De doe-het-zelf, zelf-in evenwicht brengende oprijdingsrobot

Anonim

De doe-het-zelf, zelf-in evenwicht brengende oprijdingsrobot

Robotics

Paul Evans

10 februari 2009

3 afbeeldingen

Geoffrey D. Bennett aan boord van zijn doe-het-zelf robottransport

8 februari 2009 Segway glipte in het Lexicon als de term voor een zelfbalancerende ride-on robot kort na de lancering van de beroemde uitvinding van Dean Kamen in 2001. De Segway is zeker een unieke manier om de omgeving te verkennen waarnemer, lijkt de manier waarop het apparaat werkt de zwaartekracht te trotseren. Er zijn nogal wat doe-het-zelfprojecten op het internet, waaronder standaard tweewielige staande versies, eenwielers en skate boards met één wiel die volgens hetzelfde zelfbalansprincipe werken. Nu heeft een vriendelijke ziel met de naam Geoffrey Bennett een open source-versie van de firmware uitgebracht die nodig is om een ​​robotloze rit uit te voeren, waardoor iedereen met mechanische basisvaardigheden en een aantal elektronische vaardigheden zijn eigen zelfbalancerende transport kan opbouwen.

De ride-on robot genaamd "Meta " werd gebouwd door Geoffrey die openlijk toegeeft dat "hardware niet mijn ding is", dus mechanisch gezien is het van vrij eenvoudige constructie met afmetingen gebaseerd op de keuze van gebruikte motoren en batterijen. Eenvoudiger kan het niet, twee stukken hout, één bezemsteel wat ducttape en diverse onderdelen van de plaatselijke ijzerhandel.

Basis constructie

De basisvereisten zijn twee wielen aangedreven door motoren, een platform om op te staan, batterijen om vermogen te leveren, sensoren om leunen te detecteren, elektronica om de motoren aan te drijven en software om de elektronica aan te drijven. De motoren die voor dit project zijn geselecteerd, staan ​​uit een gebruikte elektrische rolstoel. De motoren worden compleet geleverd met een naaf, wiel en versnellingsbak allemaal in een enkele eenheid. Sommige rudimentaire haakjes kunnen worden gebruikt om deze tussen de twee houten planken te monteren. De gebruikte batterijen zijn zes 12 volt verzegelde loodzuurbatterijen gekozen omdat ze goedkoop zijn, zwaar voor ballast en gemakkelijk op te laden zijn. Deze worden tussen de motoren op het houten platform gemonteerd.

De sensoren die worden gebruikt, zijn een accelerometer, die zwaartekracht of G meet en een gyroscoop detecteert die veranderingen in de hoek detecteert. Deze componenten kunnen exotisch klinken en iets dat je misschien alleen in een ruimtevaartuig tegenkomt. Met veel dank aan de auto-industrie zijn deze componenten al geruime tijd in massaproductie voor gebruik in veiligheidsfuncties zoals airbags en stabiliteitscontrole. Zowel de versnellingsmeter als de gyroscoop-chip kunnen voor slechts UDS $ 115 worden gekocht op een klein circuit dat breed is van hobbywinkels voor robotica.

Betaalbare elektronica

De volgende op de lijst van elektronica is iets om de motoren aan te drijven. Dit project maakt gebruik van iets dat de Open Source Motor Controller (OCMC) wordt genoemd en weer komen robotenthousiastwebsites ter hulp met een 50 volt 160 amp DC motorcontroller die beschikbaar is voor USD $ 169 in kitvorm. Dit is een eenvoudige motorstuurmachine van het type H-brug en hij gebruikt er een voor elk wiel.

Het elektronische plezier begint met het bouwen van een circuit om die twee motorbesturingsborden te besturen. Dit circuit moet ingangen hebben van de accelerometer, gyro en stuurjoystick, berekeningen uitvoeren en pulsbreedtemodulatiesignalen verzenden om de motoren aan te drijven. Om dit te doen hebben we wat computerkracht nodig, maar niet het soort pc waar je ongetwijfeld dit verhaal over leest, maar iets met een kleine factie van de kracht. Dit doe-het-zelf-project maakt gebruik van een Atmel 8-bits processor die slechts 1 kb RAM en 16 kb geheugen heeft.

De meeste mensen zijn bekend met hoe een zelfbalancerende rit op de robot werkt, maar laten de basis bekijken. De originele Segway is een zelfbalancerend voertuig met twee wielen. Om voorwaarts te gaan, leunt de rijder naar voren, om sneller te gaan leunt hij / zij verder naar voren. Leun achterover om te vertragen, stop en ga achteruit. Omdraaien van het stuur (in dit geval een joystick). De primaire functie is om rechtop te blijven. Als je naar voren leunt, beweegt het circuit de wielen naar voren om te proberen het voertuig weer rechtop te zetten. De rijder bevindt zich namelijk in een gecontroleerde val op de grond met het voertuig dat de val opvangt. Om dit met software te doen, heb je een aantal complexe wiskunde nodig die Proportional Integral Derivative (PID) wordt genoemd en dat is waar het 'open source ' deel van dit project erg handig is. PID is een zeer bekende en vaak gebruikte softwaretechniek, maar veel meer dan iemand met slechts een losse interesse in wiskunde of softwareontwikkeling. Gelukkig zijn er veel gratis voorbeelden beschikbaar die niet moeilijker te branden zijn op een kleine processor dan het branden van een CD.

Dus als je een Segway-achtig ros wilt, maar niet de prijs wilt betalen en niet de DIY wilt doen, word dan lid van het legioen middelbare schoolkinderen over de hele wereld die zich voor een fractie van de kosten hebben gemaakt en veel geleerd op de koop toe.

Volg deze link voor video, code en een diapresentatie op Meta.

Paul Evans

Geoffrey D. Bennett aan boord van zijn doe-het-zelf robottransport