Creació d’un robot d’equilibri Arduino controlat remotament: robot B EVO: 8 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:15

Per jjrobotsjjrobots Segueix més de l'autor:

Quant a: Ens encanten els robots, el bricolatge i la ciència divertida. JJROBOTS té com a objectiu apropar els projectes de robòtica oberta a la gent proporcionant maquinari, bona documentació, instruccions de construcció + codi, informació sobre "com funciona" … Més sobre jjrobots »

------------------------------------------------

ACTUALITZACIÓ: aquí hi ha una versió nova i millorada d’aquest robot: el robot B EVO, amb noves funcions

------------------------------------------------

Com funciona?

B-ROBOT EVO és un robot arduino d’equilibri automàtic controlat a distància creat amb peces impreses en 3D. Amb només dues rodes, B-ROBOT és capaç de mantenir el seu equilibri tot el temps mitjançant l'ús de sensors interns i la conducció dels motors. Podeu controlar el robot fent-lo moure o girar enviant ordres a través d’un telèfon intel·ligent, tauleta o PC mentre manté el seu equilibri.

Aquest robot d’equilibri automàtic llegeix els seus sensors inercials (acceleròmetres i giroscopis integrats al xip MPU6000) 200 vegades per segon. Calcula la seva actitud (angle respecte a l'horitzó) i compara aquest angle amb l'angle objectiu (0º si vol mantenir l'equilibri sense moure's, o un angle positiu o negatiu si vol avançar o retrocedir). Utilitzant la diferència entre l’angle objectiu (posem per cas 0º) i l’angle real (posem per cas 3º), condueix un sistema de control per enviar les ordres correctes als motors per mantenir l’equilibri. Les ordres als motors són acceleracions. Per exemple, si el robot està inclinat cap endavant (l'angle del robot és de 3º), envia una ordre als motors perquè accelerin cap endavant fins que aquest angle es redueixi a zero per preservar l'equilibri.

Pas 1: una mica més de profunditat …

El problema físic que resol B-ROBOT s’anomena pèndol invertit. Aquest és el mateix mecanisme que necessiteu per equilibrar un paraigua per sobre de la mà. El punt de pivot es troba sota el centre de massa de l'objecte. Més informació sobre el pèndol invertit aquí. La solució matemàtica del problema no és fàcil, però no cal que l’entenguem per resoldre el problema d’equilibri del nostre robot. El que hem de saber és com s'ha de fer per restaurar l'equilibri del robot i així poder implementar un algorisme de control per resoldre el problema.

Un sistema de control és molt útil en robòtica (una automatització industrial). Bàsicament és un codi que rep informació de sensors i ordres de destinació com a entrades i crea, en conseqüència, senyals de sortida per accionar els actuadors del robot (els motors del nostre exemple) per regular el sistema. Estem utilitzant un controlador PID (Proporcional + Derivat + Integral). Aquest tipus de control té 3 constants per ajustar kP, kD, kI. De Viquipèdia: "Un controlador PID calcula un valor d'error com a diferència entre una [Entrada] mesurada i un valor de consigna desitjat. El controlador intenta minimitzar l'error ajustant [una sortida]. " Per tant, indiqueu al PID què cal mesurar (l '"entrada"), on voleu que es faci aquesta mesura (el "valor de consigna") i la variable que voleu ajustar perquè això passi (la "sortida").

A continuació, el PID ajusta la sortida intentant que l'entrada sigui igual al punt de consigna. Com a referència, un dipòsit d'aigua que volem omplir fins a un nivell, l'entrada, el valor de consigna i la sortida seria el nivell segons el sensor de nivell d'aigua, el nivell d'aigua desitjat i l'aigua bombada al tanc. kP és la part proporcional i és la part principal del control, aquesta part és proporcional a l'error. kD és la part derivada i s'aplica a la derivada de l'error. Aquesta part depèn de la dinàmica del sistema (depèn del robot, del pes dels motors, de les inèrcies …). L'últim, kI s'aplica a la integral de l'error i s'utilitza per reduir els errors constants, és com un ajust a la sortida final (penseu en els botons de retall d'un volant de cotxe RC per fer que el cotxe vagi totalment recte, kI elimina el desplaçament entre l'objectiu requerit i el valor real).

A B-ROBOT, l'ordre de direcció de l'usuari s'afegeix a la sortida dels motors (un motor amb signe positiu i l'altre amb signe negatiu). Per exemple, si l'usuari envia l'ordre de direcció 6 per girar cap a la dreta (de -10 a 10), hem de sumar 6 al valor esquerre del motor i restar 6 al motor dret. Si el robot no avança ni retrocedeix, el resultat de la comanda de direcció és un gir del robot

Pas 2: Què passa amb el control remot?

"loading =" mandrós"