Keling, Segway kabi muvozanatli robot yaratish uchun Arduino-dan qanday foydalanish haqida gapiraylik.

Ingliz tilidan Segway. Segway - bu elektr haydovchi bilan jihozlangan ikki g'ildirakli tik turgan avtomobil. Ular shuningdek, gyroscooter yoki elektr scooter deb ataladi.

Segway qanday ishlashini hech o'ylab ko'rganmisiz? Ushbu qo'llanmada biz sizga Segway kabi o'zini muvozanatlashtiradigan Arduino robotini qanday yasashni ko'rsatishga harakat qilamiz.

Robotni muvozanatlash uchun motorlar robotning tushishiga qarshi turishi kerak. Bu harakat qayta aloqa va tuzatuvchi elementlarni talab qiladi. Teskari aloqa elementi - , bu har uch o'qda ham tezlashishni, ham aylanishni ta'minlaydi (). Arduino bundan robotning hozirgi yo'nalishini bilish uchun foydalanadi. Tuzatish elementi vosita va g'ildirakning birikmasidir.

Yakuniy natija shunday bo'lishi kerak:

Robot sxemasi

L298N Dvigatel haydovchi moduli:

G'ildirakli DC tishli dvigatel:

O'z-o'zini muvozanatlashtiruvchi robot aslida teskari mayatnikdir. Massa markazi g'ildirak o'qlariga nisbatan yuqoriroq bo'lsa, uni yaxshiroq muvozanatlash mumkin. Yuqori massa markazi pastroq burchak tezlanishiga (sekinroq tushish) mos keladigan yuqori massa inertsiya momentini anglatadi. Shuning uchun biz batareya paketini tepaga joylashtiramiz. Biroq, robotning balandligi materiallar mavjudligiga qarab tanlangan ?

O'z-o'zini muvozanatlashtiruvchi robotning tugallangan versiyasini yuqoridagi rasmda ko'rish mumkin. Yuqori qismida tenglikni quvvatlantirish uchun oltita Ni-Cd batareyasi mavjud. Dvigatellar o'rtasida vosita haydovchisi uchun 9 voltli batareya ishlatiladi.

Nazariya

Boshqarish nazariyasida ba'zi o'zgaruvchilarni ushlab turish (bu holda robotning pozitsiyasi) PID (proportsional integral lotin) deb nomlangan maxsus kontrollerni talab qiladi. Ushbu parametrlarning har biri odatda Kp, Ki va Kd deb ataladigan "daromad" ga ega. PID kerakli qiymat (yoki kirish) va haqiqiy qiymat (yoki chiqish) o'rtasidagi tuzatishni ta'minlaydi. Kirish va chiqish o'rtasidagi farq "xato" deb ataladi.

PID tekshirgichi chiqishni doimiy ravishda sozlash orqali xatoni mumkin bo'lgan eng kichik qiymatga kamaytiradi. O'z-o'zini muvozanatlashtirgan Arduino robotimizda kirish (bu darajalarda kerakli qiyalik) dasturiy ta'minot tomonidan o'rnatiladi. MPU6050 robotning joriy egilishini o‘qiydi va uni motorni boshqarish va robotni tik holatda ushlab turish uchun hisob-kitoblarni amalga oshiradigan PID algoritmiga kiritadi.

PID Kp, Ki va Kd qiymatlarini optimal qiymatlarga o'rnatishni talab qiladi. Muhandislar ushbu qiymatlarni avtomatik ravishda hisoblash uchun MATLAB kabi dasturlardan foydalanadilar. Afsuski, biz MATLAB dan bizning holatlarimizda foydalana olmaymiz, chunki bu loyihani yanada murakkablashtiradi. Buning o'rniga biz PID qiymatlarini sozlaymiz. Buni qanday qilish kerak:

1. Kp, Ki va Kd ni nolga o'rnating.
2. Kp ni sozlang. Juda kam Kp robotning tushishiga olib keladi, chunki tuzatish etarli emas. Juda ko'p Kp robotni oldinga va orqaga yovvoyi qiladi. Yaxshi Kp robotni bir oz oldinga va orqaga egishga (yoki biroz tebranishga) majbur qiladi.
3. Kp o'rnatilgandan so'ng, Kd ni sozlang. Yaxshi Kd qiymati robot deyarli barqaror bo'lgunga qadar tebranishlarni kamaytiradi. Bundan tashqari, to'g'ri Kd robotni itarsa ham ushlab turadi.
4. Nihoyat, Ki-ni o'rnating. Yoqilganda robot Kp va Kd o'rnatilgan bo'lsa ham tebranadi, lekin vaqt o'tishi bilan barqarorlashadi. To'g'ri Ki qiymati robotning barqarorlashishi uchun zarur bo'lgan vaqtni qisqartiradi.

Robotning harakatini quyida videoda ko'rish mumkin:

O'z-o'zini muvozanatlashtiruvchi robot uchun Arduino kodi

Robotimizni yaratish uchun bizga to'rtta tashqi kutubxona kerak edi. PID kutubxonasi P, I va D qiymatlarini hisoblashni osonlashtiradi.LMotorController kutubxonasi L298N moduli bilan ikkita motorni boshqarish uchun ishlatiladi. I2Cdev kutubxonasi va MPU6050_6_Axis_MotionApps20 kutubxonasi MPU6050 ma'lumotlarini o?qish uchun mo?ljallangan. Siz ushbu ombordagi kutubxonalarni o'z ichiga olgan kodni yuklab olishingiz mumkin.

#o'z ichiga oladi #o'z ichiga oladi #o'z ichiga "I2Cdev.h" #include "MPU6050_6Axis_MotionApps20.h" #agar I2CDEV_IMPLEMENTATION == I2CDEV_ARDUINO_WIRE #o'z ichiga "Wire.h" #endif #aniqlash MIN_ABS_SPEED 20 mPU; // MPU boshqaruvi/holati bool dmpReady = noto'g'ri; // agar DMP-ni ishga tushirish uint8_t mpuIntStatus muvaffaqiyatli bo'lsa, rost belgilang; // MPU uint8_t devStatus dan haqiqiy uzilish holati baytini ushlab turadi; // qurilmaning har bir operatsiyasidan keyin holatini qaytarish (0 = muvaffaqiyat, !0 = xato) uint16_t packetSize; // kutilayotgan DMP paket hajmi (standart 42 bayt) uint16_t fifoCount; // hozirda FIFO uint8_t fifoBufferdagi barcha baytlar soni; // FIFO saqlash buferi // orientation/motion vars Quaternion q; // quaternion konteyner VectorFloat tortishish kuchi; // tortishish vektori float ypr; // yaw/pitch/roll konteyneri va tortish vektori //PID double originalSetpoint = 173; ikki marta belgilangan nuqta = originalSetpoint; double moveAngleOffset = 0,1; ikki tomonlama kirish, chiqish; //bu qiymatlarni o'zingizning dizayningizga mos keladigan qilib sozlang double Kp = 50; ikki barobar Kd = 1,4; ikki barobar Ki = 60; PID pid(&kirish, &chiqish, &to'langan nuqta, Kp, Ki, Kd, DIRECT); er-xotin motorSpeedFactorLeft = 0,6; ikki tomonlama motorSpeedFactorRight = 0,5; //MOTOR CONTROLLER int ENA = 5; int IN1 = 6; int IN2 = 7; int IN3 = 8; int IN4 = 9; int ENB = 10; LMotorController motorController (ENA, IN1, IN2, ENB, IN3, IN4, motorSpeedFactorLeft, motorSpeedFactorRight); volatile bool mpuInterrupt = noto'g'ri; // MPU uzilish pinining yuqori bo'lganligini ko'rsatadi void dmpDataReady() ( mpuInterrupt = true; ) void setup() ( // I2C avtobusiga qo'shilish (I2Cdev kutubxonasi buni avtomatik ravishda qilmaydi) #if I2CDEV_IMPLEMENTATION == I2CDEV_ARDUINO_WIRE Wire.begin( ); TWBR = 24; // 400 kHz I2C soat (agar protsessor 8 MGts bo'lsa, 200 kHz) #elif I2CDEV_IMPLEMENTATION == I2CDEV_BUILTIN_FASTWIRE Fastwire::setup(400, true); #endif mpu.initialize mpu();devtomp; // o'zingizning gyro ofsetlaringizni bu erda taqdim eting, minimal sezgirlik uchun o'lchovli mpu.setXGyroOffset(220); mpu.setYGyroOffset(76); mpu.setZGyroOffset(-85); mpu.setZAccelOffset(1788); // Mening sinovim uchun zavod standarti 1688 chip // ishlaganligiga ishonch hosil qiling (agar shunday bo'lsa, 0 ni qaytaradi) agar (devStatus == 0) ( // DMP ni yoqing, endi u tayyor mpu.setDMPEnabled(true); // Arduino uzilishni aniqlashni yoqishInterrupt(0 , dmpDataReady) , RISING); mpuIntStatus = mpu.getIntStatus(); // bizning DMP tayyor bayrog'imizni o'rnating, shunda asosiy loop() funksiyasi undan foydalanish ma'qul ekanligini bilishi uchun dmpReady = true; // kutilgan DMni oling Keyinchalik taqqoslash uchun P paket hajmi packetSize = mpu.dmpGetFIFOPacketSize(); //PID-ni o'rnatish pid.SetMode(AVTOMATIK); pid.SetSampleTime(10); pid. SetOutputLimits(-255, 255); ) else ( // ERROR! // 1 = dastlabki xotira yuklanmadi // 2 = DMP konfiguratsiyasi yangilanishlari bajarilmadi // (agar u buzilib qolsa, odatda kod 1 bo?ladi) Serial.print(F("DMP Initialization) muvaffaqiyatsiz tugadi (kod ")); Serial.print(devStatus); Serial.println(F(")")); ) ) void loop() ( // agar dasturlash muvaffaqiyatsiz bo'lsa, (!dmpReady) hech narsa qilishga urinmang. ) qaytish; // (!mpuInterrupt && fifoCount) MPU uzilishini yoki qo'shimcha paket(lar) mavjudligini kuting< packetSize) { //no mpu data - performing PID calculations and output to motors pid.Compute(); motorController.move(output, MIN_ABS_SPEED); } // reset interrupt flag and get INT_STATUS byte mpuInterrupt = false; mpuIntStatus = mpu.getIntStatus(); // get current FIFO count fifoCount = mpu.getFIFOCount(); // check for overflow (this should never happen unless our code is too inefficient) if ((mpuIntStatus & 0x10) || fifoCount == 1024) { // reset so we can continue cleanly mpu.resetFIFO(); Serial.println(F("FIFO overflow!")); // otherwise, check for DMP data ready interrupt (this should happen frequently) } else if (mpuIntStatus & 0x02) { // wait for correct available data length, should be a VERY short wait while (fifoCount < packetSize) fifoCount = mpu.getFIFOCount(); // read a packet from FIFO mpu.getFIFOBytes(fifoBuffer, packetSize); // track FIFO count here in case there is >1 ta paket mavjud // (bu uzilishni kutmasdan darhol ko'proq o'qish imkonini beradi) fifoCount -= packetSize; mpu.dmpGetQuaternion(&q, fifoBuffer); mpu.dmpGetGravity(&gravity, &q); mpu.dmpGetYawPitchRoll(ypr, &q, &gravitatsiya); kirish = ypr * 180/M_PI + 180; ))

Kp, Ki, Kd qiymatlari ishlamasligi yoki ishlamasligi mumkin. Agar ular bo'lmasa, yuqoridagi amallarni bajaring. Koddagi egilish 173 darajaga o'rnatilganligini unutmang. Agar xohlasangiz, bu qiymatni o'zgartirishingiz mumkin, lekin bu robot qo'llab-quvvatlashi kerak bo'lgan burchak ekanligini unutmang. Bundan tashqari, agar sizning motorlaringiz juda tez bo'lsa, siz motorSpeedFactorLeft va motorSpeedFactorRight qiymatlarini sozlashingiz mumkin.

Hozircha hammasi shu. Ko'rishguncha.

ichida hoverboard

Asosiy tafsilotlar

Giroskop nimadan yasalgan? Agar siz yon tomondan qarasangiz, gyro scooter qiziqarli qurilma. Birinchisi, ish platformasi yoki taxtasi. Aynan u erda odam o'rnidan turadi va muvozanatni saqlashga harakat qilib, haydaydi, minadi yoki yiqiladi. Platformaning yon tomonlarida ikkita g'ildirak bor, ular bizga minish va oldinga yoki orqaga harakat qilish imkoniyatini beradi.

Birinchidan, platforma bilan shug'ullanamiz. Ishchi platforma ikki qismga, o'ng va chapga bo'linadi. Faqat o'ng va chap oyoq. Bu platformalarda oyoq barmog'ini bosish orqali o'ngga yoki chapga burila olish uchun qilingan.

Giroskuter qanday?

mini segway qurilmasi

g'ildiraklar

Yonlarda ikkita g'ildirak bor. Odatda hoverbordlar 4 xil bo'lib, ular g'ildiraklarning sinfi va o'lchamlari bilan farqlanadi. Hoverbordlarning birinchi sinfi 4,5 dyuymli g'ildiraklari bo'lgan bolalar hoverbordlaridir. G'ildiraklarning kichik o'lchamlari skuterni juda noqulay qiladi va yo'lning ayrim qismlarida o'tish mumkin emas.

Keyingi sinf 6,5 dyuymli hoverborddir. U allaqachon kattaroq g'ildirak diametriga ega, ammo hamma narsa faqat tekis sirtlarda haydash uchun mo'ljallangan. 8 dyuymli gyroscooter barcha gyroboardlar orasida oltin o'rtacha hisoblanadi. U deyarli har qanday yo'lda harakatlana oladigan optimal g'ildirak o'lchamiga ega.

Va eng kattasi barcha mini-segwaylarning SUV - 10 dyuymli hoverbord. Bu qiziqarli xususiyatga ega bo'lgan model, katta g'ildiraklardan tashqari, bu g'ildiraklar kamera tizimiga ega. Ya'ni, g'ildiraklar puflanadigan, ular silliq yurishga ega va bunday hoverbordlar kichikroq prototiplarga qaraganda a??nmaya bardoshli.

Ramka

Barcha hoverbordlarning tanasi turli materiallardan tayyorlangan, ammo bir xil xususiyatga ega. G'ilof hamma joyda g'ildiraklarni chayqashdan, axloqsizlikdan, suvdan, qordan va changdan himoya qiladi. Kichik g'ildiraklari 4,5 va 6 bo'lgan giroskoplar odatda oddiy plastmassadan tayyorlanadi. Ushbu modellar tekis yo'lda harakatlanish uchun mo'ljallangan va bunday yuqori tezlikni rivojlantirmaganligi sababli, muhandislar qimmatbaho plastmassani o'rnatmaslikka va shu bilan hoverbord narxini oshirishga qaror qilishdi.

8 dyuymli g'ildiraklari bo'lgan skuter uchun korpuslar oddiy plastmassadan ham, uglerod tolasidan ham, zarbaga chidamli magniyli plastmassadan turli materiallardan tayyorlangan. Bunday plastmassa deyarli har qanday jismoniy ta'sir va zarbalarga dosh berishga qodir. Masalan, uglerod ham engil material bo'lib, shu bilan elektr motorlariga yukni kamaytiradi va batareyani zaryadsizlantirish tezligini kamaytiradi.

Dvigatellar

Qopqoqni olib tashlaganingizdan so'ng, g'ildirakka yaqinroq tomonlarda siz elektr motorini ko'rishingiz kerak. Elektr dvigatellari turli quvvatlarga ega. Barcha mini-segwaylar orasida o'rtacha qiymat ikkala g'ildirakda 700 vattni tashkil qiladi. Yoki g'ildirak uchun 350 vatt. Gap shundaki, giroskoplarning elektr motorlari bir-biridan mustaqil ishlaydi. Bir g'ildirak bir tezlikda, ikkinchisi boshqa tezlikda harakatlanishi mumkin yoki ular turli yo'nalishlarda, biri orqaga, ikkinchisi oldinga siljishi mumkin. Shunday qilib, ushbu tizim gyroscooterni boshqarish imkoniyatini beradi.

Yuqori tezlikda burilishlarga nisbatan sezgir bo'ladi. Shuningdek, siz 360 daraja burilishingiz mumkin. Dvigatelning kuchi qanchalik baland bo'lsa, yuk ko'tariladi va tezlik shunchalik yuqori bo'ladi, lekin har doim ham emas. Shuni tushunish kerakki, platformadagi yukning massasi qanchalik baland bo'lsa, tezlik shunchalik past bo'ladi va batareya tezroq zaryadsizlanadi. Shuning uchun kuchli dvigatelli giroskoplar qimmatroq.

Balanslash tizimi

Balanslash tizimi bir nechta komponentlardan iborat va o'z ichiga oladi. Birinchidan, bu ikkita giroskopik sensorlar bo'lib, ular platformaning o'ng va chap tomonida joylashgan. Agar siz korpus qopqog'ini olib tashlasangiz, siz ikkita yordamchi platani ko'rishingiz mumkin, aynan ularga giroskopik sensorlar ulangan. Yordamchi platalar ma'lumotlarni qayta ishlash va uni protsessorga yuborishga yordam beradi.

Keyinchalik o'ng tomonda siz asosiy platani ko'rishingiz mumkin, u erda 32-bitli protsessor joylashgan va barcha nazorat va hisob-kitoblar amalga oshiriladi. O'ngda yoki chapda platformadagi har qanday o'zgarishlarga javob beradigan dastur ham mavjud.

Agar platforma oldinga egilgan bo'lsa, protsessor ma'lumotni qayta ishlagandan so'ng, taxtani jismonan tekis holatda ushlab turadigan elektr motorlariga signal yuboradi. Ammo platforma ma'lum bir bosim bilan ko'proq egilib qolsa, g'ildirak darhol oldinga yoki orqaga harakat qila boshlaydi.

Shuni esda tutish kerakki, barcha joriy hoverbordlarda giroskopik sensorlar uchun ikkita yordamchi plata va protsessor joylashgan bitta asosiy plata bo'lishi kerak. Qadimgi modellarda ikkita taxtali tizim ham bo'lishi mumkin, ammo 2015 yilning kuzidan boshlab standartga o'zgartirish kiritildi va endi barcha hoverbordlar, mini-segveylar 3 ta taxta bilan ishlab chiqariladi.

Xitoylik soxta yoki past sifatli hoverbordlarda bitta taxta bo'lishi mumkin, asosiysi. Afsuski, bunday mini-segway yomon ishlov berish xususiyatlariga ega. Haydovchi tebranishi yoki ag'darilishi mumkin. Va keyin butun tizim butunlay muvaffaqiyatsiz bo'lishi mumkin.

Giroskuterning ichki boshqaruv moslamasining sxemasi ko'rinadigan darajada murakkab emas. Butun tizim platformaning har qanday xatti-harakatlariga imkon qadar tezroq javob berishga mo'ljallangan. Hisoblash soniyaning bir qismida va hayratlanarli aniqlik bilan amalga oshiriladi.

Batareya

Hoverbordning elektr ta'minoti tizimi ikki yoki undan ortiq batareyadan quvvatlanadi. Standart arzon modellarda odatda 4400 mA / soat quvvatga ega batareya o'rnatiladi. Batareya butun tizimning ishlashi va uni elektr energiyasi bilan ta'minlash uchun javobgardir, shuning uchun batareya yuqori sifatli va markali bo'lishi kerak. Odatda, batareyalarning ikkita markasi ishlatiladi - bu Samsung va LG.

Batareyalar ham sinfda farqlanadi. 1C, 2C sinflarining past darajadagi batareyalari mavjud. Bunday batareyalar odatda 4,5 va 6,5 dyuymli g'ildiraklari bo'lgan hoverbordlarga o'rnatiladi. Hammasi bir xil sababga ko'ra, chunki bu hoverbordlar tekis yo'llar, tekis asfalt, marmar yoki pollar uchun mo'ljallangan.

8 dyuymli g'ildirakli giroskoplar odatda o'rta sinf 3C tipidagi akkumulyatorlarni qo'yadi, bu batareyaning ishonchli modeli. To'satdan to'xtash paytida yoki yo'l chetiga yoki teshikka urilganda o'chmaydi.

Katta g'ildirakli 10 dyuymli modellarda odatda 5C sinfidagi batareyalar mavjud. Ushbu hoverbord deyarli har qanday yo'lda, quruqlikda, ko'lmaklarda, chuqurlarda yurishga qodir. Shuning uchun batareya yanada ishonchli bo'lishi kerak.

Hoverboard qurilmasining asosiy printsipi muvozanatga bog'liq. Haydovchining katta vazni bilan gyro scooter manevrlar va harakatni amalga oshirish uchun ko'proq elektr energiyasiga muhtoj.

Boshqa

Ko'pgina hoverbordlarda Bluetooth tizimi va dinamiklar ham mavjud. Uning yordamida siz sevimli musiqangizni tinglashingiz va do'stlaringiz bilan sayohat qilishingiz mumkin. Ammo bu tizim hali ham smartfoningizni hoverbordga ulash va avtomobilingiz holatini kuzatish imkonini beradi. Siz o'rtacha tezlikni kuzatishingiz mumkin, qancha masofani bosib o'tganingizni ko'rishingiz mumkin. Maksimal ruxsat etilgan tezlikni va yana ko'p narsalarni o'rnating.

Ko'pgina modellarda orqa yorug'lik ham mavjud, u zulmatda yo'lingizni yoritadi va musiqa ritmida yorqin miltillashi mumkin. Ammo shuni yodda tutish kerakki, musiqa va yorug'lik batareyani juda quritadi. Ko'pchilik, odatda, quvvat zaxirasini oshirish uchun orqa yorug'likni o'chiradi.

Xulosa

Skuter ixcham va engil, shu bilan birga tez, kuchli va bardoshli bo'lishi uchun yaratilgan. Muvaffaqiyatsiz haydashdan keyin uni qismlarga ajratib qo'ymaslik uchun barcha kerakli hujjatlarga ega bo'lgan ishonchli etkazib beruvchilardan hoverboard sotib olishdir.

Ushbu maqolada o'z-o'zini muvozanatlashtiruvchi vosita yoki oddiygina Segway yaratish ko'rib chiqiladi. Ushbu qurilmani yaratish uchun deyarli barcha materiallar osongina mavjud.

Qurilmaning o'zi haydovchi turadigan platformadir. Torsoni egib, ikkita elektr motori muvozanat uchun mas'ul bo'lgan zanjirlar va mikrokontrollerlar orqali boshqariladi.

Materiallar:

-XBee simsiz boshqaruv moduli.
- Arduino mikrokontrolleri
- batareyalar
- "GY-521" modulidagi InvenSense MPU-6050 sensori,
- yog'och bloklar
-tugmasi
- ikkita g'ildirak
va maqolada va fotosuratlarda ko'rsatilgan boshqa narsalar.

Birinchi qadam: kerakli xususiyatlarni aniqlang va tizimni loyihalashtiring.

Ushbu qurilmani yaratishda muallif uni quyidagi parametrlarga moslashtirishga harakat qildi:
- hatto shag'al ustida ham erkin harakat qilish uchun zarur bo'lgan flotatsiya va quvvat
-qurilmaning kamida bir soat uzluksiz ishlashini ta'minlash uchun etarli quvvatga ega batareyalar
- simsiz boshqarish imkoniyatini ta'minlash, shuningdek, muammolarni bartaraf etish va muammolarni bartaraf etish uchun qurilmaning ishlashi to'g'risidagi ma'lumotlarni SD-kartaga o'rnatish.

Bundan tashqari, bunday qurilmani yaratish narxi asl off-road hoverbordga buyurtma berishdan kamroq bo'lishi ma'qul.

Quyidagi diagrammaga ko'ra, siz o'z-o'zidan muvozanatli vositaning elektr sxemasini ko'rishingiz mumkin.

Quyidagi rasmda skuterning harakatlanish tizimi ko'rsatilgan.

Segway tizimlarini boshqarish uchun mikrokontrollerni tanlash juda xilma-xildir, muallifning Arduino tizimi narx toifalari tufayli eng maqbuldir. Arduino Uno, Arduino Nano kabi mos kontrollerlar yoki siz ATmega 328 ni alohida chip sifatida ishlatishingiz mumkin.

Ikki ko'prikli dvigatelni boshqarish pallasini quvvatlantirish uchun 24 V kuchlanishli kuchlanish talab qilinadi, bu kuchlanish 12 V avtomobil akkumulyatorlarini ketma-ket ulash orqali osonlik bilan erishiladi.

Tizim shunday ishlab chiqilganki, dvigatellarga quvvat faqat ishga tushirish tugmasi bosilgandagina beriladi, shuning uchun tez to'xtash uchun uni qo'yib yuboring. Bunday holda, Arduino platformasi motorlarning ko'prik boshqaruv sxemasi va simsiz boshqaruv moduli bilan ketma-ket aloqani ta'minlashi kerak.

Nishab ko'rsatkichlari "GY-521" modulidagi InvenSense MPU-6050 sensori yordamida o'lchanadi, u tezlashtirishni qayta ishlaydi va giroskop funktsiyalarini bajaradi. Sensor ikkita alohida kengaytirish platalarida joylashgan edi. l2c avtobusi Arduino mikrokontrolleri bilan aloqa qiladi. Bundan tashqari, 0x68 manzili bo'lgan egilish sensori har 20 ms-da so'rov o'tkazadigan va Arduino mikrokontrolleriga uzilishni ta'minlaydigan tarzda dasturlashtirilgan. Boshqa sensor 0x69 manziliga ega va to'g'ridan-to'g'ri Arduino-ga tortiladi.

Foydalanuvchi skuter platformasida turganda, Segwayni muvozanatlash uchun algoritm rejimini faollashtiradigan yuk chegarasi tugmasi faollashadi.

Ikkinchi qadam: Hoverboardning korpusini yaratish va asosiy elementlarni o'rnatish.

Gyroscooterning ishlash sxemasining asosiy tushunchasini aniqlagandan so'ng, muallif uning tanasini to'g'ridan-to'g'ri yig'ish va asosiy qismlarni o'rnatishga o'tdi. Yog'och taxtalar va barlar asosiy material bo'lib xizmat qildi. Daraxtning og'irligi juda oz, bu batareyaning zaryadlash muddatiga ijobiy ta'sir qiladi, bundan tashqari, yog'och osongina qayta ishlanadi va izolyator hisoblanadi. Ushbu taxtalardan quti yasaldi, unda batareyalar, motorlar va mikrosxemalar o'rnatiladi. Shunday qilib, U shaklidagi yog'och qism olindi, uning ustiga g'ildiraklar va dvigatellar murvat bilan biriktirilgan.

Dvigatel quvvatining g'ildiraklarga uzatilishi vites bilan bog'liq bo'ladi. Segway korpusiga asosiy qismlarni yotqizayotganda, Segwayni ishlaydigan tik holatiga keltirishda og'irlik teng taqsimlanishini ta'minlash juda muhimdir. Shuning uchun, agar siz og'ir batareyalardan og'irlikning taqsimlanishini hisobga olmasangiz, unda qurilmani muvozanatlash ishi qiyin bo'ladi.

Bunday holda, muallif qurilmaning markazida joylashgan dvigatelning og'irligini qoplash uchun batareyalarni orqa tomonga joylashtirdi. Qurilmaning elektron komponentlari dvigatel va akkumulyatorlar orasiga joylashtirilgan. Keyinchalik sinovdan o'tkazish uchun Segway tutqichiga vaqtinchalik ishga tushirish tugmasi ham biriktirilgan.

Uchinchi qadam: ulanish sxemasi.

Yuqoridagi diagrammaga ko'ra, Segway korpusidagi barcha simlar amalga oshirildi. Bundan tashqari, quyidagi jadvalga muvofiq, Arduino mikrokontrollerining barcha chiqishlari ko'prik motorini boshqarish pallasiga, shuningdek balanslash sensorlariga ulangan.

Quyidagi diagrammada egilish sensori gorizontal ravishda o'rnatilgan, boshqaruv sensori esa Y o'qi bo'ylab vertikal ravishda o'rnatilgan.

To'rtinchi qadam: Qurilmani sinovdan o'tkazish va sozlash.

Oldingi bosqichlarni o'tkazgandan so'ng, muallif sinov uchun Segway modelini oldi.

Sinovni o'tkazishda sinov maydonining xavfsizligi, shuningdek, himoya qalqonlari va haydovchi uchun dubulg'a ko'rinishidagi himoya vositalari kabi omillarni hisobga olish kerak.

Din Kamen tomonidan ixtiro qilingan Segway deb ataladigan ikkita g'ildirakli kichik o'ziyurar platforma tobora ommalashib bormoqda. Nogironlar aravachasidagi odam asfaltga chiqishda qanday qiyinchiliklarga duch kelganini payqab, u odamlarga bemalol aylanib o'tishga yordam beradigan transport vositasini yaratish imkoniyatini ko'rdi. Kamen o'z-o'zini muvozanatlash platformasini yaratish g'oyasini amalga oshirdi. Birinchi model 2001 yilda sinovdan o'tgan va bu dastagida tugmalari bo'lgan avtomobil edi. U nogironlar uchun mo'ljallangan bo'lib, ularga hatto qo'pol erlarda ham mustaqil harakat qilish imkonini berdi. Yangi model "RT Segway" nomi bilan mashhur bo'ldi va allaqachon qo'lni chapga yoki o'ngga burish orqali boshqarishga ruxsat berilgan. 2004 yilda u Yevropa va Osiyoda sotila boshlandi. Segway PTi2 kabi eng ilg'or zamonaviy modellarning narxi taxminan 5000 dollarni tashkil qiladi. So'nggi paytlarda Xitoy va Yaponiya kompaniyalari turli xil modifikatsiya va innovatsion dizayndagi qurilmalarni yaratmoqda. Ba'zilar hatto bitta g'ildirakli shunga o'xshash transport vositalarini ishlab chiqaradilar, ammo keling klassik Segwayga qaraylik.

Segway platformasi va ikkita elektr motori tomonidan ko'ndalang boshqariladigan ikkita g'ildirakdan iborat. Tizimning o'zi nafaqat haydovchining egilishini, balki transport vositasining holatini ham hisobga olgan holda motorlarni boshqaradigan murakkab elektron sxema bilan barqarorlashtiriladi, bu esa har doim tik, barqaror holatda qolish imkonini beradi. Platformada turgan haydovchi tezlikni oddiygina tutqichni oldinga yoki orqaga siljitish orqali boshqaradi, o'ngga yoki chapga - buriling. Boshqaruv platasi bort mikroprotsessoriga platformani to‘g‘ri yo‘naltirishga yordam berish uchun tegishli harakat va orientatsiya datchiklaridan (smartfonlar ekran yo‘nalishini o‘zgartirishga imkon beruvchilarga o‘xshash) signallarni nazorat qiladi. Segwayning asosiy siri elektromexanik qismda emas, balki ma'lumotlarni qayta ishlash va xatti-harakatlarni bashorat qilishda sezilarli matematik aniqlik bilan harakat fizikasini hisobga oladigan kodda.

Segway neodimiy-temir-bor qotishmasidan tayyorlangan, litiy-polimer akkumulyatori tufayli 2 kVtgacha quvvat ishlab chiqarishga qodir bo'lgan ikkita cho'tkasiz elektr dvigatel bilan jihozlangan.

Segway uchun tafsilotlar

Segway yaratish uchun sizga g'ildirakli ikkita tishli dvigatel, akkumulyator, elektron sxema, platforma va rul kerak bo'ladi.

Arzon modellarning dvigatel kuchi taxminan 250 Vt ni tashkil qiladi, bu nisbatan past oqim iste'moli bilan 15 km / soat tezlikni ta'minlaydi. Ular g'ildiraklarni to'g'ridan-to'g'ri aylantira olmaydilar, chunki bu motorlarning ko'p sonli aylanishlari kerakli tortishni olishga imkon bermaydi. Velosipedda viteslarni ishlatganda sodir bo'ladigan narsaga o'xshash: vites nisbatini oshirish orqali siz tezlikni yo'qotasiz, lekin pedalga qo'llaniladigan kuchni oshirasiz.

Platforma motorlar o'qi ostida joylashgan. Og'irligi ancha yuqori bo'lgan akkumulyator oyoq tagiga simmetrik holatda ham joylashtirilgan, bu esa bortda haydovchisiz ham Segwayning tik holatda turishini ta'minlaydi. Bundan tashqari, ichki mexanik barqarorlik haydovchi mavjud bo'lganda to'liq faol bo'lgan elektron stabilizatsiya blokiga yordam beradi. Platformada odamning mavjudligi og'irlik markazini g'ildirak o'qidan yuqoriga ko'taradi, bu tizimni beqaror qiladi - bu allaqachon elektronika taxtasini qoplaydi.

Asos sifatida, Xitoyning veb-saytida kerakli elektronikani sotib olib, bunday ishni o'zingiz qilishingiz mumkin (ular sotuvda). Barcha qismlar vintlardek va yong'oqlar bilan o'rnatiladi (vintlar emas). To'g'ri zanjir tarangligiga alohida e'tibor berilishi kerak. To'g'ri bosimni ta'minlash uchun batareyalar kichik rezina grommets bilan U-qisqichlar bilan mahkamlangan. Batareya va platforma o'rtasida sirpanish bo'lmasligi uchun ikki tomonlama lentani qo'shish tavsiya etiladi. Boshqaruv paneli ikkita batareya orasiga joylashtirilishi va maxsus ajratgichlar bilan mahkamlanishi kerak.

Boshqaruv dastagi bo'lishi mumkin yoki bo'lmasligi mumkin - axir, usiz segvey modellari (minisegway) hozir mashhur. Umuman olganda, bu narsa qiziq va unchalik qimmat emas, chunki do'stlarning ma'lumotlariga ko'ra, Xitoyda ulgurji sotib olish narxi atigi 100 dollarni tashkil qiladi.

Bizga nima kerak bo'ladi? Boshlash uchun - g'ildiraklar, matbuot uchun simulyatordan oling. 12 volt va 160 rpm uchun reduktor. 15000 milliamper soat uchun Powerbank. Avtotransportni boshqarish, ya'ni o'ngga yoki chapga burilish, tezlashtirish va sekinlashtirish uchun biz uy qurilishi maysazorini ishlab chiqarishda allaqachon ishlatilgan modullardan foydalanamiz. Bu sizga dvigatelning tezligini nazorat qilish imkonini beradi. Shunga ko'ra, 2 modul, 2 dvigatel, 2 quvvat banki.

Ikki to'plam alohida ishlaydi. Aytaylik, biz o'ng dvigatelga inqiloblarni qo'shamiz, segway chapga buriladi. Xuddi shu narsa, lekin o'ngga burilganda aks ettirilgan. Agar siz bir vaqtning o'zida ikkita motorga tezlikni qo'shsangiz, asbob tezlashadi.

Avval viteslarni o'rnatamiz. Buning uchun biz uni markazda kontrplak varag'iga qo'llaymiz, konturni chizamiz va kesgich bilan chuqurchaga chiqamiz. Vites qutisi chap tomonga o'rnatilgani kabi, biz buni qarama-qarshi tomondan qilamiz.

Ushbu barlarning bir nechtasini kesib, yon tomonlarga burama qilishingiz kerak. Bu kontrplak cho'kmasligi uchun kerak.
G'ildiraklarni echib oling va o'qga qo'ying. Ko'rib turganingizdek, ular bir-biridan farq qiladi. Ikkita yog'och butalarni oldindan tayyorlash kerak. Biz uy qurilishi yog'och tornasidan foydalanamiz. Ikkita yog'och blankalar chiqdi.

Biz ish qismini joylashtiramiz. Biz teshik ochamiz va ish qismini epoksi bilan yopishtiramiz. (Muallif videoning oxirida tuzatish kiritdi, quyida o'qing).

Endi biz rulni yasaymiz. Buning uchun biz kanalizatsiya trubasidan foydalanamiz. Biz simulyatordan tutqichni oldik. Biz kontrplakning yuqori qismida teshiklar qilamiz, quvur va tutqichni mahkamlaymiz. Segwayning rul g'ildiragi biroz egilgan bo'lishi kerak, shuning uchun biz nishab ostidagi kontrplakda teshik ochdik va plastik quvurni kesib oldik.

Barcha boshqaruv modullari rulga o'rnatiladi. Ruldadan vites qutilariga 8 dona simni cho'zish kerak. Ular yuqoridan chiqib ketmasligi uchun biz avval trubaga teshik ochamiz va simlarni itaramiz.

Va endi siz yana hamma narsani epoksi bilan yopishtirishingiz va 24 soat kutishingiz kerak. G'ildiraklar deformatsiyalangan bo'lib chiqdi, epoksi juda ishonchli material emas edi. Men vites qutilarini demontaj qildim, millarni olib tashladim va ulardagi iplarni kesib tashladim. Bundan tashqari, men yog'och butalarda teshik ochdim. O'rnatilgan metall butalar va endi hammasi ancha ishonchli ko'rinadi. G'ildiraklar ham juda qattiq vidalanishi mumkin. Plastik quvur unchalik ishonchli emas edi, uni mustahkamlash uchun uning ichiga belkurak tutqichi kiritilgan.

Panelga 2 ta modul qo'yamiz. Rezistorlar uchun quvurda teshiklarni burish kerak. Tugmalarni issiq elim bilan yopishtirish qoladi. Modulga, reduktorlarga, quvvat banklariga simlarni o'tkazing. G'ildiraklarga burab qo'ying.

Simlarni noto'g'ri ulashdan qo'rqqanlar uchun modullarda hamma narsa batafsil bayon etilgan.

Segwayda velosiped spidometri ham bo‘ladi. Uy qurilishi segveyining sinov versiyasi tayyor. Keling, sinab ko'raylik.