Naminiai segway piešiniai. Giroskopas: prietaisas, iš ko jis susideda, mini segway schema ir dizainas. Segway elektroninis pildymas

Ar tikrai įmanoma patiems pasigaminti tokį sudėtingą įrenginį kaip Segway? Pasirodo, gali. Jei taikysite pakankamai kruopštumo ir naudosite specialias žinias. Ką padarė jaunas inžinierius, vardu Petteris Forsbergas, kuris baigė mokslus Švedijos Chalmerso technologijos universitetas, įgijęs automatikos ir mechatronikos laipsnį.

Sakote, be žinių ir įgūdžių jam dar reikėjo nemažai pinigų. Taip, pinigų reikėjo, bet nedaug, apie 300 eurų, tam tikram dalių ir įrangos komplektui įsigyti. Jo pastangų rezultatas – šiame vaizdo įraše:

Mechanika

Varikliai, ratai, grandinės, pavaros ir akumuliatoriai buvo paimti iš dviejų nebrangių kiniškų elektrinių paspirtukų. Varikliai leidžia tiekti 24V, 300W, 2750 aps./min.

Transmisija atliekama nuo mažos variklio pavaros iki didžiosios pavaros ant vairo. Santykis yra apytiksliai 6:1, todėl toks didelis santykis yra pageidautinas norint gauti didesnį sukimo momentą ir sumažinti didžiausias greitis. Transmisija ant 12 colių rato buvo paremta laisvosios eigos mechanizmu, todėl reikėjo atlikti reikiamus pakeitimus, kad ratas būtų varomas abiem kryptimis.

Platformos pagrindas – fiksuota ašis, ant kurios turi suktis abu ratai. Ašis montuojama su trimis aliuminio blokeliais, kurie tvirtinami 5mm varžtais.

Kad būtų galima apsisukti važiuojant Segway pakreipus vairo kolonėlę į kairę ir dešinę, buvo padarytas brėžinys reikalinga dalis„SolidWorks“ programoje, po kurios buvo padaryta CNC staklėmis. Mašinos programa buvo parašyta naudojant CAMBAM. Tuo pačiu būdu buvo pagaminta elektronikos dėžė ir surinktas avarinio stabdymo blokas.

Būsimo „Segway“ vairas – įprasta dviračio vairas, kurio vamzdis tvirtinamas prie 25 mm plieninio tuščiavidurio vamzdžio. Norėdami išlaikyti vairo kolonėlę centre ir sukurti tam tikrą jėgą Atsiliepimas buvo įtrauktos dvi plieninės spyruoklės. Ant vairo taip pat yra avarinis mygtukas, kuris yra prijungtas prie standartinės relės iš automobilio ir gali sumažinti variklio galią.

Energijos tiekimui naudojamos dvi 12V 12Ah švino baterijos, kurios naudojamos 24V varikliams.

Elektronika

Visi spausdintinės plokštės buvo sukurti specialiai šiai plėtrai. Pagrindinė plokštė rūpinasi skaičiavimais, renka duomenis iš tokių jutiklių kaip giroskopas (ADXRS614), pagreičio matuoklis (ADXL203) ir apdailos puodas, pagal kuriuos gali nustatyti, kuria kryptimi norima pasukti.

Pagrindinis procesorius AVR ATmega168. Ryšys su nešiojamu kompiuteriu atliekamas per "Bluetooth", naudojant RN-41. Du H tilteliai paverčia valdymo signalus iš pagrindinės plokštės į galiojantį varikliams. Kiekvienas H tiltas turi ATmega168, ryšys tarp plokščių vyksta per UART. Visa elektronika veikia iš atskiros baterijos (LiPo 7.4V 900mAh).

Kad būtų patogu įkrauti baterijas, programuoti pagrindinę plokštę, keisti valdymo kilpos parametrus, viršuje buvo padaryta nedidelė dėžutė su reikiamomis jungtimis, elektronikos maitinimo jungiklis ir trimerio potenciometras.

Programinė įranga

Mikrovaldiklio programinę įrangą daugiausia sudaro giroskopo ir akselerometro filtras bei PD valdymo kilpa. Bandymui buvo paimti du filtrai: Kalman ir Complementatry. Paaiškėjo, kad jų veikimas buvo labai panašus, tačiau Complementatry filtras reikalauja mažiau skaičiavimo, todėl buvo pasirinktas naudoti. Taip pat buvo sukurtos Java programos, kad galėtumėte matyti visas jutiklių ir valdymo signalų reikšmes, baterijos būseną ir kt.

Techninė Segway kūrimo savo rankomis pusė šiame vaizdo įraše:

Jei manote, kad hoverboard ar mini segway negalima pasigaminti namuose savo rankomis ir jėgomis, tada klystate. Kaip bebūtų keista, internete yra daug vaizdo įrašų, kuriuose daugelis meistrų patys gamina skraidyklę. Kai kuriems jis pasirodo labai naminis, tačiau yra ir tokių, kurie sugebėjo tikrai priartėti prie pačios kūrimo technologijos ir atgaminti tikrai įdomų ir kokybišką daiktą. Taigi ar galima pasigaminti giroskopą savo rankomis? Apie tai mums papasakos Adrianas Kundertas, inžinierius ir tiesiog geras žmogus.

Kas yra giroskopinis paspirtukas?

Kaip savo rankomis pasidaryti giroskopą? Norėdami suprasti, kaip pasidaryti naminę hoverboard, pirmiausia turite suprasti, kas yra hoverboard, iš ko ji susideda ir ko reikia norint sukurti šią įdomią transporto priemonę. Giroskopinis paspirtukas yra savaime subalansuota transporto priemonė, kurios veikimo principas pagrįstas giroskopinių jutiklių sistema ir buitinė technologija išlaikyti darbinės platformos pusiausvyrą. Tai yra, kai įjungiame giroskopą, įsijungia ir balansavimo sistema. Žmogui įsėdus į giroskopinį paspirtuką, platformos padėtis pradeda keistis, šią informaciją nuskaito tiesiog giroskopiniai jutikliai.

Šie jutikliai nuskaito bet kokius padėties pokyčius, palyginti su žemės paviršiaus arba taškas, iš kurio ateina gravitacinė įtaka. Po skaitymo informacija paduodamas į pagalbines plokštes, kurios yra abiejose platformos pusėse. Kadangi jutikliai ir patys elektros varikliai veikia nepriklausomai vienas nuo kito, ateityje mums prireiks dviejų elektros variklių. Iš pagalbinių plokščių apdorota informacija jau patenka į pagrindinę plokštę su mikroprocesoriumi. Ten jau reikiamu tikslumu atliekama balanso priežiūros programa.

Tai yra, jei platforma pakrypsta į priekį maždaug keliais laipsniais, tada varikliai yra signalizuojami judėti priešinga kryptimi ir platforma išlyginama. Jis taip pat pakreipiamas į kitą pusę. Jei skraidyklė pakrypsta į didesnį laipsnį, programa iš karto supranta, kad yra komanda judėti pirmyn arba atgal prie elektros variklių. Jei skraidyklė pasvirusi daugiau nei 45 laipsniais, varikliai ir pati skraidyklė išjungiami.

Giroskopą sudaro korpusas, plieninis arba metalinis pagrindas, ant kurio bus pritvirtinta visa elektronika. Toliau ateina du elektros varikliai, kurių galia gali važiuoti iki 80-90 kg sveriančio žmogaus. Kitas ateina pagrindinė plokštė su procesoriumi ir dviem pagalbinėmis plokštėmis, ant kurių yra giroskopiniai jutikliai. Ir, žinoma, akumuliatorius ir du tokio pat skersmens ratai. Kaip pasidaryti giroskopinį paspirtuką Norėdami išspręsti šią problemą, turime gauti tam tikrą informaciją apie pačios girolentės dizainą.

Ko mums reikia?

Kaip savo rankomis pasidaryti giroskopą? Pirmas ir pagrindinis dalykas, kurio jums reikia, yra du elektrinis variklis, galintis nešti suaugusiojo svorį. Vidutinė gamyklinių modelių galia siekia 350 vatų, todėl ir bandysime surasti tokios galios variklių.

Tada, žinoma, reikia rasti du vienodus ratus, apie 10-12 colių. Daugiau yra geriau, nes turėsime daug elektronikos. Kad pralaidumas būtų didesnis, o atstumas tarp platformos ir žemės būtų tinkamame lygyje.

Dviejų švino rūgšties baterijų reikia pasirinkti ne mažiau kaip 4400 mAh, o geriausia daugiau. Kadangi mes to nedarysime metalinė konstrukcija, bet jis svers daugiau nei originalus mini segway ar paspirtukas.

Gamyba ir procesas

Kaip padaryti giroskopą galingą ir tokį, kad jis išlaikytų pusiausvyrą vairuojant? Pirmiausia turite sudaryti planą, kokios transporto priemonės mums reikia. Turime sukurti gana galingą transporto priemonę su dideliais ratais ir dideliu pravažumu įvairiuose keliuose. Minimali vertė nepertraukiamo vairavimo trukmė turėtų būti 1-1,5 valandos. Išleisime apie 500 eurų. Prie savo giroskopo paspirtuko įdėkime belaidžio valdymo sistemą. Įdėkime gedimų ir klaidų skaitytuvą, visa informacija pateks į SD kortelę.

Slidinėjimo lentos schema

Aukščiau esančioje diagramoje aiškiai matosi viskas: elektros varikliai, akumuliatoriai ir pan. Pirmiausia reikia tiksliai pasirinkti mikrovaldiklį, kuris valdys. Iš visų rinkoje esančių Arduino mikrovaldiklių pasirinksime UnoNano, o ATmega 328 veiks kaip papildomas informacijos apdorojimo lustas.

Bet kaip padaryti, kad lenta būtų saugi? Turėsime dvi nuosekliai sujungtas baterijas, todėl gausime norimą įtampą. Elektros varikliams tereikia dvigubos tilto grandinės. Bus įdiegtas paruošimo mygtukas, kurį paspaudus bus tiekiama galia į variklius. Paspaudus šį mygtuką, varikliai ir pati skraidyklė išsijungs. Tai būtina saugiam paties vairuotojo ir mūsų transporto priemonės vairavimui.

Arduino mikrovaldiklis bus maždaug 38400 bodų greičiu, naudodamas nuoseklųjį ryšį su XBee grandine. Naudosime du „InvenSense MPU 6050“ giroskopinius jutiklius, pagrįstus GY-521 moduliais. Jie savo ruožtu skaitys informaciją apie platformos padėtį. Šie jutikliai yra pakankamai tikslūs, kad būtų galima pagaminti mini Segway. Šie jutikliai bus išdėstyti dviejose papildomose priedų plokštėse, kurios atliks pirminį apdorojimą.

Naudosime I2C magistralę, jos pakanka pralaidumas greitai susisiekti su Arduino mikrovaldikliu. Giroskopo jutiklio, kurio adresas yra 0x68, atnaujinimo dažnis yra 15 ms. Antrasis adreso jutiklis 0x68 veikia tiesiai iš mikrovaldiklio. Taip pat turime apkrovos jungiklį, kuris perkelia hoverboard į balanso laikymo režimą, kai platforma yra lygioje padėtyje. Šiuo režimu skraidyklė lieka vietoje.

Trys medinės detalės, ant kurio bus mūsų ratai ir elektros varikliai. Vairo kolonėlė, pagaminta iš paprastos medinės lazdos, bus tvirtinama prie paties paspirtuko priekio. Čia galite paimti bet kurią pagaliuką, net ir rankenėlę iš šluotos. Būtina atsižvelgti į tai, kad akumuliatoriai ir kitos grandinės sukurs slėgį platformoje, todėl balansavimas bus šiek tiek pertvarkytas, būtent toje dalyje, kurioje bus didesnis slėgis.

Varikliai turi būti tolygiai paskirstyti į dešinę ir į kairę platformos šonuose, o akumuliatorius kiek įmanoma per vidurį specialioje dėžėje. Vairo kolonėlę pritvirtiname prie įprastų gudrybių ir pritvirtiname paruoštą mygtuką prie lazdos viršaus. Tai yra, jei kažkas nutiko ir mygtukas bus paspaustas, skraidyklė išsijungs. Ateityje šis mygtukas gali būti paverstas pėdos dalimi arba pritaikytas tam tikram pačios platformos nuolydžiui, tačiau kol kas to nedarysime.

Vidinė grandinė ir visų laidų litavimas atliekami pagal tą pačią schemą. Toliau turite prijungti du giroskopinius jutiklius prie mūsų mikrovaldiklio, naudodami tilto grandinę su varikliu, pagal šią lentelę.

Pusiausvyros jutikliai turi būti montuojami lygiagrečiai žemei arba išilgai pačios platformos, o posūkio į dešinę ir į kairę jutikliai turi būti montuojami statmenai giroskopiniams jutikliams.

Jutiklio nustatymas

Toliau sukonfigūruojame mikrovaldiklį, atsisiunčiame šaltinio kodą. Tada turite patikrinti teisingą ryšį tarp giroskopo jutiklių ir sukimosi jutiklių. Norėdami užprogramuoti ir sukonfigūruoti „Hoverboard“, naudokite „Arduino Terminal“ programą. Būtinai sureguliuokite PID balanso valdiklį. Faktas yra tas, kad galite pasirinkti skirtingos galios ir charakteristikų variklius, jų nustatymas skirsis.

Šioje programoje yra keletas variantų. Pirmas svarbiausias parametras yra Kp parametras, jis atsakingas už balansavimą. Pirmiausia padidinkite šį indikatorių, kad skraidyklė taptų nestabili, o tada sumažinkite indikatorių iki norimo parametro.

Kitas parametras yra Ki parametras, jis yra atsakingas už hoverboard pagreitį. Kai nuolydžio kampas mažėja, greitis mažėja arba didėja sukant atvirkštinį veiksmą. o paskutinis parametras yra Kd parametras, jis grąžina pačią platformą į lygią padėtį, o variklius įjungia į sulaikymo režimą. Šiuo režimu paspirtukas tiesiog stovi vietoje.

Tada įjungiate Arduino mikrovaldiklio maitinimo mygtuką ir hoverboard pereina į budėjimo režimą. Po to, kai atsistojate ant pačios giroskopo lentos, atsistojate kojomis ant mygtuko, todėl giroskopas persijungia į „vietoje“ režimą. Balansavimo davikliai įsijungia ir pasikeitus pasvirimo kampui giroskopas juda pirmyn arba atgal. Gedimų atveju galite lengvai pataisyti skraidinimo lentą savo rankomis.

Dabar vis labiau populiarėja nedidelė savaeigė platforma su dviem ratais, vadinamoji Segway, kurią išrado Deanas Kamenas. Pastebėjęs, kokius sunkumus išgyvena neįgaliojo vežimėlyje sėdintis žmogus, lipdamas grindiniu, pamatė galimybę kurti transporto priemonė kurios gali padėti žmonėms išsikraustyti be ypatingų pastangų. Kamenas įgyvendino savo idėją sukurti savaiminio balansavimo platformą. Pirmasis modelis buvo išbandytas 2001 m. ir tai buvo transporto priemonė su mygtukais ant rankenos. Jis buvo sukurtas žmonėms su negalia ir leido jiems savarankiškai judėti net nelygioje vietovėje. Naujas modelis tapo žinomas kaip „Segway RT“ ir jau leidžiamas vairuoti pakreipus svirtį į kairę arba į dešinę. 2004 m. jis buvo pradėtas pardavinėti Europoje ir Azijoje. Pažangiausio kaina modernūs modeliai, pavyzdžiui, Segway PTi2 – apie 5000 USD. AT paskutiniais laikais Kinijos ir Japonijos įmonės kuria įvairių modifikacijų ir naujoviško dizaino įrenginius. Kai kurie netgi gamina panašias transporto priemones tik su vienu ratu, bet pažiūrėkime į klasikinį „Segway“.

„Segway“ susideda iš platformos ir dviejų skersai išdėstytų ratų, kuriuos varo du elektros varikliai. Pati sistemą stabilizuoja sudėtinga elektroninė grandinė, valdanti variklius, atsižvelgiant ne tik į vairuotojo posvyrį, bet ir į transporto priemonės būklę, leidžiančią jai visada išlikti vertikaliai ir stabiliai. Vairuotojas, stovėdamas ant platformos, valdo greitį tiesiog judindamas rankeną pirmyn arba atgal, o pakreipdamas į dešinę arba į kairę – pasukite. Valdymo plokštė stebi signalus iš atitinkamų judesio ir orientacijos jutiklių (panašių į tuos, kurie leidžia išmaniesiems telefonams keisti ekrano orientaciją), kad padėtų integruotam mikroprocesoriui tiksliai orientuoti platformą. Pagrindinė paslaptis segway yra ne tiek elektromechaninėje dalyje, kiek kode, kuris su dideliu matematiniu tikslumu atsižvelgia į judėjimo fiziką apdorojant duomenis ir numatant elgesį.

„Segway“ turi du bešepetinius elektros variklius, pagamintus iš neodimio-geležies-boro lydinio, kurie dėl ličio polimero akumuliatoriaus gali išvystyti iki 2 kW galią.

Išsami informacija apie Segway

Norėdami sukurti Segway, jums reikia dviejų pavarų variklių su ratais, akumuliatoriaus, elektroninė grandinė, platforma ir vairas.

Nebrangių modelių variklio galia yra maždaug 250 W, o tai užtikrina greitį iki 15 km / h, su santykinai mažomis srovės sąnaudomis. Jie negali tiesiogiai sukti ratų, nes didelis šių variklių apsisukimų skaičius neleidžia išgauti reikiamos traukos. Panašiai kaip nutinka, kai naudojate dviračio pavaras: padidinę pavarų skaičių prarasite greitį, bet padidinsite pastangas spausti pedalą.

Platforma yra žemiau variklių ašies. Akumuliatorius, kurio svoris yra gana didelis, taip pat yra pastatytas po kojele simetriškai, o tai užtikrina, kad net ir be vairuotojo, Segway išliks vertikalioje padėtyje. Be to, vidinis mechaninis stabilumas padės elektroniniam stabilizavimo blokui, kuris yra visiškai aktyvus, kai yra vairuotojas. Žmogaus buvimas ant platformos pakelia svorio centrą virš rato ašies, todėl sistema tampa nestabili – tai jau kompensuos elektronikos plokštę.

Iš esmės tokį dalyką galite padaryti patys, nusipirkę reikiamą elektronikos įrenginį Kinijos svetainėje (jie parduodami). Visos dalys tvirtinamos varžtais ir veržlėmis (ne varžtais). Ypatingas dėmesys turi būti tinkamai įtempta grandinė. Akumuliatoriai tvirtinami U formos spaustukais su mažais guminiais tarpikliais, kad būtų užtikrintas tinkamas slėgis. Tarp akumuliatoriaus ir platformos rekomenduojama klijuoti dvipusę juostą, kad neslystų. Valdymo skydelis turi būti įkištas tarp dviejų baterijų ir pritvirtintas specialiais tarpikliais.

Valdymo svirtis gali būti arba nebūti – juk dabar populiarūs segway modeliai be jos (minisegway). Apskritai dalykas yra įdomus ir nėra labai brangus, nes, remiantis draugų informacija, didmeninė pirkimo kaina Kinijoje yra tik 100 USD.

Ar galima savo rankomis pasidaryti segway? Kaip tai sunku ir kokių detalių tam reikės? Ar bus naminis aparatas atlieka visas tas pačias funkcijas kaip ir gamyklinis? Žmogaus, nusprendusio statyti savo rankomis, galvoje kyla krūva panašių klausimų. Atsakymas į pirmąjį klausimą bus paprastas ir aiškus: pačiam pasigaminti „elektrinį paspirtuką“ gali kiekvienas žmogus, bent šiek tiek išmanantis elektroniką, fiziką ir mechaniką. Be to, įrenginys veiks ne prasčiau nei pagamintas gamykloje.

Kaip savo rankomis pasidaryti segway?

Įdėmiai pažiūrėjus į giroskopo paspirtuką, pamatysite jame gana paprastą struktūrą: tai tik paspirtukas su sistema automatinis balansavimas. Abiejose platformos pusėse yra 2 ratai. Siekiant efektyvaus balansavimo, Segway konstrukcijose sumontuota indikatorių stabilizavimo sistema. Iš posvyrio jutiklių gaunami impulsai perduodami į mikroprocesorius, kurie savo ruožtu sukuria elektrinius signalus. Dėl to giroskopinis paspirtukas juda tam tikra kryptimi.

Norėdami savo rankomis pasigaminti Segway, jums reikės šių elementų:

• 2 ratai;
• 2 varikliai;
• vairas;
• aliuminio blokeliai;
• atraminis plieninis arba aliuminio vamzdis;
• 2 švino rūgšties akumuliatoriai;
• aliuminio plokštė;
• rezistoriai;
• avarinis stabdys;
• plieninė ašis 1,2 cm;
• Spausdintinė plokštė;
• kondensatoriai;
• Lipo baterija;
• vartų vairuotojai;
• LED indikatoriai;
• 3 x ATmtga168;
• įtampos reguliatorius;
• ADXRS614;
• 8 mosfetai;
• dvi spyruoklės;
• ir ADXL203.

Tarp išvardytų vardų yra mechaninės dalys, ir elektroniniai komponentai bei kita įranga.

Segway surinkimo užsakymas

Surinkti Segway savo rankomis nėra taip sunku, kaip atrodo iš pirmo žvilgsnio. Su visais reikalingais komponentais procesas trunka labai mažai laiko.

Mechaninių dalių surinkimas

1. Variklius, ratus, pavaras ir baterijas galima pasiskolinti iš kiniškų paspirtukų, o surasti variklį nėra jokių problemų.
2. Didelė pavara, esanti ant vairo, perduodama iš mažosios variklio pavaros.
3. Rato pavara (12") turi laisvą laisvumą – tam reikia atlikti kai kuriuos pakeitimus, kad besisukantys elementai veiktų abiem kryptimis.
4. Tvirta ašis, pritvirtinta trimis aliuminio blokais (juos galima pritvirtinti 5 mm varžtais), sudaro platformos pagrindą.
5. Naudojant „SolidWorks“ programą reikia padaryti detalės brėžinį, kuris leis skraidyklės lentai pasisukti į šonus, pakreipus liemenį. Po to dalis turi būti apdirbta CNC staklėmis. Mašinoje buvo naudojama CAMBAM programa, kuri buvo naudojama ir avarinio stabdymo bloko dėžės gamyboje.
6. Vairas pritvirtintas prie 2,5 cm tuščio plieninio vamzdžio.
7. Norėdami užtikrinti, kad vairo kolonėlė visada būtų centre, o atbulinė trauka būtų intensyvesnė, galite naudoti plieninių spyruoklių porą.
8. Ant vairo sumontuotas specialus avarinis mygtukas, prijungtas prie relės – tai leidžia sumažinti variklio galią.
9. Variklio maitinimo šaltiniai - 24 V baterijos.

Elektroninių dalių rinkimas

Norint surinkti Segway savo rankomis, neužtenka tik pritvirtinti mechanines dalis. Elektroninis valdymas ne mažiau svarbu skraidančioje lentoje, nes tai gana svarbus įrenginio komponentas.

1. Spausdintinė plokštė, turinti skaičiavimo funkciją, renka informaciją iš jutiklių – giroskopo, akselerometro, potenciometro, o tada nustato sukimosi kryptį.
2. Be ATmtga168 procesoriaus paspirtukas negalės normaliai veikti. Ryšys su kompiuteriu vyksta per Bluetooth ir RN-41.
3. Dviejų H tiltelių pagalba valdymo impulsai iš pagrindo plokštės paverčiami variklių jėga. Kiekviename tiltelyje yra ATmtga168, plokštės tarpusavyje bendrauja per UART.
4. Visa elektronika maitinama atskira baterija.
5. Norėdami greitai patekti į baterijas, taip pat užprogramuoti pagrindo plokštę ir pakeisti valdymo kilpų parametrus, turite padaryti nedidelę dėžutę su jungtimis, įrengti jos korpusą su trimerio potenciometru viršuje, taip pat aprūpinti elektroniką. maitinimo jungiklis.

Segway programinė įranga

Kaip savo rankomis pasidaryti segway, kad jis tikrai veiktų? Tiesa – įdiegti programinė įranga(arba programinė įranga). Norėdami atlikti šią užduotį, reikia atlikti šiuos veiksmus:

1. Mikrovaldiklio programinėje įrangoje yra akcelerometro ir giroskopo filtras bei PD valdymo kilpa.
2. Kalman ir Complementatry filtrai puikiai atliks savo darbą.
3. Rašykite programas naudodami kalbą Java programavimas- tai leis matyti akumuliatoriaus įkrovimo laipsnį, visus jutiklio rodmenis ir valdymo parametrus.

Tikriausiai tai yra viskas, ko reikalaujama iš žmogaus, kuris nusprendžia pats pasigaminti Segway. Suprasdami dalyką ir procesą, taip pat reikalingus komponentus, galėsite namuose sukurti puikią oro lentą.

Sveiki visi smegenys! Savo naujame smegenų projekte savo rankomis sukursiu savaime balansuojančią transporto priemonę arba „Segway“. Šiam projektui jums reikia pagrindinės žinios elektronikos srityje ir gebėjimas dirbti rankiniu būdu. Visus mechaninius komponentus galite įsigyti internetu arba vietinėje parduotuvėje.

SEGWAY susideda iš platformos, ant kurios jie stovi vertikalioje padėtyje, ir dviejų šoninių elektros variklių, varomų baterijomis. Valdymo valdiklio algoritmas užtikrina stabilią padėtį. Segway judėjimą vairuotojas valdo pakreipdamas liemenį ir rankenėlę judėjimo krypčiai į kairę/dešinę pasirinkti. Todėl jums reikės papildomų komponentų, tokių kaip valdiklis, variklio vairuotojas ir pagreičio jutiklis / giroskopas. Mechaninė konstrukcija pagaminta iš medžio, nes ji yra lengva, izoliuota elektra ir lengvai apdirbama. Dabar pradėkime gaminti Segway!

1 žingsnis: Pagrindinės projekto charakteristikos

Šiame projekte būtina pagaminti įrenginį, turintį šias charakteristikas:

— Pakankama galia ir stabilumas važiuojant gatve ir net žvyruotu taku;
- 1 valanda nepertraukiamo darbo
– Bendra kaina iki 500€
- Galimybė belaidžiu būdu valdyti
- Įrašykite duomenis į SD kortelę, kad aptiktumėte gedimus

2 veiksmas: sistemos projektavimas

Pasvirimo jutiklis montuojamas horizontaliai išilgai x ašies ir vertikaliai išilgai y ašies.

5 veiksmas: testavimas ir derinimas

Atkreipkite dėmesį, kad varikliai turi turėti pakankamai galios. Patikrinkite prietaisą plačioje ir saugioje vietoje, kad išvengtumėte sužeidimų ar sugadinimo. Rekomenduojama dėvėti apsauginius skydus ir šalmą.

Užbaigti žingsnis po žingsnio procedūra. Pradėkite nuo Arduino mikrovaldiklio programavimo (atsisiųskite), tada patikrinkite ryšį su jutikliais ir valdymo tilteliu.

„Arduino“ terminalas gali būti naudojamas kodui derinti ir funkcionalumui išbandyti. Pavyzdžiui, reikia sureguliuoti PID valdiklio stiprinimą, nes jis priklauso nuo mechaninių ir elektrinių variklio parametrų.

Padidėjimas koreguojamas pagal šią procedūrą:
1. Kp parametras skirtas balansavimui. Didinkite Kp, kol pusiausvyra taps nestabili, Ki ir Kp lieka 0. Šiek tiek sumažinkite Kp, kad gautumėte pastovią būseną.
2. Ki parametras skirtas pagreitėjimui / lėtėjimui pakreipiant. Padidinkite Ki, kad gautumėte tinkamą pagreitį, kad išvengtumėte kritimo pasilenkus į priekį, Kp išlieka 0. Dabar balansas turėtų būti stabilus.
3. Parametras Kd naudojamas įjungimui ir grįžimui į stabilią padėtį kompensuoti.

Terminalo programoje galite vykdyti įvairias „?“ komandas.
? - Pagalba renkantis komandą
p,i,d [sveikasis skaičius] – nustatyti / gauti PID stiprinimą, vertė nuo 0 iki 255
r [sveikasis skaičius] – priverstinis variklio greičio padidėjimas, reikšmė nuo -127 iki 127
v - programinės įrangos versija
Su „p“ komanda pasieksite Kp parametrą. Komanda „p 10“ leidžia nustatyti Kp reikšmę 10.

Įjungus Arduino maitinimą, jutikliai inicijuojami ir pereina į budėjimo būseną. Paspaudus mygtuką, valdymo signalas perduodamas į vertikalioje padėtyje esantį SEGWAY valdiklį, kuris yra pasirengęs aktyvuoti variklius judėti pirmyn arba atgal, priklausomai nuo pradinės padėties. Nuo šio momento mygtukas turi būti nuolat nuspaustas, kitaip varikliai išsijungs ir valdiklis pereis į budėjimo būseną. Pasiekęs vertikalią padėtį, valdiklis laukia apkrovos ribos jungiklio signalo „Vairuotojas vietoje“, kuris dažniausiai paspaudžiamas koja, kai vairuotojas yra ant platformos. Po to paleidžiamas balansavimo algoritmas ir varikliai įjungiami pirmyn arba atgal, kad išliktų vertikalioje padėtyje. Pasilenkimas į priekį sukuria judesį į priekį ir atvirkščiai. Būdamas pasvirusioje padėtyje, judesys pagreitėja. Pasviręs priešinga kryptimi, greitis sulėtėja. Norėdami judėti į kairę ir į dešinę, naudokite rankeną.

6 veiksmas: demonstracinė versija

Žiūrėkite žemiau esantį vaizdo įrašą apie gatavą įrenginį ir dėkojame už dėmesį!