Selbst gemachte Segway-Zeichnungen. Gyroscooter: ein Gerät, woraus es besteht, das Schema und Design eines Mini-Segways. Segway elektronische Befüllung

Ist es wirklich möglich, ein so komplexes Gerät wie einen Segway selbst herzustellen? Es stellt sich heraus, dass Sie es können. Wenn Sie genug Sorgfalt anwenden und Spezialwissen anwenden. Was tat ein junger Ingenieur namens Petter Forsberg, der seinen Abschluss gemacht hat Schwedische Chalmers University of Technology mit einem Abschluss in Automatisierung und Mechatronik.

Neben Wissen und Können müsse er noch viel Geld brauchen, sagen Sie. Ja, Geld wurde benötigt, aber nicht viel, etwa 300 Euro, um einen bestimmten Satz von Teilen und Ausrüstung zu kaufen. Das Ergebnis seiner Bemühungen ist in diesem Video:

Mechanik

Motoren, Räder, Ketten, Getriebe und Batterien wurden von zwei preiswerten chinesischen Elektrorollern übernommen. Mit Motoren können Sie 24 V, 300 W und 2750 U / min bereitstellen.

Die Übersetzung erfolgt vom kleinen Zahnrad am Motor zum großen Zahnrad am Lenkrad. Das Verhältnis beträgt ungefähr 6:1, ein so hohes Verhältnis ist vorzuziehen, um ein besseres Drehmoment zu erhalten und zu reduzieren Höchstgeschwindigkeit. Das Getriebe des 12-Zoll-Laufrads basierte auf einem Freilaufmechanismus, so dass die notwendigen Modifikationen vorgenommen werden mussten, um das Rad in beide Richtungen fahren zu können.

Die Basis der Plattform ist eine feststehende Achse, auf der sich beide Räder drehen müssen. Die Achse wird mit drei Aluminiumblöcken montiert, die mit 5mm Gewindestiften fixiert werden.

Um beim Fahren eines Segways durch Kippen der Lenksäule nach links und rechts wenden zu können, wurde eine Zeichnung angefertigt benötigtes Teil im SolidWorks-Programm, danach wurde es auf einer CNC-Maschine hergestellt. Das Maschinenprogramm wurde mit CAMBAM geschrieben. Auf die gleiche Weise wurde die Elektronikbox hergestellt und die Notbremseinheit montiert.

Das Lenkrad des zukünftigen Segway ist ein herkömmlicher Fahrradlenker, dessen Rohr an einem 25-mm-Stahlhohlrohr befestigt ist. Um die Lenksäule zentriert zu halten und etwas Kraft zu erzeugen Feedback zwei Stahlfedern waren beteiligt. Das Lenkrad hat auch einen Notfallknopf, der mit einem Standardrelais vom Auto verbunden ist und die Motorleistung reduzieren kann.

Zur Stromversorgung werden zwei 12V 12Ah Bleiakkus verwendet, die für 24V Motoren verwendet werden.

Elektronik

Alles Leiterplatten wurden speziell für diese Entwicklung hergestellt. Die Hauptplatine übernimmt die Berechnungen, sammelt Daten von Sensoren wie einem Gyroskop (ADXRS614), einem Beschleunigungsmesser (ADXL203) und einem Trimmpoti, anhand derer sie bestimmen kann, in welche Richtung Sie drehen möchten.

Hauptprozessor AVR ATmega168. Die Verbindung mit einem Laptop erfolgt über Bluetooth mit dem RN-41. Zwei H-Brücken setzen die Steuersignale der Hauptplatine in Kraft für die Motoren um. Jede H-Brücke hat einen ATmega168, die Kommunikation zwischen den Boards erfolgt über UART. Die gesamte Elektronik wird mit einem separaten Akku (LiPo 7,4 V 900 mAh) betrieben.

Um einen einfachen Zugang zum Laden von Batterien, zum Programmieren der Hauptplatine und zum Ändern der Parameter des Regelkreises zu haben, wurde eine kleine Box mit den erforderlichen Anschlüssen, einem Elektronik-Leistungsschalter und einem Trimmpotentiometer auf der Oberseite hergestellt.

Software

Die Mikrocontroller-Software besteht hauptsächlich aus einem Filter für das Gyroskop und den Beschleunigungsmesser und einem PD-Regelkreis. Für den Test wurden zwei Filter genommen: Kalman und Complemenatry. Es stellte sich heraus, dass ihre Leistung sehr ähnlich war, aber der Complemenatry-Filter erfordert weniger Rechenleistung, weshalb er für die Verwendung ausgewählt wurde. Es wurden auch Java-Anwendungen geschrieben, damit Sie alle Werte von Sensoren und Steuersignalen, Batteriestatus usw. sehen können.

Die technische Seite der Erstellung eines Segways mit Ihren eigenen Händen in diesem Video:

Wenn Sie denken, dass ein Hoverboard oder ein Mini-Segway nicht mit Ihren eigenen Händen und Ihrer eigenen Kraft zu Hause hergestellt werden kann, dann liegen Sie weit falsch. Seltsamerweise gibt es im Internet viele Videos, in denen viele Handwerker ihr eigenes Hoverboard herstellen. Für einige stellt sich heraus, dass es sehr hausgemacht ist, aber es gibt diejenigen, die der Technologie der Schöpfung wirklich näher kommen und eine wirklich interessante und hochwertige Sache reproduzieren konnten. Ist es also möglich, einen Gyro-Scooter mit eigenen Händen zu bauen? Adrian Kundert, Ingenieur und einfach ein guter Mensch, wird uns davon erzählen.

Was ist ein Gyroscooter?

Wie erstelle ich einen Gyro-Scooter mit eigenen Händen? Um zu verstehen, wie man ein selbstgebautes Hoverboard herstellt, müssen Sie zuerst verstehen, was ein Hoverboard ist, woraus es besteht und was benötigt wird, um dieses interessante Fahrzeug zu bauen. Ein Kreiselroller ist ein selbstbalancierendes Fahrzeug, dessen Funktionsprinzip auf einem System von Kreiselsensoren basiert und Haustechnik Aufrechterhaltung des Gleichgewichts der Arbeitsplattform. Das heißt, wenn wir den Gyro-Scooter einschalten, schaltet sich auch das Ausgleichssystem ein. Wenn eine Person auf den Kreiselroller steigt, beginnt sich die Position der Plattform zu ändern, diese Information wird nur von Kreiselsensoren gelesen.

Diese Sensoren lesen jede Positionsänderung relativ zu Erdoberfläche oder der Punkt, von dem der Gravitationseinfluss kommt. Nach dem Lesen werden die Informationen den Hilfstafeln zugeführt, die sich auf beiden Seiten des Bahnsteigs befinden. Da die Sensoren und die Elektromotoren selbst unabhängig voneinander arbeiten, werden wir in Zukunft zwei Elektromotoren benötigen. Von den Hilfsplatinen gehen die verarbeiteten Informationen bereits mit einem Mikroprozessor an die Hauptplatine. Dort wird das Gleichgewichtserhaltungsprogramm bereits mit der nötigen Genauigkeit durchgeführt.

Das heißt, wenn sich die Plattform um etwa ein paar Grad nach vorne neigt, wird den Motoren signalisiert, sich in die entgegengesetzte Richtung zu bewegen, und die Plattform wird nivelliert. Es kippt auch auf die andere Seite. Neigt sich das Hoverboard stärker, versteht das Programm sofort, dass ein Befehl zum Vorwärts- oder Rückwärtsfahren an die Elektromotoren vorliegt. Wenn sich das Hoverboard um mehr als 45 Grad neigt, werden die Motoren und das Hoverboard selbst abgeschaltet.

Der Kreiselroller besteht aus einem Körper, einer Stahl- oder Metallbasis, an der die gesamte Elektronik befestigt wird. Als nächstes kommen zwei Elektromotoren mit der Kraft, um unter dem Gewicht einer Person mit bis zu 80-90 kg fahren zu können. Als nächstes kommt Hauptplatine mit einem Prozessor und zwei Hilfsplatinen, auf denen sich die Kreiselsensoren befinden. Und natürlich der Akku und zwei Räder mit gleichem Durchmesser. Wie man einen Kreiselroller baut Um dieses Problem zu lösen, müssen wir bestimmte Details des Designs des Gyroboards selbst erhalten.

Was brauchen wir?

Wie erstelle ich einen Gyro-Scooter mit eigenen Händen? Die erste und wichtigste Sache, die Sie brauchen, sind zwei Elektromotor, mit der Kraft, das Gewicht eines Erwachsenen zu tragen. Die durchschnittliche Leistung der Werksmodelle beträgt 350 Watt, daher werden wir versuchen, Motoren mit dieser Leistung zu finden.

Dann müssen Sie natürlich zwei identische Räder finden, ungefähr 10-12 Zoll. Mehr ist besser, da wir viel Elektronik haben werden. Damit die Durchgängigkeit höher ist und der Abstand zwischen der Plattform und dem Boden auf dem richtigen Niveau ist.

Zwei Batterien, Bleisäure, Sie müssen eine Nennkapazität von mindestens 4400 mAh und vorzugsweise mehr wählen. Da werden wir nicht Metallstruktur, aber es wird mehr wiegen als der ursprüngliche Mini-Segway oder Scooter.

Produktion und Prozess

Wie macht man einen Gyro-Scooter leistungsstark und so, dass er beim Fahren das Gleichgewicht hält? Zuerst müssen Sie einen Plan erstellen, welche Art von Fahrzeug wir benötigen. Wir müssen ein ziemlich leistungsstarkes Fahrzeug mit großen Rädern und hoher Geländegängigkeit auf verschiedenen Straßen bauen. Mindestwert kontinuierliche Fahrt sollte 1-1,5 Stunden betragen. Wir werden ungefähr 500 Euro ausgeben. Lassen Sie uns ein drahtloses Steuersystem in unseren Gyro-Scooter einbauen. Lassen Sie uns das Lesegerät für Fehlfunktionen und Fehler einsetzen, alle Informationen werden auf die SD-Karte übertragen.

Schema des Hoverboards

Im obigen Diagramm können Sie alles deutlich sehen: Elektromotoren, Batterien und so weiter. Zuerst müssen Sie genau den Mikrocontroller auswählen, der steuern soll. Von allen Arduino-Mikrocontrollern auf dem Markt werden wir uns für UnoNano entscheiden, und ATmega 328 wird als zusätzlicher Informationsverarbeitungschip fungieren.

Aber wie macht man ein Hoverboard sicher? Wir haben zwei Batterien in Reihe geschaltet, damit wir die gewünschte Spannung erhalten. Für Elektromotoren benötigen Sie nur eine Doppelbrückenschaltung. Es wird eine Bereitschaftstaste installiert, durch die die Motoren mit Strom versorgt werden. Wenn diese Taste gedrückt wird, werden die Motoren und das Hoverboard selbst ausgeschaltet. Dies ist für das sichere Fahren des Fahrers selbst und unseres Fahrzeugs erforderlich.

Der Arduino-Mikrocontroller wird bei etwa 38400 Baud liegen und serielle Kommunikation mit der XBee-Schaltung verwenden. Wir werden zwei InvenSense MPU 6050 Gyrosensoren basierend auf GY-521-Modulen verwenden. Sie lesen wiederum Informationen über die Position der Plattform. Diese Sensoren sind genau genug, um einen Mini-Segway zu bauen. Diese Sensoren befinden sich auf zwei zusätzlichen Zubehörplatinen, die die primäre Verarbeitung durchführen.

Wir werden den I2C-Bus verwenden, er hat ausreichend Durchsatz um schnell mit dem Arduino-Mikrocontroller zu kommunizieren. Der Gyrosensor mit der Adresse 0x68 hat eine Aktualisierungsrate von 15 ms. Der zweite Adresssensor 0x68 arbeitet direkt vom Mikrocontroller. Wir haben auch einen Lastschalter, der das Hoverboard in den Balance-Hold-Modus versetzt, wenn sich die Plattform in einer ebenen Position befindet. In diesem Modus bleibt das Hoverboard an Ort und Stelle.

Drei Holzdetails, auf dem unsere Räder und Elektromotoren stehen werden. Die Lenksäule aus einem gewöhnlichen Holzstab wird an der Vorderseite des Rollers selbst befestigt. Hier können Sie jeden Stock nehmen, sogar einen Stiel von einem Mopp. Es muss berücksichtigt werden, dass Akkumulatoren und andere Kreisläufe Druck auf die Plattform erzeugen und somit der Ausgleich leicht neu konfiguriert wird, genau in dem Teil, in dem mehr Druck vorhanden sein wird.

Die Motoren müssen gleichmäßig rechts und links auf den Seiten der Plattform verteilt sein, die Batterie möglichst in der Mitte in einer speziellen Box. Wir befestigen die Lenksäule an den üblichen Finten und befestigen den Bereitschaftsknopf oben am Steuerknüppel. Das heißt, wenn etwas schief gelaufen ist und die Taste gedrückt wird, schaltet sich das Hoverboard aus. In Zukunft kann dieser Taster zu einem Fußteil umgebaut oder an eine bestimmte Neigung der Plattform selbst angepasst werden, aber darauf verzichten wir vorerst.

Die interne Schaltung und das Löten aller Drähte erfolgen nach dem gleichen Schema. Als nächstes müssen Sie zwei Kreiselsensoren mit unserem Mikrocontroller verbinden, indem Sie eine Brückenschaltung mit einem Motor gemäß dieser Tabelle verwenden.

Die Gleichgewichtssensoren sollten parallel zum Boden oder entlang der Plattform selbst installiert werden, während die rechten und linken Abbiegesensoren senkrecht zu den Gyrosensoren installiert werden sollten.

Sensoreinstellung

Als nächstes konfigurieren wir den Mikrocontroller und laden den Quellcode herunter. Als nächstes müssen Sie die korrekte Beziehung zwischen den Gyrosensoren und den Rotationssensoren überprüfen. Verwenden Sie das Arduino Terminal-Programm, um das Hoverboard zu programmieren und zu konfigurieren. Achten Sie darauf, den PID-Balance-Regler abzustimmen. Tatsache ist, dass Sie Motoren mit unterschiedlicher Leistung und Charakteristik auswählen können, die Einstellung ist für sie unterschiedlich.

Es gibt mehrere Optionen in diesem Programm. Der erste wichtigste Parameter ist der Kp-Parameter, er ist für den Ausgleich verantwortlich. Erhöhen Sie zuerst diesen Indikator, um das Hoverboard instabil zu machen, und verringern Sie dann den Indikator auf den gewünschten Parameter.

Der nächste Parameter ist der Ki-Parameter, er ist für die Beschleunigung des Hoverboards verantwortlich. Wenn der Neigungswinkel abnimmt, verringert oder erhöht sich die Geschwindigkeit mit der umgekehrten Aktion. und der letzte Parameter ist der Kd-Parameter, er bringt die Plattform selbst in eine ebene Position zurück und versetzt die Motoren in den Haltemodus. In diesem Modus steht der Scooter einfach still.

Dann schalten Sie den Power-Knopf des Arduino-Mikrocontrollers ein und das Hoverboard geht in den Standby-Modus. Nachdem Sie auf dem Gyroboard selbst stehen, stellen Sie sich mit den Füßen auf den Druckknopf, sodass der Gyro-Scooter in den „auf der Stelle“-Modus geht. Die Gleichgewichtssensoren schalten sich ein und wenn sich der Neigungswinkel ändert, bewegt sich der Gyro-Scooter vorwärts oder rückwärts. Im Falle einer Panne können Sie das Hoverboard ganz einfach mit Ihren eigenen Händen reparieren.

Immer beliebter wird heute eine kleine selbstfahrende Plattform mit zwei Rädern, der sogenannte Segway, der von Dean Kamen erfunden wurde. Als er die Schwierigkeiten bemerkte, die eine Person im Rollstuhl hatte, um den Bürgersteig zu erklimmen, sah er eine Gelegenheit, etwas zu schaffen Fahrzeug die Menschen helfen können, sich ohne zu bewegen besondere Bemühungen. Kamen verwirklichte seine Idee, eine selbstbalancierende Plattform zu schaffen. Das erste Modell wurde 2001 getestet und es war ein Fahrzeug mit Knöpfen am Griff. Es wurde für Menschen mit Behinderungen konzipiert und ermöglichte es ihnen, sich auch in unwegsamem Gelände selbstständig zu bewegen. Neues Modell wurde als "Segway RT" bekannt und erlaubte bereits das Lenken durch Kippen des Hebels nach links oder rechts. Im Jahr 2004 begann der Verkauf in Europa und Asien. Der Preis der fortschrittlichsten moderne Modelle, zum Beispiel Segway PTi2 - etwa 5.000 US-Dollar. IN In letzter Zeit Chinesische und japanische Unternehmen stellen Geräte mit verschiedenen Modifikationen und innovativen Designs her. Einige stellen sogar ähnliche Fahrzeuge mit nur einem Rad her, aber schauen wir uns den klassischen Segway an.

Segway besteht aus einer Plattform und zwei quer angeordneten Rädern, die von zwei Elektromotoren angetrieben werden. Das System selbst wird durch eine ausgeklügelte elektronische Schaltung stabilisiert, die die Motoren steuert und nicht nur die Neigung des Fahrers, sondern auch den Zustand des Fahrzeugs berücksichtigt, sodass es immer aufrecht und stabil bleibt. Der Fahrer, der auf der Plattform steht, steuert die Geschwindigkeit, indem er einfach den Griff nach vorne oder hinten bewegt, während er nach rechts oder links kippt - drehen. Die Steuerplatine überwacht Signale von geeigneten Bewegungs- und Ausrichtungssensoren (ähnlich denen, die es Smartphones ermöglichen, die Bildschirmausrichtung zu ändern), um dem integrierten Mikroprozessor zu helfen, die Plattform genau auszurichten. Das Hauptgeheimnis Segway liegt nicht so sehr im elektromechanischen Teil, sondern im Code, der die Physik der Bewegung mit erheblicher mathematischer Präzision bei der Datenverarbeitung und Verhaltensvorhersage berücksichtigt.

Der Segway ist mit zwei bürstenlosen Elektromotoren aus einer Neodym-Eisen-Bor-Legierung ausgestattet, die dank einer Lithium-Polymer-Batterie eine Leistung von bis zu 2 kW entwickeln können.

Details für Segway

Um ein Segway zu bauen, benötigen Sie zwei Getriebemotoren mit Rädern, eine Batterie, elektronische Schaltung, Plattform und Lenkrad.

Die Motorleistung preiswerter Modelle beträgt ca. 250 W, was Geschwindigkeiten bis zu 15 km / h bei relativ geringem Stromverbrauch ermöglicht. Sie können die Räder nicht direkt drehen, da die hohe Drehzahl dieser Motoren es nicht erlaubt, die notwendige Traktion zu erreichen. Ähnlich wie bei der Verwendung der Gänge an Ihrem Fahrrad: Wenn Sie die Übersetzung erhöhen, verlieren Sie an Geschwindigkeit, erhöhen jedoch die auf das Pedal ausgeübte Kraft.

Die Plattform befindet sich unterhalb der Achse der Motoren. Auch der Akku, dessen Gewicht recht hoch ist, ist symmetrisch unter dem Trittbrett platziert, was dafür sorgt, dass das Segway auch ohne Fahrer an Bord in einer aufrechten Position bleibt. Zusätzlich hilft die interne mechanische Stabilität der elektronischen Stabilisierungseinheit, die in Anwesenheit des Fahrers voll aktiv ist. Die Anwesenheit einer Person auf der Plattform hebt den Schwerpunkt über die Radachse, was das System instabil macht - dies wird bereits durch die Elektronikplatine ausgeglichen.

Im Prinzip können Sie so etwas selbst tun, indem Sie die erforderliche Elektronikeinheit auf der chinesischen Website kaufen (sie sind im Angebot). Alle Teile werden mit Schrauben und Muttern (keine Schrauben) montiert. Besondere Aufmerksamkeit muss die richtige Kettenspannung gegeben sein. Die Batterien sind mit U-Klemmen mit kleinen Gummitüllen gesichert, um den richtigen Druck zu gewährleisten. Es wird empfohlen, doppelseitiges Klebeband zwischen Batterie und Plattform anzubringen, damit kein Verrutschen auftritt. Das Bedienfeld muss zwischen zwei Batterien eingesetzt und mit speziellen Abstandshaltern befestigt werden.

Steuerhebel kann es geben oder auch nicht – schließlich sind Segway-Modelle ohne Steuerhebel (Minisegway) mittlerweile beliebt. Generell ist das Ding interessant und nicht sehr teuer, denn laut Auskunft von Freunden liegt der Großhandelskaufpreis in China bei nur 100 Dollar.

Ist es möglich, einen Segway mit eigenen Händen zu bauen? Wie schwierig ist es und welche Angaben werden dafür benötigt? Wird es hausgemachte Apparate alle die gleichen Funktionen erfüllen wie werkseitig hergestellte? Eine Reihe ähnlicher Fragen stellen sich im Kopf einer Person, die sich entscheidet, mit ihren eigenen Händen zu bauen. Die Antwort auf die erste Frage wird einfach und klar sein: Einen „Elektroroller“ selbst zu bauen, liegt in der Macht jeder Person, die sich zumindest ein wenig mit Elektronik, Physik und Mechanik auskennt. Darüber hinaus funktioniert das Gerät nicht schlechter als das auf einer Fabrikmaschine hergestellte.

Wie macht man einen Segway mit eigenen Händen?

Wenn man sich den Gyro-Scooter genau anschaut, erkennt man darin einen recht einfachen Aufbau: Es ist einfach ein Scooter, der mit einem System ausgestattet ist automatischer Abgleich. Auf beiden Seiten der Plattform befinden sich 2 Räder. Um ein effektives Ausbalancieren durchzuführen, sind die Segway-Designs mit einem Indikator-Stabilisierungssystem ausgestattet. Die von den Neigungssensoren kommenden Impulse werden zu Mikroprozessoren transportiert, die wiederum elektrische Signale erzeugen. Dadurch bewegt sich der Kreiselroller in eine vorgegebene Richtung.

Um einen Segway mit Ihren eigenen Händen zu bauen, benötigen Sie die folgenden Artikel:

• 2 Räder;
• 2 Motoren;
• Lenkrad;
• Aluminiumblöcke;
• tragendes Stahl- oder Aluminiumrohr;
• 2 Bleibatterien;
• Aluminiumteller;
• Widerstände;
• Notbremse;
• Stahlachse 1,2 cm;
• Leiterplatte;
• Kondensatoren;
• Lipo-Batterie;
• Gate-Treiber;
• LED-Anzeigen;
• 3 x ATmtga168;
• Spannungsregler;
• ADXRS614;
• 8 Mosfets;
• zwei Federn;
• und ADXL203.

Unter den aufgeführten Namen sind mechanische Teile, und elektronische Komponenten und andere Geräte.

Reihenfolge der Segway-Montage

Ein Segway mit eigenen Händen zusammenzubauen ist nicht so schwierig, wie es auf den ersten Blick scheint. Mit allen notwendigen Komponenten nimmt der Prozess sehr wenig Zeit in Anspruch.

Sammlung mechanischer Teile

1. Motoren, Räder, Getriebe und Batterien können bei chinesischen Rollern ausgeliehen werden, und einen Motor zu finden ist überhaupt kein Problem.
2. Das große Zahnrad am Lenkrad wird vom kleinen Zahnrad am Motor übertragen.
3. Das Zahnrad am Rad (12") hat ein freies Spiel - dies erfordert einige Änderungen, um die rotierenden Elemente in beide Richtungen zu bewegen.
4. Eine feste Achse, die mit drei Aluminiumblöcken befestigt ist (sie können mit 5-mm-Gewindestiften befestigt werden), bildet die Basis der Plattform.
5. Mit dem SolidWorks-Programm müssen Sie eine Zeichnung eines Teils erstellen, mit dem sich das Hoverboard beim Neigen des Oberkörpers zur Seite drehen kann. Danach muss das Teil auf einer CNC-Maschine bearbeitet werden. Die Maschine verwendete das CAMBAM-Programm, das auch bei der Herstellung des Kastens für die Notbremseinheit verwendet wurde.
6. Der Lenker ist an einem 2,5 cm langen Stahl-Leerrohr befestigt.
7. Damit sich die Lenksäule immer in der Mitte befindet und der Rückwärtsschub intensiver ist, können Sie ein Paar Stahlfedern verwenden.
8. Das Lenkrad ist mit einem speziellen Notknopf ausgestattet, der mit dem Relais verbunden ist. Dadurch können Sie die Motorleistung reduzieren.
9. Motorstromquellen - 24-V-Batterien.

Sammlung von elektronischen Teilen

Um einen Segway mit eigenen Händen zusammenzubauen, reicht es nicht aus, nur die mechanischen Teile zu befestigen. Elektronische Steuerung nicht weniger wichtig in einem Hoverboard, weil es ein ziemlich wichtiger Bestandteil der Einheit ist.

1. Die Leiterplatte, die eine Rechenfunktion hat, sammelt Informationen von Sensoren - einem Gyroskop, einem Beschleunigungsmesser, einem Potentiometer - und legt dann die Drehrichtung fest.
2. Ohne den ATmtga168-Prozessor kann der Roller nicht normal funktionieren. Die Verbindung zum Computer erfolgt über Bluetooth und RN-41.
3. Mit Hilfe von zwei H-Brücken werden die Steuerimpulse von der Basisplatine in die Kraft der Motoren umgewandelt. Jede Bridge ist mit ATmtga168 bestückt, die Boards kommunizieren untereinander per UART.
4. Die gesamte Elektronik wird von einer separaten Batterie versorgt.
5. Um schnell an die Batterien zu gelangen, die Basisplatine zu programmieren und die Parameter der Regelkreise zu ändern, müssen Sie eine kleine Box mit Anschlüssen herstellen, ihr Gehäuse mit einem Trimmpotentiometer oben ausstatten und auch eine Elektronik bereitstellen Stromschalter.

Segway-Software

Wie macht man einen Segway mit eigenen Händen, damit er sicher funktioniert? Richtig - installieren Software(oder Software). Hier sind die erforderlichen Schritte, um diese Aufgabe abzuschließen:

1. Die Mikrocontroller-Software enthält einen Filter für den Beschleunigungsmesser und das Gyroskop sowie einen PD-Regelkreis.
2. Kalman- und Complemenatry-Filter werden die Arbeit gut machen.
3. Schreiben Sie Bewerbungen in der Sprache Java-Programmierung- Auf diese Weise können Sie den Ladezustand der Batterie, alle Sensorwerte und Steuerparameter anzeigen.

Das ist vielleicht alles, was von einer Person verlangt wird, die sich entscheidet, selbst einen Segway zu bauen. Wenn Sie das Thema und den Prozess sowie die erforderlichen Komponenten verstehen, können Sie zu Hause ein hervorragendes Hoverboard bauen.

Hallo an alle Gehirne! In meinem neuen Gehirnprojekt werde ich mit meinen eigenen Händen ein selbstbalancierendes Fahrzeug oder "Segway" erstellen. Für dieses Projekt benötigen Sie Grundwissen in der Elektronik und die Fähigkeit, manuell zu arbeiten. Alle mechanischen Komponenten können online oder in Ihrem örtlichen Geschäft erworben werden.

SEGWAY besteht aus einer Plattform, auf der sie in vertikaler Position stehen, und zwei seitlichen Elektromotoren, die von Batterien angetrieben werden. Der Regelregleralgorithmus sorgt für eine stabile Position. Die Bewegung des Segway wird vom Fahrer durch Neigen seines Oberkörpers und einem Griff zur Auswahl der Bewegungsrichtung links / rechts gesteuert. Daher benötigen Sie zusätzliche Komponenten wie einen Controller, einen Motortreiber und einen Beschleunigungssensor/Gyroskop. Die mechanische Struktur besteht aus Holz, da es leicht, elektrisch isoliert und einfach zu bearbeiten ist. Jetzt fangen wir an, einen Segway zu bauen!

Schritt 1: Hauptmerkmale des Projekts

In diesem Projekt soll ein Gerät mit folgenden Eigenschaften hergestellt werden:

— Ausreichende Leistung und Stabilität für das Fahren auf der Straße und sogar auf einem Schotterweg;
- 1 Stunde ununterbrochene Arbeit
– Gesamtkosten bis zu 500€ Euro
- Möglichkeit der drahtlosen Steuerung
- Schreiben Sie Daten auf die SD-Karte, um Ausfälle zu erkennen

Schritt 2: Systemdesign

Der Neigungssensor ist horizontal entlang der x-Achse und vertikal entlang der y-Achse montiert.

Schritt 5: Testen und Tunen

Bitte beachten Sie, dass die Motoren ausreichend Leistung haben müssen. Überprüfen Sie das Gerät in einem großen und sicheren Bereich, um Verletzungen oder Schäden zu vermeiden. Es wird empfohlen, Schutzschilde und einen Helm zu tragen.

Vollständig Schritt für Schritt vorgehen. Beginnen Sie mit der Programmierung des Arduino-Mikrocontrollers (Download), überprüfen Sie dann die Kommunikation mit den Sensoren und der Steuerbrücke.

Das Arduino Terminal kann zum Debuggen von Code und zum Testen der Funktionalität verwendet werden. Beispielsweise muss die Verstärkung des PID-Reglers abgestimmt werden, da sie von den mechanischen und elektrischen Parametern des Motors abhängt.

Die Verstärkung wird nach diesem Verfahren eingestellt:
1. Der Kp-Parameter dient zum Ausgleich. Erhöhen Sie Kp, bis das Gleichgewicht instabil wird, Ki und Kp bleiben 0. Verringern Sie Kp leicht, um einen stabilen Zustand zu erreichen.
2. Der Ki-Parameter dient der Beschleunigung/Verzögerung beim Neigen. Erhöhen Sie Ki, um die richtige Beschleunigung zu erhalten, damit Sie nicht stürzen, wenn Sie sich nach vorne lehnen. Kp bleibt auf 0. Das Gleichgewicht sollte jetzt stabil sein.
3. Der Parameter Kd wird verwendet, um das Einschalten zu kompensieren und in eine stabile Position zurückzukehren.

Im Terminal-Programm können Sie verschiedene "?"-Befehle ausführen.
? - Hilfe bei der Teamauswahl
p,i,d [integer] — PID-Verstärkung einstellen/erhalten, Wert von 0 bis 255
r [Ganzzahlwert] – erzwungene Erhöhung der Motordrehzahl, Wert von -127 bis 127
v - Softwareversion
Mit dem „p“-Befehl greifen Sie auf den Kp-Parameter zu. Mit dem Befehl „p 10“ können Sie Kp auf einen Wert von 10 setzen.

Nachdem der Arduino mit Strom versorgt wird, werden die Sensoren initialisiert und gehen in den Standby-Zustand. Wenn der Druckknopf gedrückt wird, wird ein Steuersignal an den SEGWAY-Controller gesendet, der sich in einer vertikalen Position befindet und bereit ist, die Motoren zu aktivieren, um sich je nach Ausgangsposition vorwärts oder rückwärts zu bewegen. Ab diesem Zeitpunkt muss der Taster ständig gedrückt gehalten werden, da sonst die Motoren abschalten und die Steuerung in einen Standby-Zustand geht. Nach Erreichen der senkrechten Position wartet die Steuerung auf das Signal des Lastendschalters „Fahrer auf Platz“, das normalerweise mit dem Fuß gedrückt wird, wenn sich der Fahrer auf der Plattform befindet. Danach startet der Ausgleichsalgorithmus und die Motoren werden vorwärts oder rückwärts aktiviert, um in einer aufrechten Position zu bleiben. Wenn Sie sich nach vorne lehnen, wird eine Translationsbewegung nach vorne und umgekehrt erzeugt. Eine Schräglage führt zu einer Beschleunigung der Bewegung. Das Neigen in die entgegengesetzte Richtung führt zu einer langsameren Geschwindigkeit. Verwenden Sie den Griff, um sich nach links und rechts zu bewegen.

Schritt 6: Demo

Sehen Sie sich unten das Video des fertigen Geräts an und bedanken Sie sich für Ihre Aufmerksamkeit!