Skocz do zawartości

Robot balansujący z wahadłem chaotycznym


cassius17

Pomocna odpowiedź

Witam wszystkich Forumowiczów, chciałbym przedstawić Wam robota, którego zbudowałem w ramach pracy magisterskiej. Głównym jej założeniem było przetestowanie różnych algorytmów sterujących, takich jak rozwiązania regułowe, prosty regulator P czy też regulator PID.

W tym poście zaprezentuję jedynie część całego projektu, tzn. wykonanie symulacji w środowisku komputerowym oraz wykonanie robota.

Symulacja robota

Symulacja w środowisku v-rep została przeprowadzona, aby wstępnie określić czego można spodziewać się po algorytmach sterujących badając obiekt rzeczywisty.

Symulacja została przeprowadzona w środowisku v-rep w połączeniu z oprogramowaniem Matlab, które pełniło rolę kontrolera symulacji.

Remote API umożliwiło łatwe sterowanie symulacją a następnie wyciągnięcie danych z symulacji na temat położenia robota (jego wychylenia).

Aby zasymulować robota w środowiku v-rep, podjęto następujące kroki:

1. Eksport modelu ze środowiska Inventor do formatu akceptowanego przez środowisko v-rep (stl),
2. Import plików stl,
3. Rozbicie zaimportowanego złożenia na pojedyncze elementy,
4. Połączenie elementów w większe grupy dla łatwiejszej pracy,
5. Wykonanie kopii modelu w nowej scenie - zamiana elementów na bryły wypukłe,
6. Nadanie bryłom wypukłym właściwości dynamicznych,
7. Połączenie modelu statycznego z modelem dynamicznym,
8. Nadanie więzów - połączeń między elementami

Import plików stl do v-rep:

Zamiana elementów na bryły wypukłe:

Nadanie więzów między elementami:

Gotowa symulacja:

Wykonanie robota

Robot składa się z dwóch głównych części: mechanicznej i elektronicznej.

Cześć mechaniczna

Tą część dodatkowo możemy podzielić na:

  • Stelaż robota
  • Wykonano go z blachy aluminiowej o grubości 2 mm, który tworzą następujące elementy: panele boczne, podstawa, półka na elektronikę;
  • Wahadło chaotyczne
  • Technika druku 3D umożliwiła wykonanie wahadła. Złożone jest z pięciu komponentów: dwa
  • górne i dwa dolne ramiona wahadała oraz poprzeczki łączącej strony wahadła;
  • Mocowanie silników
  • Są to elementy gotowe przeznaczone dla mocowania silników typu 25D (25 mm średnicy zewnętrznej);
  • Silniki
  • Są częścią układu napędowego odpowiedzialnego za utrzymanie zadanej pozycji robota. Zawierają w sobie przekładnię zębatą 34:1 oraz enkodery kwadraturowe.

W trakcie wykonywania wahadła napotkano na często występujące zjawisko skurczu w trakcie druku gniazd łożyskowych. Lekkie podszlifowanie wydruku rozwiązało problem.

Układ sterowania

Do wykonania układu sterowania wykorzystano następujące komponenty:

  • Platforma prototypowania DfRobot Mega2560 (Arduino Mega2560)
  • Sterownik silników Roboclaw 2x15A
  • IMU MPU - 9150
  • Konwerter napięć TTL

Robot zasilany był z akumulatora 3S poprzez przetwornicę napięcia.

Poniżej znajduje się schemat połączeń układu sterowania:

Informację o wychyleniu robota wyciągnięto z MPU-9150 poprzez DMP = cyfrowy procesor ruchu, który przeliczał, a następnie udostępniał wprost informacje o kącie wychylenia w stopniach.

Podsumowanie

W trakcie budowy napotkano problemy z zakłóceniami szyny i2c łączącej IMU z Arduino przez silniki. Jedynym rozwiązaniem było przeniesienie IMU powyżej silników, wprost na Arduino. Drugim dużym problemem były luzy w przekładni zębatej silnika przez co ruch robota nie był płynny i nie udało mi się go wystroić, tak jakbym sobie tego życzył.

Po za tymi mankamentami udało się uzyskać wyniki z badań symulacyjnych i rzeczywistych. Zgodnie z moimi obserwacjami jedynym algorytmem - z tych testowanych, który się sprawdził był regulator PID.

Na końcu krótki film z działania.

20150823_151100.thumb.jpg.6b0d10efdbf6e9aa9988f72033b2eb60.jpg

  • Lubię! 2
Link do komentarza
Share on other sites

Podoba Ci się ten projekt? Zostaw pozytywny komentarz i daj znać autorowi, że zbudował coś fajnego!

Masz uwagi? Napisz kulturalnie co warto zmienić. Doceń pracę autora nad konstrukcją oraz opisem.

Zarejestruj się lub zaloguj, aby ukryć tę reklamę.
Zarejestruj się lub zaloguj, aby ukryć tę reklamę.

jlcpcb.jpg

jlcpcb.jpg

Produkcja i montaż PCB - wybierz sprawdzone PCBWay!
   • Darmowe płytki dla studentów i projektów non-profit
   • Tylko 5$ za 10 prototypów PCB w 24 godziny
   • Usługa projektowania PCB na zlecenie
   • Montaż PCB od 30$ + bezpłatna dostawa i szablony
   • Darmowe narzędzie do podglądu plików Gerber
Zobacz również » Film z fabryki PCBWay

Dołącz do dyskusji, napisz odpowiedź!

Jeśli masz już konto to zaloguj się teraz, aby opublikować wiadomość jako Ty. Możesz też napisać teraz i zarejestrować się później.
Uwaga: wgrywanie zdjęć i załączników dostępne jest po zalogowaniu!

Gość
Dołącz do dyskusji! Kliknij i zacznij pisać...

×   Wklejony jako tekst z formatowaniem.   Przywróć formatowanie

  Dozwolonych jest tylko 75 emoji.

×   Twój link będzie automatycznie osadzony.   Wyświetlać jako link

×   Twoja poprzednia zawartość została przywrócona.   Wyczyść edytor

×   Nie możesz wkleić zdjęć bezpośrednio. Prześlij lub wstaw obrazy z adresu URL.

×
×
  • Utwórz nowe...

Ważne informacje

Ta strona używa ciasteczek (cookies), dzięki którym może działać lepiej. Więcej na ten temat znajdziesz w Polityce Prywatności.