Arduino - Ravnotežje - Robot za uravnoteženje - Kako narediti?: 6 korakov (s slikami)

2025 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2025-01-23 15:09

V tej vadnici se bomo naučili, kako narediti Arduino uravnotežnega (ravnotežnega) robota, ki se uravnovesi. Najprej si lahko ogledate zgornjo video vadnico.

1. korak: Potrebna strojna oprema

Arduino Board (Uno) -

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

Komplet motorjev dajalnika dajalnika DC 6V 210RPM -

Gonilnik motorja L298N -

Gumb za preklop -

Komplet vijačnih matic s šestkotnimi navoji M3 -

Akrilni list Perspex -

3.7v 18650 Li-ion+polnilnik za ponovno polnjenje-https://bit.ly/2LNZQcl

9V baterija -

Mostične žice -

Pištola za vroče lepilo -

Začetni komplet in potrošni material Arduino (izbirno): Arduino Board & SCM Supplies #01 -

Arduino Board & SCM Supplies #02 -

Začetni komplet za osnovno učenje Arduino #01 -

Začetni komplet za osnovno učenje Arduino #02 -

Začetni komplet za osnovno učenje Arduino #03 -

Začetni komplet Mega 2560 z vadnico -

Komplet senzorskih modulov za Arduino #01 -

Komplet senzorskih modulov za Arduino #02 -

2. korak: Montaža robota

• Izvrtajte štiri vogale 3 akrilnih listov. (Slika 1 in 2)
• Med vsakim akrilnim listom bo približno 8 kantimetrov / 3,15 palca. (Slika 3)
• Dimenzije robota (pribl.) 15 cm x 10 cm x 20 cm. (Slika 4)
• Enosmerni motor in kolesa bodo nameščeni na sredino (sredino) robota. (Slika 5)
• L298N Motor Driver bo nameščen v prvem nadstropju (srednja črta) robota. (Slika 6)
• Arduino plošča bo postavljena v drugo nadstropje robota.
• Modul MPU6050 bo nameščen v zgornjem nadstropju robota. (Slika 7)

3. korak: Povezave

Preizkusite MPU6050 in se prepričajte, da deluje! Najprej priključite MPU6050 na Arduino in preizkusite povezavo s kodami v spodnji vadnici. Daha mora biti prikazana na serijskem monitorju

Navodila za uporabo - MPU6050 GY521 6 -osni merilnik pospeška+žiroskop

YouTube Vadnica - MPU6050 GY521 6 -osni merilnik pospeška + žiroskop

Modul L298N lahko zagotovi +5V, ki jih potrebuje Arduino, če je njegova vhodna napetost +7 V ali več. Vendar sem se odločil za ločen vir energije za motor

4. korak: Kako deluje uravnoteženje?

• Da bi bil robot uravnotežen, morajo motorji preprečiti padec robota.
• To dejanje zahteva povratne informacije in popravni element.
• Povratni element je MPU6050, ki daje pospešek in vrtenje v vseh treh osh, ki jih Arduino uporablja za poznavanje trenutne orientacije robota.
• Popravljalni element je kombinacija motorja in kolesa.
• Rob za samo uravnoteženje je v bistvu obrnjeno nihalo.
• Bolje ga je uravnotežiti, če je središče mase višje glede na osi koles.
• Zato sem baterijo postavil na vrh.
• Višina robota pa je bila izbrana glede na razpoložljivost materialov.

5. korak: Izvorna koda in knjižnice

Koda, razvita za robota za ravnotežje, je preveč zapletena. Ni pa treba skrbeti. Spremenili bomo le nekatere podatke.

Za delo samoravnotežnega robota potrebujemo štiri zunanje knjižnice

• Knjižnica PID olajša izračun vrednosti P, I in D.
• Knjižnica LMotorController se uporablja za pogon dveh motorjev z modulom L298N.
• Knjižnica I2Cdev in knjižnica MPU6050_6_Axis_MotionApps20 sta namenjeni branju podatkov iz MPU6050.

Prenesite knjižnice

PID -

LMotorController -

I2Cdev -

MPU6050 -

Pridobite izvorno kodo -

Kaj je PID?

• V teoriji krmiljenja za ohranjanje stabilnosti neke spremenljivke (v tem primeru položaja robota) potreben poseben krmilnik, imenovan PID.
• P za sorazmerno, I za integral in D za izpeljanko. Vsak od teh parametrov ima "dobičke", ki se običajno imenujejo Kp, Ki in Kd.
• PID zagotavlja popravek med želeno vrednostjo (ali vnosom) in dejansko vrednostjo (ali izhodom). Razlika med vhodom in izhodom se imenuje "napaka".
• PID krmilnik zmanjša napako na najmanjšo možno vrednost z nenehnim prilagajanjem izhoda.
• V našem robotu za samo uravnoteženje Arduino je vnos (kar je želeni nagib v stopinjah) nastavljen s programsko opremo.
• MPU6050 bere trenutni nagib robota in ga posreduje algoritmu PID, ki izvaja izračune za nadzor motorja in ohranjanje robota v pokončnem položaju.

PID zahteva, da se dobički Kp, Ki in Kd vrednosti "prilagodijo" optimalnim vrednostim

Namesto tega bomo ročno prilagodili vrednosti PID

1. Naj bodo Kp, Ki in Kd enaki nič.
2. Prilagodite Kp. Zaradi premajhnega Kp bo robot padel (premalo popravka). Zaradi preveč Kp bo robot divjal naprej in nazaj. Dovolj dober Kp bo naredil robota, da se rahlo premika naprej (ali rahlo niha).
3. Ko je Kp nastavljen, prilagodite Kd. Dobra vrednost Kd bo zmanjšala nihanja, dokler robot ni skoraj stabilen. Prav tako bo prava količina Kd ohranila robota, tudi če ga pritisnete.
4. Nazadnje nastavite Ki. Robot bo ob vklopu nihal, tudi če sta nastavljeni Kp in Kd, vendar se bo sčasoma stabiliziral. Pravilna vrednost Ki bo skrajšala čas, potreben za stabilizacijo robota.

Predlogi za boljše rezultate

Priporočam, da ustvarite podoben okvir robota z materiali, uporabljenimi v tem projektu, da bo izvorna koda za Balance Robota delovala stabilno in učinkovito.

6. korak: Za podporo

• Za več vaj in projektov se lahko naročite na moj kanal YouTube.
• Prav tako se lahko naročite na podporo. Hvala vam.

Obiščite moj YouTube kanal -