Arduino - Balance - Menyeimbangkan Robot - Bagaimana Membuat?: 6 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:11

Dalam tutorial ini kita akan belajar bagaimana membuat robot Arduino (keseimbangan) yang mengimbangi dirinya sendiri. Mula-mula anda boleh melihat tutorial video di atas.

Langkah 1: Perkakasan yang Diperlukan

Arduino Board (Uno) -

MPU-6050 GY521 Acc + Gyro -

Set Motor Gear Encoder DC 6V 210RPM -

Pemandu Motor L298N -

Butang Tukar -

Mut Hex Threaded Spacer Screw Nut Set -

Lembaran Perspex Akrilik -

3.7v 18650 Pengecas Li-ion + Pengecas -

Bateri 9V -

Jumper Wires -

Hot Glue Gun -

Arduino Starter Kit dan Persediaan (Pilihan): Arduino Board & SCM Supplies # 01 -

Arduino Board & SCM Supplies # 02 -

Kit Permulaan Pembelajaran Asas Arduino # 01 -

Kit Permulaan Pembelajaran Asas Arduino # 02 -

Kit Permulaan Pembelajaran Asas Arduino # 03 -

Mega 2560 Starter Kit dengan Tutorial -

Kit Modul Sensor Untuk Arduino # 01 -

Kit Modul Sensor Untuk Arduino # 02 -

Langkah 2: Pemasangan Robot

• Bor empat sudut 3 Lembaran Akrilik. (Gambar 1 dan 2)
• Di antara setiap kepingan akrilik akan berukuran sekitar 8 kantimeter / 3,15 inci. (Gambar 3)
• Dimensi Robot (lebih kurang) 15cm x 10 cm x 20cm. (Gambar 4)
• Motor DC dan roda akan diletakkan di tengah (garis tengah) robot. (Gambar 5)
• Pemandu Motor L298N akan ditempatkan di pusat lantai pertama (garis tengah) robot. (Gambar 6)
• Papan Arduino akan diletakkan di tingkat dua robot.
• Modul MPU6050 akan diletakkan di tingkat atas robot. (Gambar 7)

Langkah 3: Sambungan

Uji MPU6050 dan pastikan ia berfungsi! Sambungkan MPU6050 ke Arduino terlebih dahulu dan uji sambungan menggunakan kod dalam tutorial di bawah. Daha mesti dipaparkan pada monitor bersiri

Tutorial Instructables - MPU6050 GY521 6 Axis Accelerometer + Gyro

Tutorial YouTube - MPU6050 GY521 6 Axis Accelerometer + Gyro

Modul L298N dapat memberikan + 5V yang diperlukan oleh Arduino selagi voltan masukannya +7 V atau lebih besar. Namun, saya memilih untuk mempunyai sumber kuasa yang berasingan untuk motor

Langkah 4: Bagaimana Keseimbangan Berfungsi?

• Untuk memastikan robot seimbang, motor mesti mengatasi kejatuhan robot.
• Tindakan ini memerlukan maklum balas dan elemen pembetulan.
• Elemen maklum balas adalah MPU6050, yang memberikan percepatan dan putaran pada ketiga paksi yang digunakan oleh Arduino untuk mengetahui orientasi robot saat ini.
• Elemen pembetulan adalah gabungan motor dan roda.
• Robot pengimbang diri pada dasarnya adalah pendulum terbalik.
• Ia boleh seimbang lebih baik jika pusat jisim lebih tinggi berbanding dengan gandar roda.
• Inilah sebabnya mengapa saya meletakkan bateri di atas.
• Ketinggian robot, bagaimanapun, dipilih berdasarkan ketersediaan bahan.

Langkah 5: Kod Sumber dan Perpustakaan

Kod yang dibangunkan untuk robot keseimbangan terlalu rumit. Tetapi tidak perlu risau. Kami hanya akan menukar beberapa data.

Kami memerlukan empat perpustakaan luaran untuk membuat robot pengimbangan diri berfungsi

• Perpustakaan PID memudahkan untuk mengira nilai P, I, dan D.
• Perpustakaan LMotorController digunakan untuk memandu dua motor dengan modul L298N.
• Perpustakaan I2Cdev dan perpustakaan MPU6050_6_Axis_MotionApps20 adalah untuk membaca data dari MPU6050.

Muat turun Perpustakaan

PID -

LMotorController -

I2Cdev -

MPU6050 -

Dapatkan Kod Sumber -

Apa itu PID?

• Dalam teori kawalan, menjaga beberapa pemboleh ubah (dalam kes ini, kedudukan robot) tetap memerlukan pengawal khas yang disebut PID.
• P untuk berkadar, I untuk kamiran, dan D untuk terbitan. Setiap parameter ini mempunyai "keuntungan" yang biasanya disebut Kp, Ki, dan Kd.
• PID memberikan pembetulan antara nilai yang diinginkan (atau input) dan nilai sebenar (atau output). Perbezaan antara input dan output disebut "error".
• Pengawal PID mengurangkan ralat ke nilai terkecil yang mungkin dengan terus menyesuaikan output.
• Dalam robot pengimbang diri Arduino kami, input (yang merupakan kemiringan yang dikehendaki, dalam darjah) ditetapkan oleh perisian.
• MPU6050 membaca kecondongan robot semasa dan memasukkannya ke algoritma PID yang melakukan pengiraan untuk mengawal motor dan memastikan robot berada dalam kedudukan tegak.

PID menghendaki kenaikan nilai Kp, Ki, dan Kd "disetel" ke nilai optimum

Kami akan menyesuaikan nilai PID secara manual

1. Jadikan Kp, Ki, dan Kd sama dengan sifar.
2. Laraskan Kp. Kp yang terlalu sedikit akan membuat robot jatuh (tidak cukup pembetulan). Terlalu banyak Kp akan membuat robot itu pergi dan balik dengan liar. Kp yang cukup baik akan membuat robot sedikit bolak-balik (atau berayun sedikit).
3. Setelah Kp ditetapkan, sesuaikan Kd. Nilai Kd yang baik akan mengurangkan ayunan sehingga robot hampir stabil. Juga, jumlah Kd yang tepat akan memastikan robot tetap berdiri walaupun ditolak.
4. Akhir sekali, tetapkan Ki. Robot akan berayun apabila dihidupkan walaupun Kp dan Kd diatur tetapi akan stabil pada waktunya. Nilai Ki yang betul akan memendekkan masa yang diperlukan untuk robot stabil.

Cadangan untuk hasil yang lebih baik

Saya mengesyorkan agar anda membuat bingkai robot yang serupa dengan menggunakan bahan yang digunakan dalam projek ini agar kod sumber untuk Balance Robot berfungsi dengan stabil dan cekap.

Langkah 6: Untuk Sokongan

• Anda boleh melanggan saluran YouTube saya untuk lebih banyak tutorial dan projek.
• Anda juga boleh melanggan sokongan. Terima kasih.

Lawati Saluran YouTube saya -