Rusça DIY Segway. Kendin Yap Segway. Segway'in elektronik doldurulması

Evde kendi elleriniz ve gücünüzle bir uçan kaykay veya mini Segway yapmanın imkansız olduğunu düşünüyorsanız, çok yanılıyorsunuz. İşin garibi, internette birçok zanaatkarın kendi uçan kaykayını yaptığı birçok video var. Bazıları için çok ev yapımı olduğu ortaya çıkıyor, ancak aynı zamanda yaratım teknolojisinin kendisine gerçekten yaklaşabilen ve gerçekten ilginç ve kaliteli bir şeyi yeniden üretebilenler de var. Peki kendi ellerinizle uçan kaykay yapmak mümkün mü? Bir mühendis ve iyi bir insan olan Adrian Kundert bize bunu anlatacak.

Hoverboard nedir?

Kendi elinizle bir uçan kaykay nasıl yapılır? Ev yapımı bir uçan kaykayın nasıl yapıldığını anlamak için öncelikle uçan kaykayın ne olduğunu, nelerden oluştuğunu ve bu ilginç ulaşım aracını yaratmak için neye ihtiyaç duyulduğunu anlamanız gerekir. Uçan kaykay, çalışma prensibi jiroskopik sensörler ve sensörlerden oluşan bir sisteme dayanan, kendi kendini dengeleyen bir araçtır. dahili teknolojiçalışma platformunun dengesini korumak. Yani uçan kaykayı açtığımızda dengeleme sistemi de açılıyor. Bir kişi uçan kaykayın üzerinde durduğunda platformun konumu değişmeye başlar; bu bilgi jiroskopik sensörler tarafından okunur.

Bu sensörler konumdaki herhangi bir değişikliği algılar. yeryüzü veya yerçekimi etkisinin geldiği nokta. Okuduktan sonra bilgiler platformun her iki yanında bulunan yardımcı panolara gönderilir. Sensörler ve elektrik motorları birbirinden bağımsız çalıştığı için gelecekte iki elektrik motoruna ihtiyacımız olacak. İşlenmiş formdaki bilgiler, yardımcı kartlardan bir mikroişlemci ile anakarta zaten gider. Orada denge tutma programı zaten gerekli doğrulukla yürütülüyor.

Yani platform yaklaşık birkaç derece öne doğru eğilirse motorlara ters yönde hareket etmeleri için bir sinyal verilir ve platform dengelenir. Diğer yöne eğim de gerçekleştirilir. Uçan kaykay daha fazla eğilirse program, elektrik motorlarını ileri veya geri hareket ettirme komutunun olduğunu hemen anlar. Uçan kaykay 45 dereceden fazla eğilirse motorlar ve uçan kaykayın kendisi kapanır.

Hoverboard, üzerine tüm elektronik aksamın takılacağı bir gövdeden, çelik veya metal bir tabandan oluşur. Daha sonra 80-90 kg'a kadar bir kişinin ağırlığını taşıyabilecek güce sahip iki elektrik motoru var. Sonraki geliyor anakartüzerinde jiroskopik sensörlerin bulunduğu bir işlemci ve iki yardımcı kart ile. Ve elbette bir akü ve aynı çapta iki tekerlek. Hoverboard nasıl yapılır? Bu sorunu çözmek için uçan kaykayın belirli tasarım ayrıntılarını elde etmemiz gerekecek.

Neye ihtiyacımız var?

Kendi elinizle bir uçan kaykay nasıl yapılır? İhtiyacınız olan ilk ve en önemli şey, bir yetişkinin ağırlığını taşıyabilecek güce sahip iki elektrik motorudur. Fabrika modellerinin ortalama gücü 350 Watt olduğundan bu güçte motorlar bulmaya çalışacağız.

Daha sonra elbette yaklaşık 10-12 inç boyutunda iki özdeş tekerlek bulmanız gerekiyor. Daha fazlasına sahip olmak daha iyi, çünkü çok fazla elektroniğimiz olacak. Böylece arazi kabiliyeti daha yüksek ve platform ile yer arasındaki mesafe gerekli seviyede olur.

İki pil, kurşun-asit, en az 4400 mAh ve tercihen daha fazla nominal güç seçmeniz gerekir. yapmayacağımız için metal yapı ancak orijinal mini Segway veya uçan kaykaydan daha ağır olacaktır.

Üretim ve süreç

Güçlü ve sürüş sırasında dengesini koruyabilecek bir uçan kaykay nasıl yapılır? Öncelikle nasıl bir araca ihtiyacımız olacağına dair bir plan yapmamız gerekiyor. Büyük tekerleklere ve harika arazi kabiliyetine sahip, oldukça güçlü bir araç yapmamız gerekiyor. farklı yollar. Sürekli sürüşün minimum değeri 1-1,5 saat olmalıdır. Yaklaşık 500 euro harcayacağız. Uçan kaykayımıza kablosuz kontrol sistemi kuralım. Sorunlar ve hatalar için okuma cihazı kuracağız, tüm bilgiler SD karta gidecek.

Uçan kaykay diyagramı

Yukarıdaki şemada her şeyi açıkça görebilirsiniz: elektrik motorları, piller vb. Öncelikle kontrolü gerçekleştirecek mikrodenetleyiciyi tam olarak seçmeniz gerekir. Piyasadaki tüm Arduino mikrodenetleyicileri arasından UnoNano'yu seçeceğiz ve ATmega 328 ek bir bilgi işleme çipi görevi görecek.

Peki uçan kaykay nasıl güvenli hale getirilir? Seri bağlı iki pilimiz olacak, böylece gerekli voltajı alacağız. Elektrik motorları için çift köprü devresi tam olarak ihtiyaç duyulan şeydir. Hazır butonu takılacak, basıldığında motorlara güç verilecek. Bu düğmeye bastığınızda motorlar ve uçan kaykayın kendisi kapanacaktır. Bu, sürücünün kendisinin ve aracımızın güvenli sürüşü için gereklidir.

Arduino mikrokontrolcüsü, XBee devresi ile seri iletişimi kullanarak yaklaşık 38400 baud hızında çalışacaktır. GY-521 modülünü temel alan iki adet InvenSense MPU 6050 jiroskop sensörü kullanacağız. Onlar da platformun konumu hakkındaki bilgileri okuyacaklar. Bu sensörler mini bir Segway yapabilecek kadar hassastır. Bu sensörler, birincil işlemi gerçekleştirecek iki ek yardımcı kart üzerinde bulunacaktır.

I2C veriyolunu kullanacağız, yeterli verim Arduino mikrodenetleyicisiyle hızlı bir şekilde iletişim kurmak için. 0x68 adresli jiroskopik sensörün bilgi güncelleme hızı her 15 ms'de birdir. İkinci adres sensörü 0x68 doğrudan mikrodenetleyiciden çalışır. Ayrıca bir yük anahtarımız da var; bu, platform düz konumdayken uçan kaykayın denge moduna geçmesini sağlar. Bu modda uçan kaykay yerinde kalır.

Tekerleklerimizin ve elektrik motorlarımızın bulunacağı üç ahşap parça. Direksiyon kolonu sıradan bir tahta çubuktan yapılmış ve uçan kaykayın ön kısmına takılacak. Burada herhangi bir çubuğu, hatta paspas sapını bile alabilirsiniz. Pillerin ve diğer devrelerin platform üzerinde basınç oluşturacağı ve dolayısıyla dengelemenin tam da basıncın fazla olacağı kısımda biraz yeniden yapılandırılacağı gerçeğini hesaba katmak gerekir.

Motorların platformun sağ ve sol taraflarına eşit şekilde dağıtılması, bataryanın ise özel bir kutu içerisinde maksimum olarak ortada olması gerekiyor. Direksiyon direğini her zamanki gibi takıyoruz ve hazır düğmesini çubuğun tepesine takıyoruz. Yani bir şeyler ters giderse ve düğmeye basılırsa uçan kaykay kapanacaktır. İlerleyen süreçte bu buton ayak kısmına dönüştürülebilir veya platformun belirli bir eğimine göre ayarlanabilir ancak şimdilik bunu yapmayacağız.

Tüm tellerin iç devresi ve lehimlenmesi aynı şemaya göre gerçekleştirilir. Daha sonra bu tabloya göre motorlu bir köprü devresi kullanarak iki jiroskopik sensörü mikrodenetleyicimize bağlamamız gerekiyor.

Dengeleme sensörleri zemine paralel olarak veya platformun kendisi boyunca kurulmalıdır, ancak sağa ve sola dönüş sensörleri jiroskopik sensörlere dik olarak kurulmalıdır.

Sensörleri yapılandırma

Daha sonra mikrodenetleyiciyi yapılandırıyoruz ve kaynak kodunu indiriyoruz. Daha sonra jiroskopik sensörler ile dönüş sensörleri arasındaki doğru ilişkiyi kontrol etmeniz gerekir. Hoverboard'u programlamak ve yapılandırmak için Arduino Terminal programını kullanın. PID denge kontrolörünü yapılandırmak gereklidir. Gerçek şu ki, farklı güç ve özelliklere sahip motorları seçebilirsiniz, onlar için ayar farklı olacaktır.

Bu programda birkaç seçenek var. İlk en önemli parametre Kp parametresidir, dengelemeden sorumludur. Önce uçan kaykayın dengesiz hale gelmesi için bu göstergeyi artırın, ardından göstergeyi istenen parametreye düşürün.

Bir sonraki parametre Ki parametresidir, uçan kaykayın hızlanmasından sorumludur. Eğim açısı azaldıkça ters hareketle hız azalır veya artar. son parametre ise Kd parametresidir, platformun kendisini düz konuma getirir ve motorları bekleme moduna geçirir. Bu modda uçan kaykay hareketsiz durur.

Daha sonra Arduino mikro denetleyicisinin güç düğmesini açarsınız ve uçan kaykay bekleme moduna geçer. Uçan kaykayın üzerinde durduktan sonra ayaklarınız basma düğmesinin üzerinde olacak şekilde durursunuz, böylece uçan kaykay "sabit" moda geçer. Dengeleme sensörleri açılır ve eğim açısı değiştiğinde uçan kaykay ileri veya geri hareket eder. Herhangi bir arıza durumunda uçan kaykayınızı kendiniz kolaylıkla tamir edebilirsiniz.

Segway gibi denge kurabilen bir robot yaratmak için Arduino'yu nasıl kullanabileceğinizi konuşalım.

İngilizce'den Segway. Segway, elektrikli tahrikle donatılmış iki tekerlekli ayakta duran bir araçtır. Bunlara uçan kaykaylar veya elektrikli scooterlar da denir.

Segway'in nasıl çalıştığını hiç merak ettiniz mi? Bu dersimizde tıpkı Segway gibi kendi kendini dengeleyen bir Arduino robotunun nasıl yapılacağını size göstermeye çalışacağız.

Robotu dengelemek için motorların robotun düşmesine direnmesi gerekir. Bu eylem geri bildirim ve düzeltici unsurlar gerektirir. Geri bildirim öğesi - üç eksenin hepsinde () hem hızlanma hem de dönüş sağlar. Arduino bunu robotun mevcut yönünü bilmek için kullanır. Düzeltici unsur motor ve tekerleğin birleşimidir.

Nihai sonuç şöyle bir şey olmalı:

Robot diyagramı

L298N Motor Sürücü Modülü:

Tekerlekli DC dişli motor:

Kendi kendini dengeleyen bir robot aslında ters çevrilmiş bir sarkaçtır. Kütle merkezinin tekerlek akslarına göre daha yüksek olması daha iyi dengelenebilir. Daha yüksek bir kütle merkezi, daha düşük bir açısal ivmeye (daha yavaş düşme) karşılık gelen kütlenin daha yüksek bir atalet momenti anlamına gelir. Bu yüzden pil takımını üste koyduk. Ancak robotun yüksekliği malzemelerin mevcudiyetine göre seçildi :)

Kendi kendini dengeleyen robotun tamamlanmış hali yukarıdaki şekilde görülebilir. Üst kısımda güç için altı adet Ni-Cd pil var baskılı devre kartı. Motorların arasında motor sürücüsü için 9 voltluk akü kullanılmaktadır.

Teori

Kontrol teorisinde, bazı değişkenleri (bu durumda robotun konumu) tutmak, PID (orantılı integral türev) adı verilen özel bir kontrolör gerektirir. Bu parametrelerin her birinin genellikle Kp, Ki ve Kd olarak adlandırılan bir "kazancı" vardır. PID, istenen değer (veya giriş) ile gerçek değer (veya çıkış) arasında düzeltme sağlar. Giriş ve çıkış arasındaki farka "hata" denir.

PID kontrolörü hatayı en aza indirir olası anlam, çıkışı sürekli olarak ayarlıyor. Kendimizi dengelememizde arduino robotu giriş (derece cinsinden istenen eğimdir) yazılım tarafından ayarlanır. MPU6050, robotun mevcut eğimini okur ve bunu, motoru kontrol etmek ve robotu dik tutmak için hesaplamalar yapan PID algoritmasına besler.

PID, Kp, Ki ve Kd değerlerinin ayarlanmasını gerektirir optimum değerler. Mühendisler kullanıyor yazılım Bu değerleri otomatik olarak hesaplamak için MATLAB gibi. Ne yazık ki bizim durumumuzda MATLAB'ı kullanamıyoruz çünkü bu projeyi daha da karmaşık hale getirecek. Bunun yerine PID değerlerini ayarlayacağız. Bunu nasıl yapacağınız aşağıda açıklanmıştır:

Kp, Ki ve Kd'yi sıfıra eşitleyin.
Kp'yi ayarlayın. Çok küçük bir Kp, düzeltmenin yeterli olmaması nedeniyle robotun düşmesine neden olacaktır. Çok fazla Kp, robotun çılgınca ileri geri hareket etmesine neden olur. İyi bir Kp, robotun biraz ileri geri hareket etmesini (veya biraz salınmasını) sağlayacaktır.
Kp ayarlandıktan sonra Kd'yi ayarlayın. İyi bir Kd değeri, robot neredeyse stabil hale gelinceye kadar salınımları azaltacaktır. Ayrıca doğru Kd, itilse bile robotu tutacaktır.
Son olarak Ki'yi yükleyin. Açıldığında robot, Kp ve Kd ayarlanmış olsa bile salınım yapacak, ancak zamanla dengelenecektir. Doğru anlam Ki, robotu dengelemek için gereken süreyi azaltacaktır.

Robotun davranışı aşağıdaki videoda görülebilir:

Kendini dengeleyen robot için Arduino kodu

Robotumuzu oluşturmak için dört harici kütüphaneye ihtiyacımız vardı. PID kütüphanesi P, I ve D değerlerinin hesaplanmasını basitleştirir LMotorController kütüphanesi, L298N modülüyle iki motoru kontrol etmek için kullanılır. I2Cdev kitaplığı ve MPU6050_6_Axis_MotionApps20 kitaplığı, MPU6050'den veri okumak için tasarlanmıştır. Kütüphaneler dahil kodu bu depodan indirebilirsiniz.

#katmak #katmak #include "I2Cdev.h" #include "MPU6050_6Axis_MotionApps20.h" #if I2CDEV_IMPLEMENTATION == I2CDEV_ARDUINO_WIRE #include "Wire.h" #endif #define MIN_ABS_SPEED 20 MPU6050 mpu; // MPU kontrolü/durumu değişir bool dmpReady = false; // DMP başlatma işlemi başarılı olursa doğru olarak ayarlayın uint8_t mpuIntStatus; // MPU uint8_t devStatus'tan gerçek kesme durumu baytını tutar; // her cihaz işleminden sonra durumu döndür (0 = başarı, !0 = hata) uint16_t packageSize; // beklenen DMP paket boyutu (varsayılan 42 bayttır) uint16_t fifoCount; // şu anda FIFO'da bulunan tüm baytların sayısı uint8_t fifoBuffer; // FIFO depolama tamponu // yönelim/hareket değişkenleri Quaternion q; // kuaterniyon konteyneri VectorFloat yerçekimi; // yerçekimi vektörü float ypr; //yaw/pitch/roll kapsayıcı ve yerçekimi vektörü //PID double orijinalAyar Noktası = 173; çift ayar noktası = orijinal Ayar noktası; çift hareketli Açı Kayması = 0,1; çift giriş, çıkış; //bu değerleri kendi tasarımınıza uyacak şekilde ayarlayın double Kp = 50; çift Kd = 1,4; çift Ki = 60; PID pid(&giriş, &çıkış, &ayar noktası, Kp, Ki, Kd, DIRECT); çift motorHız FaktörüSol = 0,6; çift motorHız FaktörüSağ = 0,5; //MOTOR KONTROLÖRÜ 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); uçucu bool mpuInterrupt = false; // MPU kesme pininin yüksek seviyeye çıkıp çıkmadığını gösterir void dmpDataReady() ( mpuInterrupt = true; ) void setup() ( // I2C veriyoluna katılın (I2Cdev kütüphanesi bunu otomatik olarak yapmaz) #if I2CDEV_IMPLEMENTATION == I2CDEV_ARDUINO_WIRE Wire.begin( ); TWBR = 24; // 400kHz I2C saati (CPU 8MHz ise 200kHz) #elif I2CDEV_IMPLEMENTATION == I2CDEV_BUILTIN_FASTWIRE Fastwire::setup(400, true); #endif mpu.initialize(); , minimum hassasiyete göre ölçeklendirilmiş mpu.setXGyroOffset(220); mpu.setYGyroOffset(-85); mpu.setZAccelOffset(1788); chip // çalıştığından emin olun (eğer öyleyse 0 döndürür) if (devStatus == 0) ( // artık hazır olduğuna göre DMP'yi açın mpu.setDMPEnabled(true); // Arduino kesinti algılamayı etkinleştirinInterrupt(0 , dmpDataReady, RISING); mpuIntStatus = mpu.getIntStatus(); // DMP Hazır bayrağımızı ana loop() işlevi onu kullanmanın sorun olmadığını biliyor dmpReady = true; // daha sonraki karşılaştırma için beklenen DMP paket boyutunu alın packageSize = mpu.dmpGetFIFOPacketSize(); //PID kurulumu pid.SetMode(AUTOMATIC); pid.SetSampleTime(10); pid. SetOutputLimits(-255, 255); ) else ( // HATA! // 1 = ilk bellek yüklemesi başarısız oldu // 2 = DMP yapılandırma güncellemeleri başarısız oldu // (eğer bozulacaksa, genellikle kod 1 olacaktır) Serial.print(F("DMP Başlatma) başarısız oldu (code ")); Serial.print(devStatus); Serial.println(F()")); ) ) void loop() ( // programlama başarısız olursa, (!dmpReady ) hiçbir şey yapmaya çalışmayın return; // MPU kesintisini veya kullanılabilir ekstra paket(ler)i bekleyin (!mpuInterrupt && fifoCount)< 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 paket mevcut // (bu, kesintiyi beklemeden hemen daha fazlasını okumamızı sağlar) fifoCount -= packageSize; mpu.dmpGetQuaternion(&q, fifoBuffer); mpu.dmpGetGravity(&yerçekimi, &q); mpu.dmpGetYawPitchRoll(ypr, &q, &yerçekimi); giriş = ypr * 180/M_PI + 180; ))

Kp, Ki, Kd değerleri çalışabilir veya çalışmayabilir. Yapmazlarsa yukarıdaki adımları izleyin. Koddaki eğimin 173 dereceye ayarlandığını unutmayın. İsterseniz bu değeri değiştirebilirsiniz ancak bunun robotun koruması gereken eğim açısı olduğunu unutmayın. Ayrıca motorlarınız çok hızlı ise motorSpeedFactorLeft ve motorSpeedFactorRight değerlerini ayarlayabilirsiniz.

Şimdilik bu kadar. Görüşürüz.

Kendi ellerinizle Segway yapmak mümkün mü? Ne kadar zor ve hangi parçalar gerekli? Olacak mı ev yapımı aparat fabrikada üretilmiş olanla aynı işlevleri yerine getiriyor mu? Kendi elleriyle inşa etmeye karar veren bir kişinin kafasında bir sürü benzer soru ortaya çıkıyor. İlk sorunun cevabı basit ve net olacak: Elektronik, fizik ve mekanikten en azından biraz anlayan herkes kendisi bir “elektrikli scooter” yapabilir. Üstelik cihaz, fabrika makinesinde üretilenden daha kötü çalışmayacaktır.

Kendi elinizle Segway nasıl yapılır?

Hoverboard'a yakından bakarsanız oldukça basit bir yapı görebilirsiniz: Bu sadece otomatik dengeleme sistemi ile donatılmış bir scooter. Platformun her iki yanında 2 adet tekerlek bulunmaktadır. Etkili dengeleme sağlamak için Segway tasarımları bir gösterge stabilizasyon sistemi ile donatılmıştır. Eğim sensörlerinden gelen darbeler mikroişlemcilere taşınıyor ve mikroişlemciler de elektrik sinyalleri üretiyor. Sonuç olarak uçan kaykay belirli bir yönde hareket eder.

Kendi ellerinizle bir Segway yapmak için aşağıdaki unsurlara ihtiyacınız olacak:

2 tekerlek;
2 motor;
direksiyon;
alüminyum bloklar;
çelik veya alüminyum boruyu destekleyin;
2 kurşun asit akü;
aliminyum tabak;
dirençler;
acil freni;
çelik eksen 1,2 cm;
baskılı devre kartı;
kapasitörler;
Lipo pil;
Kapı sürücüleri;
LED göstergeler;
3 x ATmtga168;
Voltaj regülatörü;
ADXRS614;
8 Mosfet;
iki Yay;
ve ADXL203.

Listelenen öğeler arasında hem mekanik parçalar hem de elektronik elemanlar ve diğer ekipmanlar bulunmaktadır.

Segway montaj prosedürü

Segway'i kendi ellerinizle monte etmek ilk bakışta göründüğü kadar zor değil. Gerekli tüm bileşenlere sahipseniz süreç çok az zaman alır.

Mekanik parçaların toplanması

Motorlar, tekerlekler, dişliler ve piller Çin scooterlarından ödünç alınabiliyor ve motor bulmakta hiç sorun yaşanmıyor.
Direksiyon simidinde bulunan büyük dişli, motordaki küçük dişliden iletim alır.
Tekerleğin üzerindeki dişli (12 inç) serbest dönmektedir; bu, dönen elemanların her iki yönde de çalışmasına izin vermek için bazı değişiklikler yapılmasını gerektirir.
Üç alüminyum blokla (5 mm ayar vidalarıyla sabitlenebilen) sabitlenen sabit bir aks, platformun tabanını oluşturur.
SolidWorks programını kullanarak, gövdenizi eğerken uçan kaykayın yanlara dönmesini sağlayacak bir parçanın çizimini çizmeniz gerekir. Bundan sonra parçanın CNC makinesinde açılması gerekir. Makine, acil fren ünitesi kutusunun imalatında da kullanılan CAMBAM programını kullandı.
Gidon 2,5 cm'lik içi boş bir çelik boruya bağlanmıştır.
Direksiyon kolonunun her zaman ortalanmış olmasını sağlamak ve ters tepki daha yoğunsa bir çift çelik yay kullanabilirsiniz.
Direksiyon simidi, bir röleye bağlı özel bir acil durum düğmesiyle donatılmıştır; bu, motor gücünü azaltmanıza olanak tanır.
Motor güç kaynakları 24 V pillerdir.

Elektronik parçaların toplanması

Segway'i kendi ellerinizle monte etmek için sadece mekanik parçaları sabitlemek yeterli değildir. Bir uçan kaykayda elektronik kontrol daha az önemli değildir çünkü ünitenin oldukça önemli bir bileşenidir.

Hesaplama işlevine sahip baskılı devre kartı, sensörlerden (jiroskop, ivmeölçer, potansiyometre) bilgi toplar ve ardından dönüş yönünü ayarlar.
ATmtga168 işlemci olmadan scooter normal şekilde çalışamayacaktır. Bilgisayara bağlantı Bluetooth ve RN-41 üzerinden yapılmaktadır.
İki H köprüsünün yardımıyla ana karttan gelen kontrol darbeleri motorların gücüne dönüştürülür. Her köprü ATmtga168 ile donatılmıştır, kartlar birbirleriyle UART aracılığıyla iletişim kurar.
Tüm elektronik cihazlar ayrı bir pille çalışır.
Pillere hızlı bir şekilde ulaşmak, ana kartı programlamak ve kontrol döngülerinin parametrelerini değiştirmek için, konektörlü küçük bir kutu yapmanız, gövdesini üstüne bir düzeltme potansiyometresi ile donatmanız ve ayrıca onu donatmanız gerekir. bir elektronik güç anahtarı.

Segway yazılımı

Kesinlikle işe yaraması için kendi ellerinizle bir Segway nasıl yapılır? Bu doğru; yazılımı (veya yazılımı) yükleyin. Bu görevi tamamlamak için gerekli adımlar şunlardır:

Mikrodenetleyici yazılımı, ivmeölçer ve jiroskop ile PD kontrol döngüsü için bir filtre içerir.
Kalman ve Complenatry filtreleri işi mükemmel bir şekilde yapacaktır.
Uygulamaları Java programlama dilini kullanarak yazın - bu, pil şarj seviyesini, tüm sensör okumalarını ve kontrol parametrelerini görmenizi sağlar.

Belki de kendi başına Segway yapmaya karar veren bir kişiden beklenen tek şey budur. Konuyu, süreci ve gerekli bileşenleri anlamak, evde mükemmel bir uçan kaykay oluşturmanıza olanak sağlayacaktır.

Günümüzde, Dean Kamen tarafından icat edilen Segway adı verilen, iki tekerlekli, kendinden tahrikli küçük bir platform giderek daha popüler hale geliyor. Tekerlekli sandalye kullanıcısının kaldırıma çıkarken yaşadığı zorluğu fark ederek, insanların tekerlekli sandalyeye ihtiyaç duymadan dolaşmasına yardımcı olabilecek bir araç yaratma fırsatını gördü. özel çaba. Kamen, kendi kendini dengeleyen bir platform oluşturma fikrini hayata geçirdi. İlk model 2001 yılında test edilmişti ve sapında düğmeler bulunan bir araçtı. olan kişiler için geliştirilmiştir. engelliler ve engebeli arazide bile bağımsız hareket etmelerine izin verdi. Yeni model"Segway RT" olarak tanındı ve kolu sola veya sağa eğerek yönlendirmeye zaten izin verildi. 2004 yılında Avrupa ve Asya'da satışa sunuldu. En gelişmiş fiyatı modern modellerörneğin Segway PTi2 - yaklaşık 5.000 dolar. İÇİNDE Son zamanlardaÇinli ve Japon şirketler şu özelliklere sahip cihazlar yaratıyor: çeşitli modifikasyonlar ve yenilikçi tasarım. Hatta bazıları tek tekerlekli benzer araçlar bile üretiyor ama gelin klasik Segway'e bakalım.

Segway, iki elektrik motoru tarafından tahrik edilen, bir platform ve enine yerleştirilmiş iki tekerlekten oluşur. Sistemin kendisi, yalnızca sürücünün eğimini değil aynı zamanda durumu da dikkate alarak motorları kontrol eden karmaşık bir elektronik devre ile dengelenir. araç bu da her zaman dikey ve sabit bir konumda kalmasını sağlar. Platform üzerinde duran sürücü, kolu ileri veya geri hareket ettirerek ve sağa veya sola eğerek dönerek hızı kontrol eder. Kontrol panosu, yerleşik mikroişlemcinin platformu doğru şekilde yönlendirmesine yardımcı olmak için uygun hareket ve yön sensörlerinden (akıllı telefonların ekran yönünü değiştirmesine izin verenlere benzer) gelen sinyalleri izler. Ana sır Segway, elektro-mekanik kısımda çok fazla değil, veri işleme ve davranış tahmininde önemli matematiksel doğrulukla hareket fiziğini hesaba katan koddadır.

Segway, lityum-polimer pil sayesinde 2 kW'a kadar güç üretebilen, neodimyum-demir-bor alaşımı kullanılarak yapılmış iki fırçasız elektrik motoruyla donatılmıştır.

Segway parçaları

Bir Segway oluşturmak için tekerlekli iki dişli motora, bir aküye, elektronik devre, platform ve direksiyon simidi.

Motor gücü ucuz modeller Yaklaşık 250 W, nispeten düşük akım tüketimiyle 15 km/saat'e kadar hız sağlar. Bu motorların yüksek hızı gerekli çekişi elde etmelerine izin vermediğinden tekerlekleri doğrudan döndüremezler. Bisikletinizin viteslerini kullandığınızda olana benzer: Dişli oranını arttırdığınızda hız kaybedersiniz ancak pedala uygulanan kuvvet artar.

Platform motor ekseninin altında bulunur. Ağırlığı oldukça yüksek olan pil de ayak dayanağının altında simetrik bir konumda yer alıyor ve bu sayede araçta sürücü olmasa bile Segway'in dik konumda kalması sağlanıyor. Ayrıca sürücü mevcut olduğunda tamamen aktif olan elektronik stabilite kontrol ünitesi dahili mekanik stabiliteye yardımcı olacak. Platformda bir kişinin bulunması ağırlık merkezini tekerlek ekseninin üzerine yükseltir, bu da sistemi dengesiz hale getirir - bu durum elektronik kart tarafından zaten telafi edilecektir.

Prensip olarak, gerekli elektronik üniteyi Çin web sitesinden satın alarak böyle bir şeyi kendiniz yapabilirsiniz (indirimlidir). Tüm parçalar vidalar ve somunlar (vidalar değil) kullanılarak monte edilir. Doğru zincir gerginliğine özellikle dikkat edilmelidir. Piller, gerekli basıncı sağlamak için küçük lastik contalı U şeklinde kelepçeler kullanılarak sabitlenir. Eklemeniz önerilir Çift taraflı bant Kaymayı önlemek için akü ile platform arasına yerleştirin. Kontrol paneli iki akü arasına yerleştirilmeli ve özel ara parçalarla sabitlenmelidir.

Bir kontrol kolu olabilir veya olmayabilir - sonuçta, onsuz Segway modelleri (mini Segways) artık popüler. Genel olarak bu şey ilginç ve çok pahalı değil, çünkü arkadaşların verdiği bilgiye göre Çin'deki toptan satış fiyatı sadece 100 dolar.

Bu makale kendi kendini dengeleyen bir aracın veya kısaca "Segway"in yaratılmasına bakacaktır. Yaratılış için hemen hemen tüm malzemeler bu cihazın Almak kolay.

Cihazın kendisi sürücünün üzerinde durduğu bir platformdur. Gövdeyi eğerek iki elektrik motorları dengelemeden sorumlu devreler ve mikrodenetleyiciler zinciri aracılığıyla.

Malzemeler:

-XBee kablosuz kontrol modülü.
-Arduino mikrodenetleyici
- piller
- “GY-521” modülü üzerinde InvenSense MPU-6050 sensörü,
-tahta bloklar
-düğme
-iki tekerlekli
ve makalede ve fotoğraflarda belirtilen diğer şeyler.

Birinci Adım: Gerekli özellikleri belirleyin ve sistemi tasarlayın.

Yazar, bu cihazı oluştururken aşağıdaki parametrelere uymasını sağlamaya çalıştı:
- Çakılda bile serbest hareket için gerekli arazi kabiliyeti ve gücü
-Cihazın en az bir saat sürekli çalışmasını sağlayacak yeterli kapasiteye sahip piller
-fırsat sağlamak Kablosuz kontrol, ayrıca sorun giderme için cihazın çalışmasıyla ilgili verileri bir SD karta kaydetme.

Ek olarak, böyle bir cihazın yaratılmasının maliyetinin, orijinal bir arazi uçan kaykayının siparişinden daha az olması arzu edilir.

Aşağıdaki şemaya göre kendi kendini dengeleyen bir aracın elektrik devre şemasını görebilirsiniz.

Aşağıdaki resimde uçan kaykayın tahrik sistemi gösterilmektedir.

Yazar, Segway sistemlerini kontrol etmek için mikrodenetleyici seçiminin çeşitli olduğunu belirtti. Arduino sistemi fiyat kategorileri nedeniyle en çok tercih edilen. Arduino Uno gibi uygun kontrolörler, Arduino Nano'su veya ATmega 328'i ayrı bir çip olarak kullanmak üzere alabilirsiniz.

Çift köprülü motor kontrol devresine güç sağlamak için 24 V'luk bir besleme voltajı gereklidir; bu voltaj, 12 V araç aküsünün seri bağlanmasıyla kolayca elde edilir.

Sistem, motorlara yalnızca başlatma düğmesine basıldığında güç sağlanacak şekilde tasarlanmıştır; dolayısıyla hızlı bir durdurma için düğmeyi bırakmanız yeterlidir. Bu durumda Arduino platformunun hem köprü motor kontrol devresi hem de kablosuz kontrol modülü ile seri iletişimi desteklemesi gerekmektedir.

Hızlanmayı işleyen ve jiroskop fonksiyonlarını taşıyan “GY-521” modülü üzerinde bulunan InvenSense MPU-6050 sensörü sayesinde eğim parametreleri ölçülüyor. Sensör iki ayrı genişletme kartına yerleştirildi. L2c veri yolu Arduino mikro denetleyicisi ile iletişimi destekler. Ayrıca 0x68 adresli eğim sensörü her 20 ms'de bir yoklama yapacak ve Arduino mikrodenetleyicisine kesinti sağlayacak şekilde programlandı. Diğer sensörün adresi 0x69'dur ve doğrudan Arduino'ya bağlanır.

Kullanıcı scooter platformunun üzerinde durduğunda, Segway'i dengelemek için algoritma modunu etkinleştiren yük sınırlama anahtarı tetiklenir.

İkinci adım: Uçan kaykayın gövdesini oluşturmak ve ana elemanları kurmak.

Yazar, uçan kaykayın çalışma şemasının temel konseptini belirledikten sonra doğrudan gövdesini birleştirmeye ve ana parçaları kurmaya başladı. Ana malzeme şuydu: ahşap panolar ve barlar. Ahşabın ağırlığının az olması pilin şarj ömrünü olumlu yönde etkileyecektir; ayrıca ahşabın işlenmesi kolaydır ve yalıtkandır. Bu kartlardan pillerin, motorların ve mikro devrelerin takılacağı bir kutu yapıldı. Bu, üzerine tekerleklerin ve motorların cıvatalandığı U şeklinde bir ahşap parça oluşturur.

Motor gücü bir dişli tahrik vasıtasıyla tekerleklere aktarılacaktır. Ana bileşenleri Segway'in gövdesine yerleştirirken, Segway'i dik çalışma pozisyonuna getirirken ağırlığın eşit şekilde dağıtılmasını sağlamak çok önemlidir. Bu nedenle ağır pillerden gelen ağırlığın dağılımını dikkate almazsanız cihazın dengelenmesi zor olacaktır.

Bu durumda yazar, cihaz gövdesinin ortasında bulunan motorun ağırlığını telafi etmek için pilleri arkaya yerleştirmiştir. Cihazın elektronik bileşenleri motor ile akülerin arasında bir yere yerleştirildi. Sonraki testler için Segway koluna geçici bir başlatma düğmesi de takıldı.

Üçüncü adım: Elektrik şeması.

Yukarıdaki şemaya göre tüm teller Segway gövdesine monte edilmiştir. Ayrıca aşağıdaki tabloya uygun olarak Arduino mikrokontrolcünün tüm pinleri köprü motor kontrol devresine ve dengeleme sensörlerine bağlandı.

Aşağıdaki diyagramda yatay olarak monte edilmiş bir eğim sensörü, kontrol sensörünün ise Y ekseni boyunca dikey olarak monte edildiği gösterilmektedir.

Dördüncü adım: Cihazın test edilmesi ve kurulması.

Önceki aşamaları tamamladıktan sonra yazar test için bir Segway modeli aldı.

Test yaparken, test alanının güvenliği gibi faktörlerin yanı sıra koruyucu kalkanlar ve sürücü için kask şeklindeki koruyucu ekipmanların dikkate alınması önemlidir.

Aşağıdaki materyaller ilginizi çekebilir