Cara Buat Self – Balancing Autonomous Arduino Bot

m45_Self_Balance_Bot-1

Membangun proyek ini dan lebih dalam Membuat: Vol.  45. Tidak memiliki masalah?  Dapatkan Anda hari ini!

Siap untuk tingkat-up keterampilan robot Anda?ArduRoller adalah self-balancing, robot pendulum terbalik itu juga mampu navigasi otonom dalam atau di luar. Aku menciptakannya sebagai entri Persaingan SparkFun Otonomi Kendaraan tahunan: Tujuannya adalah untuk menciptakan sebuah kendaraan non-tradisional mampu dengan cepat menavigasi rintangan termasuk beberapa putaran, medan bergelombang, drum 50 galon, dan landai.

Saya memilih surplus APM 2,5 autopilot dari 3D Robotika karena mengandung semua sensor yang diperlukan untuk membuat bot pada papan tunggal. Membangun sangat mudah dan perangkat lunak bebas dan open source, didasarkan pada sistem ArduPilot dikembangkan oleh komunitas DIY Drones. Ini adalah cara yang bagus untuk memulai dengan robot otonom.

Jantung bot self-balancing adalah IMU atau pengukuran inersia unit yang terdiri dari gyros 3-axis tingkat, accelerometers, dan magnetometer. Ini 9 sensor sampel hingga 1.000 kali per detik dan terintegrasi dengan sepotong kode yang disebut DCM (algoritma arah-cosinus-matrix), filter matematika yang menggabungkan atribut terbaik dari setiap sensor. Kode yang lebih tinggi tingkat robot hanya dapat meminta DCM sudut dan tingkat rotasi bot yang diperlukan untuk menyeimbangkan.

CARA MEMBUAT SALDO ROBOT

Terbalik pendulum keseimbangan-bot secara inheren tidak stabil. Mudah, pusat gravitasi tinggi menciptakan momen besar inersia yang memperlambat tingkat di mana ia akan jatuh. Kita dapat memanfaatkan musim gugur lambat ini dengan terus menggerakkan roda di bawah kendaraan karena jatuh. Jika bersandar ke depan, roda roll ke depan untuk melawan musim gugur.

Sebuah PID loop sederhana dalam perangkat lunak robot adalah dasar dari kontrol keseimbangan:

  • Istilah proporsional mengambil kesalahan sudut bot dan mengirimkan bahwa nilai berskala ke motor, untuk menjaga roda bergulir ke musim gugur.
  • Istilah terpisahkan digunakan dengan cara yang sama, tetapi jumlah dari semua kesalahan sudut dari waktu ke waktu dan membantu untuk membatalkan pusat-of-gravitasi masalah.
  • Istilah derivatif sangat penting. Tanpa itu, kita tidak bisa mengendalikan percepatan.

adruorollerMEMBUAT WEB INI

Sebuah bot sederhana hanya bersandar ke arah perjalanan. Ini bekerja untuk sementara waktu, tapi bot terus mempercepat dan segera jatuh di atas (A). Jika bot mencoba ke kanan itu sendiri, gerakan maju berhenti.

Sebaliknya, kita harus bergerak maju sementara bergulir vertikal (B). Langkah pertama adalah membuat roda berputar pada kecepatan yang diinginkan sementara meninggalkan kekuatan yang cukup untuk menjaga bot seimbang dan sempurna tegak. Berikutnya kita mengambil kecepatan roda dan pakan yang maju ke kecepatan yang diinginkan. Hal ini memberikan bot kemampuan untuk menahan perubahan yang cepat dalam sudut, seperti orang yang mencoba untuk mendorong bot lebih.Algoritma ini dikembangkan melalui pengamatan bagaimana orang menyeimbangkan ketika didorong. Misalnya, gelandang dalam pertandingan sepak bola melempar kakinya kembali dan bersandar ketika memukul.

Kedua input tambahan dijumlahkan dengan algoritma menyeimbangkan dan dikirim ke roda, memungkinkan bot untuk anggun mempercepat dan perjalanan jarak jauh.

BUATLAH ARAHKAN

Dalam rangka untuk membuat menavigasi robot, kita perlu tahu persis di mana itu dan di mana itu akan. GPS besar, tetapi hanya akurat untuk beberapa meter. Kita perlu akurasi yang jauh lebih tinggi – sampai ke skala sentimeter.

m45_Self_Balance_Bot-16

Encoders roda memungkinkan akurasi ke milimeter dan merupakan pelengkap yang baik untuk GPS. Motor dijual oleh Pololu memiliki pilihan efek Hall (magnetik) sensor yang bekerja seperti komputer sepeda: magnet Kecil memutar melewati sensor, memberikan kita kecepatan roda ketika mereka berputar. Arduino Pro Mini membaca ribuan pulsa per detik dikirim oleh encoders, dan relay data ke autopilot melalui antarmuka I2C. Setelah Anda mengukur diameter roda, bot akan tahu persis seberapa cepat dan seberapa jauh ia telah melakukan perjalanan. Karena bot juga tahu pos kompas, ia dapat merencanakan posisi yang tepat dalam ruang 2D. Bila tersedia, GPS digunakan untuk lembut menyenggol solusi ini dari waktu ke waktu untuk memastikan bahwa roda selip atau kesalahan lainnya tidak membangun dan mengirimkannya tentunya.

Jika kendaraan menjadi terjebak sementara keliling di autopilot, itu akan merasakan roda berhenti. Bot akan berbalik arah dan mencoba lagi, sedikit ke kanan.

Sisa perangkat lunak kontrol robot, termasuk navigasi waypoint, hanya versi modifikasi dari ArduCopter, proyek drone open-source yang saya didirikan 4 tahun yang lalu. Hal ini memungkinkan kita untuk memanfaatkan volume besar pekerjaan yang dibangun oleh komunitas penggemar drone.

Waktu untuk membuat! Proyek berikut memakan waktu sekitar 3-5 jam untuk menyelesaikan dan dapat biaya sekitar $ 400 $ 500.

Langkah # 1: Kumpulkan  gigi

Cara Buat Self-Balancing Otonomi Arduino BotCara Buat Self-Balancing Otonomi Arduino Bot

  • Gambar pertama menunjukkan motor DC yang disikat dari Pololu dengan unit encoder mereka terpasang. A 34: Penurunan 1 gigi dipilih untuk meningkatkan torsi.
  • Roda off-road dari Pololu datang dengan adapter yang sempurna menempel pada poros motor yang 4mm. Ban lunak membantu bot pergi medan apapun dan menyerap gundukan yang biasanya ketukan itu berakhir.

Langkah # 2: 3D-mencetak bagian tubuh

Cara Buat Self-Balancing Otonomi Arduino BotAmbil file 3D untuk mencetak di thingiverse.com/MAKE. Aku dicetak ini padaMakerbot Replicator 2X (item # MKMB04, makershed.com).

Langkah # 3: Pasang motor

Cara Buat Self-Balancing Otonomi Arduino BotSesuai dengan motor ke dasar 3D-cetak. Mereka memegang erat oleh tulang rusuk internal, tetapi saya menambahkan lem panas antara 2 tulang rusuk untuk membantu menjaga mereka dari tergelincir.

Langkah # 4: Hubungkan elektronik

Cara Buat Self-Balancing Otonomi Arduino BotCara Buat Self-Balancing Otonomi Arduino BotCara Buat Self-Balancing Otonomi Arduino Bot

  • Hubungkan APM autopilot, motorik perisai, tingkat logika converter, dan Arduino Mini seperti yang ditunjukkan dalam diagram pengkabelan (klik di sini untuk versi yang lebih besar ).
  • Hubungkan modul GPS dan radio telemetri untuk operasi otonom.
  • Untuk mengontrol bot secara manual, menghubungkan R penerima / C Anda. Untuk penerima PPM, menggunakan jumper yang datang dengan APM (seperti yang ditunjukkan pada gambar kedua di sini).

Langkah # 5: Hubungkan elektronik, Lanjutan

Cara Buat Self-Balancing Otonomi Arduino BotCara Buat Self-Balancing Otonomi Arduino BotCara Buat Self-Balancing Otonomi Arduino Bot

  • Hot-lem elektronik untuk papan foamcore yang mudah slide ke tempat di dalam robot. Pastikan autopilot berdiri dengan “depan” panah menunjuk lurus ke atas.
  • Akhirnya, menghubungkan elektronik untuk motor dan slip papan elektronik ke dasar.

Langkah # 6: Majelis Akhir

Cara Buat Self-Balancing Otonomi Arduino BotCara Buat Self-Balancing Otonomi Arduino BotCara Buat Self-Balancing Otonomi Arduino BotCara Buat Self-Balancing Otonomi Arduino Bot

  • Selipkan bagian tubuh tengah (dengan jendela) selama elektronik dan tekan-memasukkannya ke dasar. Kemudian tekan bagian atas ke tempatnya. Baterai disimpan di bagian atas, di bawah kubah. Sebuah saklar daya adalah tambahan yang berguna dan dapat dipasang di sisi bot.
  • Mount roda jika Anda belum melakukannya.
  • Kubah kaca sebenarnya ornamen pohon plastik yang dijual oleh Amazon. LED dalam elektronik menyala bagian dalam bot melalui (opsional) jendela plexiglass.
  • Pasang radio telemetri di sisi bot; Anda dapat menggunakannya untuk program misi atau untuk mengontrol bot langsung.

Langkah # 7: Program bot keseimbangan Anda

Cara Buat Self-Balancing Otonomi Arduino BotCara Buat Self-Balancing Otonomi Arduino BotCara Buat Self-Balancing Otonomi Arduino Bot

Langkah # 8: Gunakan Ini

Cara Buat Self-Balancing Otonomi Arduino BotCara Buat Self-Balancing Otonomi Arduino BotCara Buat Self-Balancing Otonomi Arduino Bot

  • Setelah bot dibangun, Anda dapat berkendara di sekitar dengan / C pengontrol R atau mengirimkannya pada panjang, misi otonom menggunakan GPS. Perangkat lunak Misi Planner memungkinkan Anda memasukkan point-and-klik waypoints menggunakan Google Maps; melacak robot Anda lokasi, kecepatan, dan pos;menjalankan script Python Anda sendiri; men-download dan menganalisa log misi, dan banyak lagi.
  • Akhir-akhir ini aku menggunakan Planner Droid pada tablet Android, dan karya besar.
  • Tambahkan video pemancar untuk melihat tampilan robot Anda dalam orang pertama, dan GoPro untuk merekam video HD. Anda bahkan dapat menambahkan sonar untuk memungkinkan ArduRoller Anda untuk menghindari rintangan seluruhnya!
Jason Pendek

JASON SHORT

Jason desain direktur 3D Robotika dan desainer produk veteran dengan pengalaman 20 tahun menciptakan produk konsumen dan pengalaman pengguna untuk HTC, Samsung, LG, Sony, dan lain-lain. Pada tahun 2009 ia membantu menghasilkan ArduPilot, autopilot open-source untuk R pesawat / C; pada tahun 2010 ia menciptakan ArduCopter, versi multicopter yang digunakan oleh pilot pesawat tak berawak di seluruh dunia.

source: http://makezine.com/projects/arduroller-self-balancing-robot/

Iklan

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s