آردوینو - تعادل - ربات متعادل کننده - چگونه درست کنیم؟: 6 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:57

در این آموزش ما نحوه ساخت ربات متعادل کننده (متعادل کننده) آردوینو را که متعادل است یاد می گیریم. ابتدا می توانید آموزش تصویری بالا را مشاهده کنید.

مرحله 1: سخت افزار مورد نیاز

برد آردوینو (Uno) -

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

DC 6V 210RPM Encoder Gear Motor Set -

درایور موتور L298N -

دکمه سوئیچ -

M3 Hex Threaded Spacer Screw Nut Set -

ورق اکریلیک پرسپکس -

3.7v 18650 لیتیوم یون+شارژر قابل شارژ-https://bit.ly/2LNZQcl

باتری 9V -

Jumper Wires -

تفنگ چسب داغ -

کیت و ملزومات استارت آردوینو (اختیاری): برد آردوینو و لوازم SCM #01 -

Arduino Board & SCM Supplies #02 -

Arduino Basic Learning Starter Kit #01 -

Arduino Basic Learning Starter Kit #02 -

Arduino Basic Learning Starter Kit #03 -

Mega 2560 Starter Kit with Tutorial -

کیت ماژول سنسور برای آردوینو #01 -

کیت ماژول سنسور برای آردوینو #02 -

مرحله 2: مونتاژ ربات

• چهار گوشه 3 ورق اکریلیک را سوراخ کنید. (تصویر 1 و 2)
• بین هر ورق اکریلیک حدود 8 سانتی متر / 3.15 اینچ خواهد بود. (تصویر 3)
• ابعاد ربات (تقریبا) 15 سانتی متر در 10 سانتی متر در 20 سانتی متر (تصویر 4)
• موتور DC و چرخ ها در مرکز (خط وسط) ربات قرار خواهند گرفت. (تصویر 5)
• L298N Motor Driver در مرکز طبقه اول (خط وسط) ربات قرار می گیرد. (تصویر 6)
• برد آردوینو در طبقه دوم ربات قرار می گیرد.
• ماژول MPU6050 در طبقه بالای ربات قرار می گیرد. (تصویر 7)

مرحله 3: اتصالات

MPU6050 را تست کنید و مطمئن شوید که کار می کند! ابتدا MPU6050 را به آردوینو متصل کرده و اتصال را با استفاده از کدهای موجود در آموزش زیر امتحان کنید. daha باید روی مانیتور سریال نمایش داده شود

آموزش دستورالعمل ها - MPU6050 GY521 6 Axis Accelerometer+Gyro

آموزش YouTube - MPU6050 GY521 6 Axis Accelerometer + Gyro

ماژول L298N می تواند 5V +مورد نیاز آردوینو را تا زمانی که ولتاژ ورودی آن +7 ولت یا بیشتر باشد تأمین کند. با این حال ، من منبع تغذیه جداگانه ای برای موتور انتخاب کردم

مرحله 4: تعادل چگونه کار می کند؟

• برای حفظ تعادل ربات ، موتورها باید با سقوط ربات مقابله کنند.
• این عمل نیاز به بازخورد و یک عنصر تصحیح کننده دارد.
• عنصر بازخورد MPU6050 است که شتاب و چرخش را در هر سه محور ارائه می دهد که توسط آردوینو برای اطلاع از جهت گیری فعلی ربات استفاده می شود.
• عنصر تصحیح کننده ترکیب موتور و چرخ است.
• ربات خود متعادل در اصل یک پاندول معکوس است.
• اگر مرکز جرم نسبت به محورهای چرخ بیشتر باشد می توان آن را بهتر متعادل کرد.
• به همین دلیل است که بسته باتری را در بالا قرار داده ام.
• ارتفاع این ربات بر اساس در دسترس بودن مواد انتخاب شد.

مرحله 5: کد منبع و کتابخانه ها

کد توسعه یافته برای ربات تعادل بسیار پیچیده است. اما جای نگرانی نیست. ما فقط برخی از داده ها را تغییر می دهیم.

ما برای کارکردن روبات خود متعادل به چهار کتابخانه خارجی نیاز داریم

• کتابخانه PID محاسبه مقادیر P ، I و D را آسان می کند.
• کتابخانه LMotorController برای رانندگی دو موتور با ماژول L298N استفاده می شود.
• کتابخانه I2Cdev و کتابخانه MPU6050_6_Axis_MotionApps20 برای خواندن داده ها از MPU6050 است.

بارگیری کتابخانه ها

PID -

LMotorController -

I2Cdev -

MPU6050 -

کد منبع را دریافت کنید -

PID چیست؟

• در نظریه کنترل ، ثابت نگه داشتن برخی از متغیرها (در این مورد ، موقعیت ربات) به کنترل کننده خاصی به نام PID نیاز دارد.
• P برای متناسب ، I برای انتگرال و D برای مشتق. هر یک از این پارامترها دارای "دستاوردهایی" هستند که معمولاً Kp ، Ki و Kd نامیده می شوند.
• PID بین مقدار مورد نظر (یا ورودی) و مقدار واقعی (یا خروجی) تصحیح می کند. تفاوت بین ورودی و خروجی "خطا" نامیده می شود.
• کنترلر PID با تنظیم مداوم خروجی خطا را به کوچکترین مقدار ممکن کاهش می دهد.
• در روبات خود متعادل کننده آردوینو ، ورودی (که شیب مورد نظر بر حسب درجه است) توسط نرم افزار تنظیم می شود.
• MPU6050 شیب فعلی روبات را می خواند و آن را با الگوریتم PID تغذیه می کند که محاسبات را برای کنترل موتور و نگه داشتن ربات در حالت عمودی انجام می دهد.

PID مستلزم این است که مقدار Kp ، Ki و Kd به مقدار مطلوب "تنظیم" شود

به جای آن ، مقادیر PID را به صورت دستی تنظیم می کنیم

1. Kp ، Ki و Kd را برابر صفر کنید.
2. Kp را تنظیم کنید Kp بسیار کم باعث سقوط ربات می شود (اصلاح کافی نیست). Kp بیش از حد باعث می شود ربات به طرز وحشیانه ای به عقب و جلو برود. یک Kp به اندازه کافی خوب باعث می شود که ربات کمی به جلو و عقب برود (یا کمی نوسان کند).
3. پس از تنظیم Kp ، Kd را تنظیم کنید. مقدار Kd خوب نوسانات را تا زمانی که ربات تقریبا ثابت نباشد ، کاهش می دهد. همچنین ، مقدار مناسب Kd ، ربات را حتی در صورت فشار دادن ، ثابت نگه می دارد.
4. در نهایت ، Ki را تنظیم کنید. این ربات هنگام روشن شدن نوسان می کند حتی اگر Kp و Kd تنظیم شوند اما در زمان تثبیت می شوند. مقدار صحیح Ki زمان تثبیت ربات را کوتاه می کند.

پیشنهاد برای نتایج بهتر

توصیه می کنم با استفاده از مواد به کار رفته در این پروژه ، یک قاب ربات مشابه ایجاد کنید تا کد منبع ربات تعادل به طور پایدار و کارآمد کار کند.

مرحله 6: برای پشتیبانی

• برای آموزش ها و پروژه های بیشتر می توانید در کانال YouTube من مشترک شوید.
• همچنین می توانید برای پشتیبانی مشترک شوید. متشکرم.

از کانال YouTube من دیدن کنید -