Segway (gyro scooter) ทำมันเอง

บทความนี้จะตรวจสอบการสร้างยานพาหนะปรับสมดุลตัวเองหรือเพียงแค่ Segway วัสดุเกือบทั้งหมดสำหรับการสร้างอุปกรณ์นี้สามารถเข้าถึงได้ง่าย

อุปกรณ์นั้นเป็นแพลตฟอร์มที่ไดรเวอร์ยืน มอเตอร์ไฟฟ้าสองตัวจะถูกควบคุมผ่านวงจรของวงจรและไมโครคอนโทรลเลอร์ที่รับผิดชอบในการปรับสมดุลร่างกาย

วัสดุ:

- โมดูลควบคุม XBee ไร้สาย
ไมโครคอนโทรลเลอร์ Arduino
-akkumulyatory
เซ็นเซอร์ InvenSense MPU-6050 ในโมดูล“ GY-521”
- บาร์ไม้
-button
สองล้อ
และอื่น ๆ ที่ระบุไว้ในบทความและในรูปถ่าย

ขั้นตอนที่หนึ่ง: กำหนดคุณสมบัติที่ต้องการและออกแบบระบบ

เมื่อสร้างอุปกรณ์นี้ผู้เขียนพยายามใส่พารามิเตอร์เช่น:
- ความสามารถในการผ่านและกำลังที่จำเป็นสำหรับการเคลื่อนที่อย่างอิสระแม้บนกรวด
- แบตเตอรี่ที่มีความจุเพียงพอที่จะให้อุปกรณ์ทำงานอย่างต่อเนื่องอย่างน้อยหนึ่งชั่วโมง
- เพื่อให้ความเป็นไปได้ของการควบคุมแบบไร้สายเช่นเดียวกับการบันทึกข้อมูลเกี่ยวกับการทำงานของอุปกรณ์บนการ์ด SD เพื่อระบุและแก้ไขปัญหา

นอกจากนี้เป็นที่พึงปรารถนาที่ค่าใช้จ่ายในการสร้างอุปกรณ์ดังกล่าวจะน้อยกว่าการสั่งซื้อ hoverboard ออฟโรดดั้งเดิม

จากแผนภาพด้านล่างคุณสามารถดูแผนภาพวงจรของรถที่ปรับสมดุลเองได้

ภาพต่อไปนี้แสดงระบบการทำงานของไดรฟ์ไจโรสโคป

ทางเลือกของไมโครคอนโทรลเลอร์สำหรับการควบคุมระบบ Segway มีความหลากหลายผู้เขียนระบบ Arduino เป็นที่ต้องการมากที่สุดเนื่องจากประเภทราคา ตัวควบคุมเช่น Arduino Uno, Arduino Nano จะทำหรือคุณสามารถใช้ ATmega 328 เพื่อใช้เป็นชิปแยกต่างหาก

ในการจ่ายไฟให้กับวงจรควบคุมมอเตอร์คู่บริดจ์จำเป็นต้องใช้แรงดันไฟฟ้า 24 V แรงดันไฟฟ้านี้สามารถทำได้อย่างง่ายดายโดยการเชื่อมต่อแบตเตอรี่รถยนต์ 12 V ในซีรีย์

ระบบได้รับการออกแบบเพื่อให้พลังงานจ่ายให้กับเครื่องยนต์เฉพาะในขณะที่กดปุ่มเริ่มต้นดังนั้นเพื่อหยุดอย่างรวดเร็วเพียงแค่ปล่อยมัน ในเวลาเดียวกันแพลตฟอร์ม Arduino จะต้องรองรับการสื่อสารแบบอนุกรมกับวงจรควบคุมสะพานของเครื่องยนต์และโมดูลควบคุมไร้สาย

เนื่องจากเซ็นเซอร์ InvenSense MPU-6050 ในโมดูล“ GY-521” ซึ่งทำหน้าที่เร่งความเร็วและทำหน้าที่ของเครื่องวัดการหมุนวนพารามิเตอร์การเอียงจะถูกวัดเซ็นเซอร์ตั้งอยู่บนการ์ดเอ็กซ์แพนชันสองการ์ดแยกกัน บัส l2c สื่อสารกับไมโครคอนโทรลเลอร์ Arduino ยิ่งไปกว่านั้นเซ็นเซอร์เอียงพร้อมที่อยู่ 0x68 ได้รับการตั้งโปรแกรมในแบบโพลทุก ๆ 20 มิลลิวินาทีและหยุดชะงักกับไมโครคอนโทรลเลอร์ Arduino เซ็นเซอร์อื่นมีที่อยู่ 0x69 และถูกดึงไปยัง Arduino โดยตรง

เมื่อผู้ใช้เข้าสู่แพลตฟอร์มของสกูตเตอร์สวิตช์ จำกัด การโหลดจะเปิดใช้งานซึ่งเปิดใช้งานโหมดอัลกอริทึมสำหรับการปรับสมดุล Segway

ขั้นตอนที่สอง: สร้างฮัลล์บอร์ด hoverboard และติดตั้งองค์ประกอบพื้นฐาน


หลังจากกำหนดแนวคิดพื้นฐานของแผนการดำเนินงาน Gyro scooter แล้วผู้เขียนได้ดำเนินการต่อโดยตรงกับร่างกายและติดตั้งชิ้นส่วนหลัก วัสดุหลักคือไม้กระดานและบาร์ ต้นไม้มีน้ำหนักน้อยซึ่งจะส่งผลกระทบในเชิงบวกต่อระยะเวลาของการชาร์จแบตเตอรี่นอกจากนี้ไม้จะถูกประมวลผลได้ง่ายและเป็นฉนวน จากบอร์ดเหล่านี้จะมีกล่องที่ติดตั้งแบตเตอรี่เครื่องยนต์และวงจรขนาดเล็ก ดังนั้นชิ้นส่วนไม้รูปตัวยูจึงได้รับการติดตั้งล้อและเครื่องยนต์โดยใช้สลักเกลียว

การส่งกำลังของเครื่องยนต์ไปยังล้อนั้นจะผ่านเกียร์ เมื่อวางส่วนประกอบหลักในที่อยู่อาศัย Segway เป็นสิ่งสำคัญมากที่จะต้องแน่ใจว่าน้ำหนักจะถูกกระจายอย่างเท่าเทียมกันเมื่อนำ Segway เข้าสู่ตำแหน่งแนวตั้งที่ใช้งานได้ ดังนั้นหากคุณไม่คำนึงถึงการกระจายน้ำหนักจากแบตเตอรี่ที่มีน้ำหนักมากการปรับสมดุลของอุปกรณ์จะเป็นเรื่องยาก

ในกรณีนี้ผู้เขียนวางแบตเตอรี่ไว้ที่ด้านหลังเพื่อชดเชยน้ำหนักของเครื่องยนต์ซึ่งตั้งอยู่ในใจกลางของอุปกรณ์ อิเล็กทรอนิกส์ อุปกรณ์ชิ้นส่วนถูกวางไว้ระหว่างเครื่องยนต์และแบตเตอรี่ สำหรับการทดสอบครั้งต่อไปจะมีการแนบปุ่มเริ่มต้นชั่วคราวบนที่จับ Segway

ขั้นตอนที่สาม: วงจรไฟฟ้า



จากแผนภาพด้านบนแสดงว่าสายไฟทั้งหมดในตัวเรือน Segway ถูกนำไปใช้งาน นอกจากนี้ตามตารางด้านล่างเอาต์พุตทั้งหมดของไมโครคอนโทรลเลอร์ Arduino นั้นเชื่อมต่อกับวงจรสะพานควบคุมเครื่องยนต์รวมถึงเซ็นเซอร์บาลานซ์

แผนภาพต่อไปนี้แสดงเซ็นเซอร์เอียงที่ติดตั้งในแนวนอนในขณะที่เซ็นเซอร์ควบคุมติดตั้งในแนวตั้งตามแนวแกน Y


ขั้นตอนที่สี่: ทดสอบและกำหนดค่าอุปกรณ์


หลังจากขั้นตอนก่อนหน้านี้ผู้เขียนได้รับ รูปแบบ Segway สำหรับการทดสอบ

เมื่อทำการทดสอบสิ่งสำคัญคือต้องคำนึงถึงปัจจัยต่างๆเช่นความปลอดภัยของพื้นที่ทดสอบรวมถึงอุปกรณ์ป้องกันในรูปแบบของเกราะป้องกันและหมวกกันน็อกสำหรับผู้ขับขี่

ผู้เขียนตัดสินใจที่จะเริ่มการทดสอบ Segway โดยการดาวน์โหลดรหัสไปยังไมโครคอนโทรลเลอร์และตรวจสอบการเชื่อมต่อกับวงจรควบคุมและเซ็นเซอร์

ซอฟแวร์:
fy8z2z5ijg47y2b.zip [21.22 Kb] (ดาวน์โหลด: 490)

Arduino Terminal นั้นยอดเยี่ยมสำหรับการตรวจสอบการทำงานของรหัสรวมถึงการค้นหาปัญหาที่เป็นไปได้สำหรับการแก้ไขข้อบกพร่องในภายหลัง จำเป็นต้องปรับอัตราขยายของ PID คอนโทรลเลอร์อย่างถูกต้องซึ่งจะขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์ของมอเตอร์ที่ใช้

หลังจากปรับตัวควบคุมพลังงานจะถูกจ่ายไปยังตัวควบคุมและเซ็นเซอร์จะเข้าสู่สถานะสแตนด์บาย จากนั้นกดปุ่มเริ่มต้นและเครื่องยนต์ก็จะเปิดขึ้น โดยการเอียง Segway ผู้ขับขี่ควบคุมการเคลื่อนไหวเนื่องจากการทำงานของอัลกอริทึมการทรงตัว

วิดีโอด้านล่างแสดงการทำงานของอุปกรณ์ส่งเสริมการประกอบ: