दूर से नियंत्रित Arduino सेल्फ बैलेंसिंग रोबोट बनाना: B-robot EVO: 8 कदम

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:22

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अद्यतन: यहां इस रोबोट का एक नया और बेहतर संस्करण है: बी-रोबोट ईवीओ, नई सुविधाओं के साथ

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यह कैसे काम करता है?

B-ROBOT EVO एक रिमोट से नियंत्रित सेल्फ बैलेंसिंग arduino रोबोट है जिसे 3D प्रिंटेड भागों के साथ बनाया गया है। केवल दो पहियों के साथ, बी-रोबोट अपने आंतरिक सेंसरों का उपयोग करके और मोटरों को चलाकर हर समय अपना संतुलन बनाए रखने में सक्षम है। आप अपने रोबोट को नियंत्रित कर सकते हैं, उसे स्मार्टफोन, टैबलेट या पीसी के माध्यम से कमांड भेजकर, उसे स्थानांतरित या स्पिन कर सकते हैं, जबकि यह अपना संतुलन बनाए रखता है।

यह सेल्फ बैलेंसिंग रोबोट अपने जड़त्वीय सेंसर (MPU6000 चिप पर एकीकृत एक्सेलेरोमीटर और गायरोस्कोप) प्रति सेकंड 200 बार पढ़ता है। वह अपने दृष्टिकोण (क्षितिज के संबंध में कोण) की गणना करता है और इस कोण की तुलना लक्ष्य कोण से करता है (0º यदि वह बिना हिले-डुले संतुलन बनाए रखना चाहता है, या एक सकारात्मक या नकारात्मक कोण यदि वह आगे या पीछे जाना चाहता है)। लक्ष्य कोण (मान लें 0º) और वास्तविक कोण (मान लें 3º) के बीच अंतर का उपयोग करके वह अपना संतुलन बनाए रखने के लिए मोटरों को सही आदेश भेजने के लिए एक नियंत्रण प्रणाली चलाता है। मोटर्स के लिए आदेश त्वरण हैं। उदाहरण के लिए यदि रोबोट आगे झुका हुआ है (रोबोट का कोण 3º है) तो वह मोटर्स को आगे बढ़ने के लिए एक आदेश भेजता है जब तक कि संतुलन को बनाए रखने के लिए यह कोण शून्य तक कम न हो जाए।

चरण 1: थोड़ा और गहराई में…

B-ROBOT जिस भौतिक समस्या को हल करता है उसे उल्टा पेंडुलम कहा जाता है। यह वही तंत्र है जो आपको अपने हाथ के ऊपर एक छतरी को संतुलित करने के लिए चाहिए। धुरी बिंदु वस्तु के द्रव्यमान के केंद्र के नीचे होता है। उल्टे पेंडुलम के बारे में अधिक जानकारी यहाँ। समस्या का गणितीय समाधान आसान नहीं है लेकिन हमें अपने रोबोट के संतुलन की समस्या को हल करने के लिए इसे समझने की आवश्यकता नहीं है। हमें यह जानने की जरूरत है कि रोबोट के संतुलन को बहाल करने के लिए हमें क्या करना चाहिए ताकि हम समस्या को हल करने के लिए एक नियंत्रण एल्गोरिदम लागू कर सकें।

रोबोटिक्स (एक औद्योगिक स्वचालन) में एक नियंत्रण प्रणाली बहुत उपयोगी है। मूल रूप से यह एक कोड है जो इनपुट के रूप में सेंसर और लक्ष्य कमांड से जानकारी प्राप्त करता है और परिणामस्वरूप, सिस्टम को विनियमित करने के लिए रोबोट एक्ट्यूएटर्स (हमारे उदाहरण में मोटर्स) को चलाने के लिए आउटपुट सिग्नल बनाता है। हम एक पीआईडी नियंत्रक (आनुपातिक + व्युत्पन्न + अभिन्न) का उपयोग कर रहे हैं। इस प्रकार के नियंत्रण में kP, kD, kI को समायोजित करने के लिए 3 स्थिरांक होते हैं। विकिपीडिया से: "एक पीआईडी नियंत्रक एक मापा [इनपुट] और वांछित सेटपॉइंट के बीच अंतर के रूप में एक 'त्रुटि' मान की गणना करता है। नियंत्रक [एक आउटपुट] को समायोजित करके त्रुटि को कम करने का प्रयास करता है।" तो, आप पीआईडी को बताएं कि क्या मापना है ("इनपुट"), जहां आप चाहते हैं कि माप ("सेटपॉइंट",) हो और वह चर जिसे आप ऐसा करने के लिए समायोजित करना चाहते हैं ("आउटपुट")।

पीआईडी फिर इनपुट को सेटपॉइंट के बराबर बनाने की कोशिश कर आउटपुट को समायोजित करता है। संदर्भ के लिए, एक पानी की टंकी जिसे हम एक स्तर तक भरना चाहते हैं, इनपुट, सेटपॉइंट और आउटपुट जल स्तर सेंसर, वांछित जल स्तर और टैंक में पंप किए गए पानी के अनुसार स्तर होगा। kP आनुपातिक भाग है और नियंत्रण का मुख्य भाग है, यह भाग त्रुटि के समानुपाती होता है। केडी व्युत्पन्न भाग है और त्रुटि के व्युत्पन्न पर लागू होता है। यह हिस्सा सिस्टम की गतिशीलता पर निर्भर करता है (रोबोट पर निर्भर करता है, वजन मोटर्स, जड़ता …)। अंतिम एक, kI को त्रुटि के अभिन्न पर लागू किया जाता है और स्थिर त्रुटियों को कम करने के लिए उपयोग किया जाता है, यह अंतिम आउटपुट पर एक ट्रिम की तरह है (कार को पूरी तरह से सीधा करने के लिए RC कार के स्टीयरिंग व्हील पर ट्रिम बटन में सोचें, केआई आवश्यक लक्ष्य और वास्तविक मूल्य के बीच ऑफसेट को हटा देता है)।

B-ROBOT पर उपयोगकर्ता से स्टीयरिंग कमांड को मोटर्स आउटपुट में जोड़ा जाता है (एक मोटर सकारात्मक संकेत के साथ और दूसरी नकारात्मक संकेत के साथ)। उदाहरण के लिए यदि उपयोगकर्ता दायीं ओर मुड़ने के लिए स्टीयरिंग कमांड 6 भेजता है (-10 से 10 तक) तो हमें बाएं मोटर मान में 6 जोड़ना होगा और दाएं मोटर से 6 घटाना होगा। यदि रोबोट आगे या पीछे नहीं चल रहा है, तो स्टीयरिंग कमांड का परिणाम रोबोट की एक स्पिन है

चरण 2: रिमोट कंट्रोल के बारे में क्या?

"लोड हो रहा है = "आलसी"