Ob Log Tus Kheej Tus Kheej Neeg Hlau: 7 Kauj Ruam

2024 Tus sau: John Day | [email protected]. Kawg hloov kho: 2024-01-30 09:25

Cov lus qhia no yuav dhau los ntawm kev tsim thiab tsim cov txheej txheem rau tus kheej-ntsuas tus neeg hlau. Raws li kev ceeb toom, kuv tsuas yog xav hais tias tus kheej ntsuas cov neeg hlau tsis yog lub tswv yim tshiab thiab lawv tau tsim thiab sau tseg los ntawm lwm tus. Kuv xav siv lub sijhawm no los qhia rau koj nrog kuv qhov kev txhais ntawm tus neeg hlau no.

Dab tsi yog tus kheej ntsuas tus neeg hlau?

Ib tus neeg ntsuas tus kheej yog tus txheej txheem uas siv cov ntaub ntawv ntsuas inertial, sib sau los ntawm lub ntsuas pa onboard, txhawm rau hloov kho nws txoj haujlwm kom ncaj ncaj.

Nws ua haujlwm li cas?

Ib qho piv txwv yooj yim los txiav txim siab yog qhov rov qab pendulum. Qhov chaw nruab nrab ntawm huab hwm coj yog siab dua pivot point. Txawm li cas los xij, hauv peb qhov xwm txheej, peb tab tom txwv lub pendulum rau 1 qib ntawm kev ywj pheej los ntawm kev muaj ib txoj kab ntawm kev sib hloov, hauv peb qhov xwm txheej axis ntawm kev sib hloov ntawm ob lub log. Txij li txhua yam kev cuam tshuam yuav ua rau neeg hlau poob, peb xav tau txoj hauv kev los ua kom cov neeg hlau sib npaug. Nov yog qhov uas peb kaw lub voj voos txheej txheem (PID maub los) los rau hauv kev ua si, paub tias txoj kev taw qhia peb cov neeg hlau poob qis peb tuaj yeem kho qhov kev taw qhia ntawm kev sib hloov ntawm peb lub cav kom ua kom lub cev sib npaug.

Txoj kev kaw lub voj kaw lus ua haujlwm li cas?

Lub hauv paus ntsiab lus hauv kev ua kom cov neeg hlau sib npaug yog, yog tias tus neeg hlau poob rau pem hauv ntej nws yuav them nyiaj los ntawm kev txav hauv qab ntawm tus neeg hlau mus rau tom ntej kom ntes nws tus kheej thiab yog li ua kom ntsug. Ib yam nkaus, yog tias tus neeg hlau poob rov qab nws yuav them nyiaj los ntawm kev txav hauv qab ntawm cov neeg hlau rov qab kom ntes nws tus kheej.

Yog li, peb yuav tsum ua ob yam ntawm no, ua ntej, peb yuav tsum xam lub kaum sab xis ntawm kev nyiam (Roll) uas tus neeg hlau tau ntsib thiab yog li ntawd, peb yuav tsum tau tswj cov kev taw qhia ntawm kev sib hloov ntawm lub cav.

Peb yuav ntsuas lub kaum sab xis ntawm kev xav li cas?

Txhawm rau ntsuas lub kaum sab xis ntawm txoj kev xav peb yuav siv Chav Ntsuas Kev Ntsuas. Cov qauv no suav nrog lub ntsuas hluav taws xob thiab gyroscope.

• Accelerometer yog lub tshuab hluav taws xob uas ntsuas qhov ua kom nrawm, qhov no yog kev nrawm ntawm lub cev nyob rau hauv qhov chaw so tam sim.
• Lub gyroscope yog lub tshuab hluav taws xob uas ntsuas lub nrawm nrawm thiab siv los txiav txim siab qhov kev taw qhia ntawm lub cuab yeej.

Txawm li cas los xij, teeb meem nrog kev siv cov ntsuas no yog:

• Tus ntsuas lub suab nrov nrov heev tab sis zoo ib yam dhau lub sijhawm, lub kaum ntse ntse sib txawv nrog kev txav mus los sai
• Tus nqi gyroscope, ntawm qhov tod tes, yuav ploj mus raws lub sijhawm, tab sis thaum xub thawj, nws yog qhov ncaj ncees

Txog qhov kev qhia no, Kuv yuav tsis siv lub lim dej tsis zoo siv lub onboard Digital Motion Processing (DMP). Lwm tus tau siv cov lim sib ntxiv kom tau txais lub teeb liab du, koj tuaj yeem xaiv qhov twg los xij uas koj nyiam. raws li tus neeg hlau sib npaug nrog ib qho kev siv.

Khoom siv

Qhov:

1. Arduino Pro Mini 3.3V 8 nrog 8 Mhz ATMEGA328
2. FT232RL 3.3V 5.5V FTDI USB rau TTL serial adapter module
3. GY-521 module nrog MPU-6050
4. Ib khub N20 micro iav lub cev muaj zog 6V - 300rpm
5. L298N tsav tsheb
6. LM2596S DC rau DC phaw hloov pauv
7. Roj teeb (Rechargeable 9.7V Li-ion roj teeb pob)
8. Roj teeb pluaj
9. Ob tsab qauv PCB Circuit Board
10. Txiv neej thiab poj niam header pins jumper xov hlau

Cov Cuab Yeej:

1. Soldering hlau thiab solder
2. Nylon hex spacer standoff
3. Ntsia taub hau ntswj teeb
4. 3D tshuab luam ntawv

Kauj Ruam 1: Kev tsim kho

Txij li thaum kuv tau nkag mus rau lub tshuab luam ntawv 3D Kuv txiav txim siab 3D luam lub chassis thiab siv standoffs txuas txhua yam ua ke.

Neeg hlau muaj 4 txheej

1. Cov txheej hauv qab txuas cov motors thiab muaj cov ntsiab lus sib dhos rau L298N lub cev muaj zog tsav tsav
2. Cov txheej txheem tom ntej nyob hauv tsev tsim qauv pawg thawj coj nrog Arduino pro mini thiab headers soldered rau nws
3. Cov txheej thib peb teeb tsa IMU
4. Cov txheej saum toj kawg nkaus, uas kuv hu ua "txheej txheej" ua rau lub roj teeb, lub pob hloov pauv, thiab hloov pauv nyiaj

Kuv lub ntsiab cai tsim qauv yog ua kom txhua yam hloov pauv. Qhov laj thawj rau qhov no yog tias muaj qee yam ua tsis raug nrog ib qho ntawm cov khoom kuv tuaj yeem hloov nws tau yooj yim lossis yog tias kuv xav tau ib feem rau lwm txoj haujlwm kuv tuaj yeem nqa tau yooj yim yam tsis muaj kev txhawj xeeb txog kev tsis tuaj yeem siv qhov system dua.

Kauj ruam 2: Kev thaiv kab

Kuv soldered qee tus poj niam lub taub hau pints rau perf-board kom phim nrog Arduino pro mini header pins. Ua raws li qhov no, Kuv tau siv tus txiv neej lub taub hau txuas lub rooj tsavxwm kom nkag mus rau I/O. Cov seem ntawm cov khoom siv tau txuas rau 3D luam ntawv thiab txuas nrog siv cov xov hluav taws xob.

Kauj Ruam 3: Tswj Txoj Cai

Tam sim no peb txav mus rau qhov tseem ceeb ntawm txoj haujlwm. Txhawm rau ua kom cov neeg hlau sib npaug, peb yuav tsum tsim kom muaj lub teeb liab tswj kom tsim nyog los tsav lub cav kom raug thiab kom nrawm kom cov neeg hlau sib npaug thiab ruaj khov. Txhawm rau ua qhov no peb yuav siv lub npe nrov tswj lub voj txheej txheem hu ua PID maub los. Raws li cov lus luv qhia tias muaj peb nqe lus rau tus tswj hwm no, cov no yog cov lus sib piv, ib feem, thiab cov ntsiab lus muab los. Txhua tus uas tau nrog los ntawm coefficients uas txiav txim siab lawv cov kev cuam tshuam hauv cov kab ke. Feem ntau lub sijhawm siv sijhawm ntau tshaj plaws ntawm kev tswj tus tswj yog kho qhov tau txais txiaj ntsig rau txhua qhov system tshwj xeeb kom tau txais cov lus teb zoo tshaj plaws.

• Lub sij hawm sib npaug ncaj ncaj sib tw ua qhov yuam kev los muab cov zis, yog li qhov ua yuam kev loj dua qhov loj dua cov lus teb
• Lub ntsiab lus tseem ceeb tsim cov lus teb raws qhov ua yuam kev txhawm rau txo qhov ua yuam kev hauv lub xeev. Lub kaw lus ntev dua yog qhov tsis sib xws ceev cov motors yuav teb
• Lub sij hawm muab los yog cov txiaj ntsig ntawm qhov ua yuam kev uas tau siv los kwv yees cov lus teb yav tom ntej thiab hauv kev ua li ntawd nws txo qis oscillation vim kev saib xyuas tsis tu ncua.

Lub hauv paus ntsiab lus ntawm qhov txheej txheem no yog txhawm rau xam lub kaum sab xis ntawm qhov xav tau uas yog qhov sib txawv ntawm txoj haujlwm xav tau thiab txoj haujlwm tam sim no, qhov no hu ua yuam kev. Tom qab ntawd nws siv qhov txiaj ntsig yuam kev no thiab suav qhov sib piv ntawm qhov sib npaug, ib feem, thiab cov lus teb tau txais kom tau txais cov txiaj ntsig, uas yog cov cim tswj uas tau xa mus rau lub cav. Raws li qhov tshwm sim, yog qhov ua yuam kev loj lub teeb liab tswj xa mus rau lub cav yuav tig lub cav kom nrawm mus rau lub xeev sib npaug. Ib yam nkaus, yog qhov ua yuam kev me me lub teeb liab tswj yuav tig lub cav qis kom ceev tus neeg hlau sib npaug.

Kauj Ruam 4: Siv MPU 6050

MPU6050 Lub Tsev Qiv Ntawv

github.com/jrowberg/i2cdevlib/tree/master/…

Calibrating offsetsTsis yog txhua qhov ntsuas yog qhov sib txawv ntawm ib leeg. Raws li qhov tshwm sim, yog tias koj sim ob MPU 6050 koj yuav tau txais qhov sib txawv ntawm qhov ntsuas qhov ntsuas thiab ntsuas lub ntsej muag thaum tso tseem nyob rau ntawm ib sab. Txhawm rau kov yeej lub kaum sab xis tsis tu ncua peb yuav tsum ua kev zoo siab txhua lub ntsuas uas peb siv. Khiav cov ntawv no:

www.i2cdevlib.com/forums/topic/96-arduino-…

sau los ntawm Luis Rodenas, peb yuav tau txais offsets. Qhov ua txhaum yuam kev tuaj yeem raug tshem tawm los ntawm kev txhais cov txiaj ntsig offset hauv kev teeb tsa () niaj hnub.

Siv Tus Txheej Txheem Digital Motion

MPU6050 muaj DMP (Digital Motion Processor).

DMP yog dab tsi? Koj tuaj yeem xav txog DMP raws li onboard microcontroller uas ua cov lus tsa suab nyuaj los ntawm 3-axis gyroscope thiab 3-axis accelerometer ntawm board mpu6050, siv nws tus kheej lub suab fusion algorithms. Tshem tawm cov txheej txheem uas yuav tsis ua tiav los ntawm Arduino

Yuav siv nws li cas? Txhawm rau txiav txim siab yuav siv DMP mus li cas piv txwv li kos duab MPU6050_DMP6 uas los nrog MPU6050 lub tsev qiv ntawv (hauv Arduino IDE: File-> Piv txwv-> MPU6050-> MPU6050_DMP6). Qhov no kuj yog lub sijhawm zoo los tshuaj xyuas koj lub sensor ua haujlwm tau zoo thiab qhov txuas txuas yog qhov tseeb

Kauj ruam 5: Coding

Kuv siv Arduino IDE thiab FTDI interface los teeb tsa Arduino pro mini.

Siv qhov piv txwv piv txwv (MPU6050_DMP6) uas los nrog MPU6050 lub tsev qiv ntawv raws li kuv tus lej lej kuv ntxiv PID () thiab MotorDriver () ua haujlwm.

Ntxiv lub tsev qiv ntawv

• MPU6050: Txhawm rau siv MPU6050 sensor peb yuav xav rub lub I2C tus tsim tawm lub tsev qiv ntawv los ntawm Jeff Rowberg thiab ntxiv nws mus rau Arduino "cov tsev qiv ntawv" nplaub tshev uas pom hauv cov program cov ntaub ntawv ntawm koj lub computer.
• Hlau: Peb tseem xav tau Lub Tsev qiv Ntawv Hlau los tso cai rau peb sib txuas lus nrog I2C cov cuab yeej.

Pseudo Code

Xws li Tsev Qiv Ntawv:

• Hlau.h
• PIB 6050
• I2Cdev.h

Initialise variables, constants, thiab khoom

Teeb ()

• Teeb tus pin hom rau kev tswj lub cav
• Teeb tus pin hom rau cov xwm txheej LED
• Pib ua MPU6050 thiab teeb tsa qhov txiaj ntsig

PID ()

Xam PID tus nqi

MotorDriver (PID teb)

Siv tus nqi PID los tswj kev nrawm thiab kev taw qhia ntawm lub cav

Lub voj ()

• Tau txais cov ntaub ntawv los ntawm DMP
• Hu rau PID () MotorDriver () ua haujlwm

Kauj Ruam 6: Cov txheej txheem kho PID

Qhov no yog ib feem uas txaus siab tshaj plaws ntawm txoj haujlwm thiab yuav tsum tau ua siab ntev me ntsis tshwj tsis yog tias koj muaj hmoo heev. Nov yog cov kauj ruam:

1. Teem I thiab D lub sijhawm rau 0
2. Tuav tus neeg hlau, kho P kom cov neeg hlau tsuas yog pib ua haujlwm txog qhov sib npaug
3. Nrog P teeb tsa, nce kuv kom cov neeg hlau nrawm dua thaum tsis tshuav nyiaj li cas. Nrog P thiab kuv tau kho kom raug, tus neeg hlau yuav tsum muaj peev xwm sib npaug rau tus kheej tsawg kawg li ob peb feeb, nrog qee qhov oscillation
4. Thaum kawg, nce D txo qhov oscillation

Yog thawj qhov kev sim tsis muab cov txiaj ntsig txaus siab, rov ua cov kauj ruam nrog tus nqi sib txawv ntawm P. Tseem yuav tsum paub tias koj tuaj yeem kho qhov PID qhov txiaj ntsig tom qab, txhawm rau ntxiv kev ua tau zoo. Qhov tseem ceeb ntawm no yog nyob ntawm kho vajtse, tsis txhob poob siab yog tias koj tau txais qhov loj PID lossis loj heev.

Kauj Ruam 7: Kev pom zoo

Cov iav me me siv lub tshuab ua kom qeeb los ua rau muaj kev cuam tshuam loj thiab muab lub zog hnyav dhau los tsis muaj qhov inertia txaus kom tau txais qhov txiaj ntsig zoo ntawm lub pendulum, yog li yog tus neeg hlau txav mus rau tom ntej nws yuav cia li ntsaws ntawm lub kaum ntse ntse thiab kev sib tw ua ntej. Thaum kawg, 3D luam tawm lub log yog qhov kev xaiv tsis zoo vim lawv khaws cia.

Cov tswv yim rau kev txhim kho:

• Lub cev muaj zog nrawm nrog lub zog loj dua, piv txwv li rau DC lub cav muaj zog dua qhov ntsuas hluav taws xob ntau dua lub zog
• tau txais lub roj teeb hnyav dua lossis tsuas yog txav qhov hnyav me ntsis
• Hloov cov ntawv luam tawm 3D nrog cov roj hmab kom tau txais lub zog ntau dua