Arduino - Bilanci - Roboti i balancimit - Si të bëni?: 6 hapa (me fotografi)

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:26

Në këtë tutorial ne do të mësojmë se si të bëjmë Arduino balancues (balancues) robot që balancon vetveten. Së pari mund të shikoni videon mësimore më sipër.

Hapi 1: Hardueri i kërkuar

Bordi Arduino (Uno) -

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

Set i motorit të ingranazheve DC 6V 210RPM -

Drejtuesi i motorit L298N -

Butoni i ndërrimit -

M3 Hex Threaded Spacer Screw Nut Set -

Fletë Akrilike Perspex -

3.7v 18650 Li-ion+Ngarkues i rimbushshëm-https://bit.ly/2LNZQcl

Bateri 9V -

Telat Jumper -

Armë me ngjitës të nxehtë -

Komplet Arduino Starter dhe Furnizime (Opsionale): Arduino Board & SCM Supplies #01 -

Bordi Arduino & Furnizimet SCM #02 -

Arduino Basic Learning Starter Kit #01 -

Arduino Basic Learning Starter Kit #02 -

Arduino Basic Learning Starter Kit #03 -

Mega 2560 Kit Starter me Tutorial -

Kompleti i modulit të sensorit për Arduino #01 -

Kompleti i modulit të sensorit për Arduino #02 -

Hapi 2: Montimi i Robotit

• Stërvitni katër qoshe me 3 fletë akrilike. (Imazhi 1 dhe 2)
• Midis secilës fletë akrilike do të jetë rreth 8 cantimetra / 3.15 inç. (Imazhi 3)
• Dimensionet e robotit (përafërsisht) 15cm x 10 cm x 20cm. (Imazhi 4)
• Motori DC dhe rrotat do të vendosen në qendër (vija e mesme) e robotit. (Imazhi 5)
• L298N Motor Driver do të vendoset në qendrën e katit të parë (vija e mesme) e robotit. (Imazhi 6)
• Bordi Arduino do të vendoset në katin e dytë të robotit.
• Moduli MPU6050 do të vendoset në katin e fundit të robotit. (Imazhi 7)

Hapi 3: Lidhjet

Provoni MPU6050 dhe sigurohuni që funksionon! Lidhni së pari MPU6050 me Arduino dhe provoni lidhjen duke përdorur kodet në mësimin e mëposhtëm. Dahja duhet të shfaqet në monitorin serik

Udhëzues Instructables - MPU6050 GY521 6 Axis Accelerometer+Gyro

Udhëzues YouTube - MPU6050 GY521 6 Akse Accelerometer + Gyro

Moduli L298N mund të sigurojë +5V të nevojshme nga Arduino për sa kohë që tensioni i tij i hyrjes është +7 V ose më i madh. Sidoqoftë, unë zgjodha të kisha burim energjie të veçantë për motorin

Hapi 4: Si funksionon balancimi?

• Për ta mbajtur robotin të balancuar, motorët duhet të kundërshtojnë rënien e robotit.
• Ky veprim kërkon një reagim dhe një element korrigjues.
• Elementi i reagimit është MPU6050, i cili jep përshpejtimin dhe rrotullimin në të tre boshtet që përdoret nga Arduino për të njohur orientimin aktual të robotit.
• Elementi korrigjues është kombinimi i motorit dhe rrotave.
• Roboti vetë-balancues është në thelb një lavjerrës i përmbysur.
• Mund të balancohet më mirë nëse qendra e masës është më e lartë në krahasim me boshtet e rrotave.
• Kjo është arsyeja pse unë kam vendosur baterinë në krye.
• Lartësia e robotit, megjithatë, u zgjodh bazuar në disponueshmërinë e materialeve.

Hapi 5: Kodi Burimor dhe Bibliotekat

Kodi i zhvilluar për robotin e balancës është shumë i komplikuar. Por nuk ka nevojë të shqetësoheni. Ne do të ndryshojmë vetëm disa të dhëna.

Ne kemi nevojë për katër biblioteka të jashtme për ta bërë robotin vetë-balancues të funksionojë

• Biblioteka PID e bën të lehtë llogaritjen e vlerave P, I dhe D.
• Biblioteka LMotorController përdoret për drejtimin e dy motorëve me modulin L298N.
• Biblioteka I2Cdev dhe biblioteka MPU6050_6_Axis_MotionApps20 janë për leximin e të dhënave nga MPU6050.

Shkarkoni Bibliotekat

PID -

LMotorController -

I2Cdev -

MPU6050 -

Merrni Kodin Burimor -

Çfarë është PID?

• Në teorinë e kontrollit, mbajtja e një ndryshoreje (në këtë rast, pozicioni i robotit) ka nevojë për një kontrollues special të quajtur PID.
• P për proporcional, I për integral, dhe D për derivat. Secili prej këtyre parametrave ka "përfitime" të quajtura normalisht Kp, Ki dhe Kd.
• PID siguron korrigjim midis vlerës së dëshiruar (ose hyrjes) dhe vlerës aktuale (ose daljes). Dallimi midis hyrjes dhe daljes quhet "gabim".
• Kontrolluesi PID zvogëlon gabimin në vlerën më të vogël të mundshme duke rregulluar vazhdimisht daljen.
• Në robotin tonë vetë-balancues Arduino, hyrja (e cila është pjerrësia e dëshiruar, në gradë) vendoset nga softueri.
• MPU6050 lexon pjerrësinë aktuale të robotit dhe e ushqen atë me algoritmin PID i cili kryen llogaritjet për të kontrolluar motorin dhe për ta mbajtur robotin në pozicion të drejtë.

PID kërkon që fitimet e vlerave Kp, Ki dhe Kd të "akordohen" në vlerat optimale

Ne do t'i rregullojmë vlerat PID me dorë

1. Bëni Kp, Ki dhe Kd të barabartë me zero.
2. Rregulloni Kp. Shumë pak Kp do ta bëjë robotin të bjerë përmbys (nuk ka korrigjim të mjaftueshëm). Shumë Kp do ta bëjë robotin të shkojë andej këndej. Një Kp mjaft e mirë do ta bëjë robotin të shkojë pak para dhe mbrapa (ose të lëkundet pak).
3. Pasi të vendoset Kp, rregulloni Kd. Një vlerë e mirë Kd do të pakësojë lëkundjet derisa roboti të jetë pothuajse i qëndrueshëm. Gjithashtu, sasia e duhur e Kd do ta mbajë robotin në këmbë edhe nëse shtyhet.
4. Së fundmi, vendosni Ki. Roboti do të luhatet kur ndizet edhe nëse Kp dhe Kd janë vendosur, por do të stabilizohet në kohë. Vlera e saktë Ki do të shkurtojë kohën që duhet për stabilizimin e robotit.

Sugjerim për rezultate më të mira

Unë rekomandoj që të krijoni një kornizë të ngjashme roboti duke përdorur materialet e përdorura në këtë projekt për ta bërë kodin burimor për Robotin e Balancës të funksionojë në mënyrë të qëndrueshme dhe efikase.

Hapi 6: Për mbështetje

• Mund të regjistroheni në kanalin tim në YouTube për më shumë mësime dhe projekte.
• Gjithashtu mund të regjistroheni për mbështetje. Faleminderit.

Vizitoni kanalin tim në YouTube -