа платформы — неподвижная ось, на которой должны вращаться оба колеса. Ось крепится тремя алюминиевыми блоками, которые фиксируются с помощью 5мм установочных винтов.

Чтобы иметь возможность поворачивать при управлении сегвеем с помощью наклона рулевой колонки влево и вправо был выполнен чертеж необходимой детали в программе SolidWorks, после чего она была изготовлена на станке с ЧПУ. Программа для станка была написана с применением CAMBAM. Этот же метод был использован для производства коробки  для электроники и сборки блока экстренного торможения.

Руль будущего сегвея представляет из себя обычный велосипедный руль, трубка которого присоединена к 25 мм стальной полой трубе. Чтобы сохранять положение рулевой колонки по центру и создать некоторое усилие для обратной связи были задействованы две стальные пружины. На руле также предусмотрена аварийная кнопка, которая подключена к стандартному реле от автомобиля и может снизить мощность двигателя.

Для питания используются два свинцовых аккумулятора 12V 12Ah, которые применяются для моторов на 24V.

Электроника

Все печатные платы были изготовлены специально для этой разработки. Главная плата берет на себя вычисления, собирает данные от датчиков, таких как гироскоп (ADXRS614), акселерометр (ADXL203) и подстроечный потенциометр, на основании чего способна определить в каком направлении вы хотите повернуть.

Основной процессор AVR ATmega168. Соединение с ноутбуком производится по Bluetooth с использованием RN-41. Два H-моста преобразуют сигналы управления от основной платы на усилие для двигателей. Каждый H-мост имеет ATmega168, связь между платами осуществляется через UART. Вся электроника работает на отдельной батарее (LiPo 7.4V 900mAh).

Чтобы иметь простой доступ к зарядке аккумуляторов, для программирования основной платы, изменения параметров контура управления была сделана небольшая коробка с необходимыми разъемами, переключателем питания электроники и подстроечного потенциометра на верхней стороне.

Программное обеспечение

Программное обеспечение микроконтроллера в основном состоит из фильтра для гироскопа и акселерометра и цикла PD управления. Для теста были взяты два фильтра: Kalman и Complemenatry. Оказалось, что производительность их была очень похожа, но для Complemenatry фильтра требуется меньше вычислений, поэтому именно он был выбран для использования. Также были написаны приложения на Java, чтобы можно было видеть все значения датчиков и сигналов управления, состояния батареи и т.д.

Техническая сторона создания сегвея своими руками на этом видео:

www.segwayvld.ru

Как сделать сегвей своими руками

В этом видео уроке показано, как изготовить самодельный сигвей, как оказалось, его можно сделать своими руками. Это предварительная модель, которая делается без гироскопа и Ардуино, поэтому необходимо ее доработать, что автор и собирается сделать на одном из этапов. Еще очень интересная модель электросамоката тут.

Сегвей своими руками

Что нам понадобится? Для начала – колеса, возьмем от тренажера для пресса. Редуктор на 12 вольт и на 160 оборотов в минуту. Powerbank на 15000 миллиампер часов. Чтобы можно было управлять транспортным средством, то есть поворачивать направо или налево, ускоряться и замедляться, будем использовать модули, которые уже использовали при изготовления самодельной газонокосилки. Так можно будет регулировать обороты двигателя. Соответственно, 2 модуля, 2 двигателя, 2 повербанка.

Два комплекта работают по отдельности. Положим, добавляем оборотов правому двигателю, сигвей будет поворачивать налево. Тоже самое, но зеркально, при повороте направо. Если добавить оборотов одновременно двум моторам, средство будет ускоряться.

Сначала установим редукторы. Для этого прикладываем по центру на фанерном листе, обводим контур и фрезой делаем углубление. Точно так же, как был прикреплен редуктор с левой стороны, делаем с противоположной.

Нужно вырезать несколько таких брусков и прикрутить по бокам. Это нужно, чтобы фанера не провисала.
Снимаем колеса и ставим на ось. Как вы может видеть, они отличаются друг от друга. Нужно изготовить предварительно две деревянные втулки. Будем использовать самодельный токарный станок по дереву. Получились две деревянные заготовки.

Вставляем заготовку. Сверлим отверстие и приклеиваем заготовку эпоксидной смолой. (Автор в конце ролика сделал поправку, читайте ниже).

Теперь будем изготавливать руль. Для этого будем использовать кусок канализационной трубы. От тренажера мы взяли рукоять. В верхней части фанеры проделаем отверстия, закрепим трубу и рукоять. У сегвея руль должен быть слегка под уклоном, поэтому проделали в фанере отверстие под уклоном и подрезали пластиковую трубу.

Все модули управления будут установлены на руле. Нужно протянуть 8 кусков проводов от руля к редукторам. Чтобы сверху они не торчали, предварительно делаем сквозное отверстие в трубе и просовываем провода.

И теперь снова нужно все проклеить эпоксидной смолой и подождать 24 часа. Колеса как оказалось, деформировались, эпоксидка оказалась не очень надежным материалом. Разобрал редукторы, снял валы и на них нарезал резьбу. Также просверлил отверстия в деревянных втулках. Вставил металлические втулки и теперь это все выглядит намного надежнее. Колеса также можно будет вкручивать очень крепко. Пластиковая труба показалась не совсем надежной, внутрь нее вставлен для укрепления черенок от лопаты.

Ставим 2 модуля в панель. Нужно просверлить дырки в трубе под резисторы. Остается приклеить кнопки с помощью термоклея. Провести провода к модулю, редукторам, Power банкам. Прикрутить колеса.

Для тех, кто опасается неправильно подключить провода, на модулях все детально расписано.

Сигвей будет также иметь спидометр для велосипеда. Тестовый вариант самодельного сигвея готов. Давайте его протестируем.

izobreteniya.net

Сегвей своими руками

Перевел Creator для mozgochiny.ru

Привет всем мозгочинам! В моем новом мозгопроекте я буду создавать своими руками самобалансирующееся транспортное средство или «Сегвей». Для данного проекта нужны базовые знания в электронике и умение работать вручную. Все механические компоненты можно приобрести в сети Интернет или в местном магазине.

СЕГВЕЙ состоит из платформы, на которой стоят в вертикальном положении, и двух боковых электродвигателей, приводимых в действие с помощью аккумуляторов. Алгоритм контроллера управления обеспечивает устойчивое положение. Перемещение сегвея контролируется водителем путем наклона его туловища, и ручкой для выбора направления движения влево/вправо. Поэтому вам понадобятся дополнительные компоненты, такие как контроллер, привод двигателя и датчик ускорения/гироскоп. Механическая конструкция изготовлена из дерева, поскольку оно имеет легкий вес, электрически изолировано и легко поддается обработке. Теперь приступим к изготовлению сегвея!

Шаг 1: Основные характеристики проекта

В настоящем проекте требуется изготовить устройство со следующими характеристиками:

— Достаточная мощность и устойчивость для езды по улице, и даже по гравийной дорожке;
— 1 час непрерывной работы
— Общая стоимость до 500€ евро
— Возможность беспроводного управления
— Запись данных на SD-карту для выявления поломок

Шаг 2: Проектирование системы

На прилагаемой диаграмме показана электрическая схема сегвея и привода двигателя. В качестве микроконтроллера Arduino можно выбрать Uno, Nano или ATmega 328 как отдельный чип. Аккумуляторы подключены последовательно, чтобы получить напряжение 24 В, необходимое для питания сдвоенной мостовой схемы управления для двигателей. Питание подается, пока водитель удерживает нажатой кнопку «ready». Для аварийного останова отпустите данную кнопку. При этом снимается питание с двигателей. Arduino использует последовательную связь в «пакетном» режиме на скорости 38 400 бод с мостовой схемой управления и беспроводным модулем XBee. Параметры наклона и управления измеряются с помощью датчика ускорения/гироскопа InvenSense MPU-6050 на модуле “GY-521”, располагаемого на 2 отдельных платах расширения. Связь с микроконтроллером Arduino происходит по шине I2C. Датчик наклона (адрес 0x68) запрограммирован на выполнение опроса каждые 20 мс и обеспечивает прерывание микроконтроллера Arduino. Второй датчик (адрес 0x69) «подтянут» к Arduino. Концевой выключатель нагрузки определяет, когда водитель становится на платформу, чтобы активировать алгоритм балансировки СЕГВЕЯ.

Шаг 3: Конструкция каркаса

Колеса и двигатели с зубчатой передачей прикрепляются винтами на трех деревянных деталях, собранных в U-образной форме. Ручка представляет собой деревянную палку, удерживаемую болтом в передней деревянной детали. Важно, чтобы распределение веса СЕГВЕЯ происходило равномерно при вертикальном положении, которое является положением проезда. Поэтому необходимо учесть тяжелые компоненты, такие как аккумуляторы. В противном случае алгоритм балансировки может быть затруднительным.

В нашем случае аккумуляторы располагаются в задней части деревянной коробки для компенсации веса двигателя, располагаемого в центре. В промежутке между ними располагаются остальные электронные компоненты.
К ручке изолентой прикреплена нажимная кнопка готовности движения “rider ready”.

Шаг 4: Электрическая схема

Проводка в деревянной коробке расположена в соответствии со схемой. Подключите выводы микроконтроллера Arduino к датчикам, мостовой схеме управления и двигателям в соответствии с представленной таблицей.

Датчик наклона установлен горизонтально вдоль оси х, а датчик управления вертикально вдоль оси у.

Шаг 5: Тестирование и настройка

Примите во внимание, что двигатели должны иметь достаточную мощность. Проверьте устройство в широкой и безопасной зоне, чтобы избежать получения травм или повреждений. Рекомендуется надевать защитные щитки и шлем.

Выполните пошаговую процедуру. Начните с программирования микроконтроллера Arduino (загрузите исходный код), далее проверьте связь с датчиками и мостовой схемой управления.

Arduino Terminal может использоваться для отладки программного кода и проверки работоспособности. Например, нужно настроить усиление ПИД-регулятора, поскольку оно зависит от механических и электрических параметров двигателя.

Усиление настраивается по данной процедуре:
1. Параметр Kp предназначен для балансировки. Увеличивайте Kp, пока балансировка станет нестабильной, Ki и Kp остаются 0. Незначительно снизьте Kp для получения устойчивого состояния.
2. Параметр Ki предназначен для ускорения/снижения ускорения при наклоне. Увеличьте Ki для получения правильного ускорения, чтобы избежать падения при наклоне вперед, Kp остается 0. Теперь балансировка должна стать стабильной.
3. Параметр Kd используется для компенсации включения и возврата к устойчивому положению.

В программе Terminal, вы можете выполнять различные команды «?».
? – Помощь при выборе команд
p,i,d [целочисленное значение] — Установите/Получите усиление ПИД-регулятора, значение от 0 до 255
r [целочисленное значение] – принудительное увеличение скорости двигателя, значение от -127 до 127
v – версия программного обеспечения
С помощью команды «p» вы получаете доступ к параметру Kp. Команда «p 10» позволяет установить Kp до значения 10.

После подачи питания на Arduino выполняется инициализация датчиков и переход в состояние ожидания. При нажатии нажимной кнопки происходит передача управляющего сигнала в контроллер СЕГВЕЯ, находящегося в вертикальном положении, который готов для активации двигателей для перемещения вперед или назад в зависимости от первоначального положения. С этого момента кнопку нужно держать нажатой постоянно, в противном случае двигатели выключатся, и контроллер перейдет в состояние ожидания. После достижения вертикального положения, контроллер ожидает сигнал концевого выключателя нагрузки “Водитель на месте”, который обычно нажимают ногой, когда водитель находится на платформе. После этого запускается алгоритм балансировки и происходит активация двигателей вперед или назад для того, чтобы остаться в вертикальном положении. Наклон вперед создает поступательное движение вперед и наоборот. Нахождение в наклоненном положении приводит к ускорению движения. Наклон в противоположном направлении приводит к снижению скорости. Для перемещения влево и вправо используйте ручку.

Шаг 6: Демо

Смотрите ниже видео готового устройства и спасибо за внимание!

(A-z Source)

About Creator

mozgochiny.ru

СЕГВЕЙ СВОИМИ РУКАМИ НА ARDUINO

Приветствуем!

Более 3х лет назад я начал создание с домашнего Сегвея (segway). Хотя он все еще не совсем закончен (мне нужно заменить 250Вт Мотор на модель 500Вт), мои дети уже могут ездить на нём.

Шаг 1: Что потребуется.

1. Колеса В моем случае я использую размер шин 12 1/2 х 2.75 , обычно используемых для мини мотациклов по грязи — Ebay или Aliexpress

2. Батарея батареи: я использую два 12V / 12Ah свинцовых аккумуляторов, чтобы получить 24V для двигателей Вы можете использовать литиевые батареи 18650 Lithium-ion Battery Pack 12.6V 12000mAh

3. Двигатели: В настоящий момент две шутки по 24 В / 250 Вт, но я рекомендую использовать двигатели мощностью 500 Вт 500W24V/36V/48V UNITEMOTOR

4. Что бы собрать ось, я обратился к местному сварщику, который использовал некоторые из моих запчастей для велосипеда.

5. Драйверы двигателя — https://www.dimensionengineering.com/products/sabertooth3x60

6. Гироскоп + Акселерометр — MPU-6050

Шаг 2: Драйвер Мотора.

Сначала я попробовал собрать самодельный полноприводный мост. Чтобы управлять им, я использовал аналоговый выход (pwm) Ардуино. Но это вариант мне не удалось реализовать. Поэтому я купил готовый продукт, 2x60A Motor Driver от sabertooth!

Arduino способен связываться с драйвером с помощью упрощенного серийного кода.

Sabertooth3x60.pdf

Sabertooth 60A ArduinoLibrary

Шаг 3: Определение угла.

Для определения текущего угла я сначала использовал отдельный акселерометр (ADXL335) и гироскоп (LY530AL). На прошлой неделе я изменил комплектацию, и две платы были заменены на MPU6050.sensor, который объединяет эти два элемента.

Преимущество гироскопа заключается в том, что ускорения не влияют на измерения. Недостатком является то, что гироскоп имеет смещение, и через некоторое время угол поднимается все выше и выше.

Преимущество акселерометра заключается в том, что он не показывает никакого смещения, такого как гироскоп. Но на это влияют ускорения, которые меняют Вывод.

Фильтр объединяет оба значения, поэтому рассчитанный угол близок к реальному значению. Этот фильтр может быть простым дополнительным фильтром (например, на рисунке) или более сложным калмановским фильтром. Ввод калмановского фильтра — это фактический угол, измеренный акселерометром, угловая скорость, измеренная гироскопом, и временной интервал между двумя измерениями. С помощью этих параметров калман-фильтр способен вычислять угол, который следует за гироскопом во время резких ускорений, а во времена плавных ускорений он приближается к значению акселерометра. На картинке Вы видите смещение гироскопа и хорошкю работу фильтра.

Шаг 4: ПИД-контроллер.

Сегвей пытается добиться угла в 0 °. Если угол положительный, сегвей тормозит или ускоряется назад. Если это отрицательно, Сегвей ускоряется вперед.

Но какой сигнал должны получить двигатели? Это задача для ПИД-Контроллера.

Пропорциональная-часть (proportional-part): угол должен быть 0 °. Таким образом, чем больше угол, тем выше скорость двигателей.

Математически вы можете написать:

angle_error = angle_should — angle_is  (ошибка_угла = угол_должен – угол_есть)

p-Motor-value = k_p * angle_error

Интегральная-часть (integral-part): когда текущий угол не равен нулю, контроллер пытается снова получить сегейв. Но этот подход не должен быть медленным, и чем меньше значения угла, тем медленнее изменения. Поэтому контроллер позволяет использовать более быстрый подход с недостатком, что движение не останавливается на 0 ° и идет немного к другой стороне. Такое поведение гарантируется интегральной частью. Все углы добавляются (интегрированы), и этот интеграл со временем должен быть нулевым. Поэтому, если угол равен f.e. положительный на некоторое время, Контроллер пытается получить seqway в отрицательную область. Это гарантирует более быстрый подход …

Математически вы можете написать:

error_sum_new = error_sum_old + error

i-motor-value = k_i * (error_sum_new)

error_sum_old = error_sum_new

Производная часть (derivative-part): не только текущий угол. Позвольте мне объяснить: если угол равен f.e. 10 °, и это не сильно изменится. Но если угол 10 ° и он изменяется очень быстро (высокая производная), то двигатели должны это очень быстро исправлять .

Математически вы можете написать:

d-motor-value = k_d * angular

Speed Finally you get: motor-value = p-motor-value + i-motor-value + d-motor-value

Шаг 5: Финал.

Теперь пришло время испытать сегвей. Чтобы двигаться не только прямо, вам нужно установить две кнопки. Когда вы нажимаете f.e. правый, левый двигатель увеличивает скорость, а правый двигатель замедляется. Чтобы обеспечить плавные переходы, добавленное и вычитаемое значение начинается с нуля и увеличивается шаг за шагом (+0,5 за каждый цикл), пока он не достигнет максимального значения (т. Е. 30).

Чтобы испытать свой собственный segway, я прикрепил простую программу для Вас. Удачи.

https://github.com/robotoss/ARDUINO-SEGWAY/blob/master/FXLSYHKIW6PNEU6.ino

Источник

robotos.in

Сегвей своими руками. Сигвей своими руками Как сделать сигвей своими руками

Неужели такое сложное устройство, как сигвей, можно сделать самому? Оказывается, можно. Если приложить достаточно усердия и воспользоваться специальными знаниями. Что и сделал молодой инженер по имени Petter Forsberg, окончивший шведский технологический университет Чалмерса по специальности «Автоматизация и мехатроника».

Кроме знаний и умений, ему еще должны были понадобится немалые деньги, скажете вы. Да, деньги понадобились, но не много, около 300 евро, чтобы приобрести определенный набор деталей и оборудования. Результат его стараний — на этом видео:

Механика

Двигатели, колеса, цепи, шестерни и аккумуляторы были взяты от двух недорогих китайских электроскутеров. Двигатели позволяют обеспечить 24Вольт, 300Вт, 2750 оборотов в минуту.

Передача осуществляется от малой шестерни на моторе к большой шестерне на руле. Соотношение составляет примерно 6:1, такое высокое соотношение предпочтительнее, чтобы получить лучший крутящий момент и пониженную максимальную скорость. Передача на 12-дюймовом колесе была основана на механизме свободного хода, поэтому пришлось внести необходимые изменения, чтобы можно было водить колесо в обоих направлениях.

Основа платформы — неподвижная ось, на которой должны вращаться оба колеса. Ось крепится тремя алюминиевыми блоками, которые фиксируются с помощью 5мм установочных винтов.

Чтобы иметь возможность поворачивать при управлении сегвеем с помощью наклона рулевой колонки влево и вправо был выполнен чертеж необходимой детали в программе SolidWorks, после чего она была изготовлена на станке с ЧПУ. Программа для станка была написана с применением CAMBAM. Этот же метод был использован для производства коробки для электроники и сборки блока экстренного торможения.

Руль будущего сегвея представляет из себя обычный велосипедный руль, трубка которого присоединена к 25 мм стальной полой трубе. Чтобы сохранять положение рулевой колонки по центру и создать некоторое усилие для обратной связи были задействованы две стальные пружины. На руле также предусмотрена аварийная кнопка, которая подключена к стандартному реле от автомобиля и может снизить мощность двигателя.

Для питания используются два свинцовых аккумулятора 12V 12Ah, которые применяются для моторов на 24V.

Электроника

Все печатные платы были изготовлены специально для этой разработки. Главная плата берет на себя вычисления, собирает данные от датчиков, таких как гироскоп (ADXRS614), акселерометр (ADXL203) и подстроечный потенциометр, на основании чего способна определить в каком направлении вы хотите повернуть.

Основной процессор AVR ATmega168. Соединение с ноутбуком производится по Bluetooth с использованием RN-41. Два H-моста преобразуют сигналы управления от основной платы на усилие для двигателей. Каждый H-мост имеет ATmega168, связь между платами осуществляется через UART. Вся электроника работает на отдельной батарее (LiPo 7.4V 900mAh).

Чтобы иметь простой доступ к зарядке аккумуляторов, для программирования основной платы, изменения параметров контура управления была сделана небольшая коробка с необходимыми разъемами, переключателем питания электроники и подстроечного потенциометра на верхней стороне.

Программное обеспечение

Программное обеспечение микроконтроллера в основном состоит из фильтра для гир

pavshcollege.ru