Robot tự lái, mã nguồn mở, tự cân bằng

Anonim

Robot tự lái, mã nguồn mở, tự cân bằng

Rô bốt

Paul Evans

Ngày 10 tháng 2 năm 2009

3 hình

Geoffrey D. Bennett trên tàu vận tải robot DIY của mình

Ngày 8 tháng 2 năm 2009, Segway rơi vào từ vựng như thuật ngữ cho một robot tự lái tự cân bằng ngay sau khi ra mắt phát minh nổi tiếng của Dean Kamen vào năm 2001. Segway chắc chắn là một cách độc đáo để đi lại và đến với sự tình cờ Theo quan sát, cách thức hoạt động của thiết bị dường như thách thức trọng lực. Có khá nhiều dự án DIY trên Internet bao gồm các phiên bản thẳng đứng hai bánh tiêu chuẩn, xe đạp đơn và ván trượt một bánh hoạt động theo cùng một nguyên tắc tự cân bằng. Giờ đây, một linh hồn tốt bụng tên là Geoffrey Bennett đã phát hành một phiên bản phần mềm nguồn mở cần thiết để vận hành một chuyến đi trên robot miễn phí, cho phép bất cứ ai có khả năng cơ học cơ bản và một số kỹ năng điện tử để xây dựng phương tiện tự cân bằng của riêng họ.

Rô bốt cưỡi ngựa có tên "Meta " được chế tạo bởi Geoffrey, người công khai thừa nhận rằng phần cứng của ông không phải là thứ của tôi, vì vậy về mặt cơ học, nó có cấu tạo khá đơn giản với các kích thước dựa trên sự lựa chọn động cơ và pin được sử dụng. Nó không thể đơn giản hơn, hai miếng gỗ, một cây chổi một số băng keo và các bộ phận linh tinh từ cửa hàng phần cứng địa phương.

Thi công cơ bản

Các yêu cầu cơ bản là hai bánh xe được điều khiển bởi động cơ, một nền tảng để đứng, pin để cung cấp năng lượng, cảm biến để phát hiện nghiêng, thiết bị điện tử để điều khiển động cơ và phần mềm để điều khiển thiết bị điện tử. Các động cơ được lựa chọn cho dự án này là một chiếc ghế bánh xe điện đã qua sử dụng. Các động cơ được hoàn thiện với một trung tâm, bánh xe và hộp số tất cả trong một đơn vị. Một số dấu ngoặc thô sơ có thể được sử dụng để gắn những cái này vào giữa hai tấm gỗ. Pin được sử dụng là sáu pin axít chì niêm phong 12 volt được chọn vì chúng rẻ, nặng cho dằn và dễ sạc lại. Chúng được gắn giữa các động cơ trên nền gỗ.

Các cảm biến được sử dụng là một gia tốc kế, đo trọng lực hoặc G và con quay hồi chuyển phát hiện các thay đổi về góc. Những thành phần này nghe có vẻ kỳ lạ và thứ mà bạn chỉ có thể tìm thấy trong tàu vũ trụ. Nhờ vào ngành công nghiệp ô tô, các bộ phận này đã được sản xuất hàng loạt trong một thời gian khá lâu để được sử dụng trong các tính năng an toàn như túi khí và kiểm soát ổn định. Cả chip gia tốc kế và con quay hồi chuyển đều có thể được mua với giá chỉ bằng $ UDS $ 115 trên một mạch nhỏ từ các cửa hàng sở thích robot.

Điện tử giá cả phải chăng

Tiếp theo trong danh sách các thiết bị điện tử là một cái gì đó để lái các động cơ. Dự án này sử dụng thứ gọi là Bộ điều khiển động cơ nguồn mở (OCMC) và một lần nữa các trang web đam mê robot đến giải cứu với bộ điều khiển động cơ DC 50 volt 160 amp có sẵn với giá 169 USD dưới dạng kit. Đây là một trình điều khiển động cơ loại H Bridge đơn giản và nó sử dụng một cho mỗi bánh xe.

Trò vui điện tử bắt đầu bằng việc xây dựng một mạch để lái hai bảng điều khiển động cơ đó. Mạch này cần lấy đầu vào từ gia tốc kế, con quay hồi chuyển và cần điều khiển, thực hiện một số tính toán và gửi tín hiệu điều chế độ rộng xung để điều khiển động cơ. Để làm điều này, chúng tôi cần một số sức mạnh máy tính nhưng không phải là loại PC mà bạn không nghi ngờ gì khi đọc câu chuyện này mà là một nhóm nhỏ với sức mạnh. Dự án DIY này sử dụng bộ xử lý 8 bit Atmel chỉ có 1kb ram và 16kb bộ nhớ.

Hầu hết mọi người đều quen thuộc với cách một chiếc xe tự cân bằng hoạt động trên robot nhưng cho phép xem lại những điều cơ bản. Segway ban đầu là một chiếc xe tự cân bằng 2 bánh. Để tiến về phía trước người lái cúi về phía trước, để đi nhanh hơn anh ấy / cô ấy tiến về phía trước nhiều hơn. Lùi lại để giảm tốc độ, dừng lại và đi lùi. Để xoay xoắn tay lái (một phím điều khiển trong trường hợp này). Chức năng chính là giữ thẳng đứng. Nếu bạn nghiêng về phía trước, mạch sẽ di chuyển các bánh xe về phía trước để thử và làm cho chiếc xe đứng thẳng trở lại. Người lái thực tế là trong một cú ngã có kiểm soát về phía mặt đất với chiếc xe bắt được cú ngã. Để thực hiện điều này với phần mềm, đòi hỏi một số toán học phức tạp được gọi là Đạo hàm tích phân tỷ lệ (PID) và đó là phần 'nguồn mở ' của dự án này rất tiện dụng. PID là một kỹ thuật phần mềm rất nổi tiếng và thường được sử dụng nhưng vượt xa mọi người chỉ có hứng thú thông thường với toán học hoặc phát triển phần mềm. May mắn thay, có rất nhiều ví dụ miễn phí có sẵn mà không khó để ghi vào bộ xử lý nhỏ hơn ghi CD.

Vì vậy, nếu bạn muốn có một chiến mã giống như Segway nhưng không muốn trả giá và đừng bận tâm đến DIY, thì hãy tham gia vào đội quân của những học sinh trung học trên khắp thế giới, những người đã tự kiếm được một phần chi phí và học được rất nhiều vào món hời.

Theo liên kết này để xem video, mã và trình bày slide trên Meta.

Paul Evans

Geoffrey D. Bennett trên tàu vận tải robot DIY của mình