roboforum.ru

Собственно, появилась такая идея. Датчик отклонения на гироскопе, с него сигнал на микроконтроллер, оттуда 3 управляющих сигнала на 3 сервопривода, управляющие маятниками качения. До сего момента опыта по созданию подобных устройств не имел, поэтому хочу задать вопросы:

1) какие посоветуете модели сервоприводов? Почитал обзорные статьи, думаю мне подойдут микро или мини, цифровые, с coreless двигателем, достаточно высокой точностью и скоростью перемещения

2) то же самое про модель гироскопа, чтобы ловила малые углы

3) может что ещё стОит знать или обратить внимание

Если сделать куб достаточно большим и легким - может и получится. В мелком варианте сервы могут не успевать.

такие штуки делают с bldc моторами и маховиком максимально большого диаметра.
для поддержания равновесия крутят моторы быстрее либо притормаживают, либо вобще реверс.

вот пример балансирования в 1й плоскости с маховиком.

Motor is a normal 10mm dc motor with 1/75 reduction gears. Controler is a very basic one.
input---1 incline angle ,  2 angle-dot of bike from gyro/acc meter 3 revolution angle , 4 angle-dot of wheel from encoder
output---motor voltage ,or pwm rate
PD control is like OUT=K1*IN1+K2*IN2+K3*IN3+K4*IN­4
Ks are given by LQR using scilab.

щас ещё попробую вспомнить где видел ролик с балансирующим кубом
может там опсиание есть какоето

Добавлено спустя 7 минут 7 секунд:
во, нашёл в истории ютуба))
http://www.idsc.ethz.ch/Research_DAndrea/Cubli



видно как реализовано вставание, сначала маховик раскручивают в одну сторону
а потом делают резкий реверс.
когда квадрат встал, ему дают слегка перелететь точку равновесия чтобы используя торможение, вернуться в точку равновесия.

первое видио понравилось))) даже захотелось подобноя для настоящего велосипеда сделать

Спасибо за ответы, попробую уточнить свои представления и желания.

1) хочется балансировать именно моментами сил маятников, так сказать, статически - без раскрутки каких-либо маховиков, то есть сделать не "электрическую юлу", а статический балансир.
2) насчет размеров - я в них не связан рамками, конечно хотелось бы не вылезти за 10-100 см длины ребра, но размеры не главное, я планировал экспериментировать с размерами под имеющиеся сервоприводы. даже сама форма куба не принципиальна, может быть хоть пирамида или конус. Задача одна- главное, чтобы стоял ))... Причем, не сам вставал из лежачего положения, а хотя бы держался в равновесии после установки рукой и отпускании.
3) теоретические расчеты я никакие не проводил, может это "кустарщина", но для проведения расчетов мне придется освоить достаточно обширную теоретическую базу, особенно если учитывать возникающие моменты инерции при вращении маятников и силы, действующие на систему при их ускорении-торможении. Я планировал действовать наобум - собрать опытный образец и попробовать подобрать коэффициенты самонаписанного ПИД регулятора управления сервоприводами, посмотреть что получится, может переделать конструкцию и т.д. Но для этого мне нужно как минимум определиться и приобрести сервоприводы и гироскоп с акселерометром. Поэтому и создал тему, чтобы от рекомендованных моделей сервоприводов и плясать потом.
4) мне тут подсказали еще вводную информацию по гироскопам. Что они дают значение не абсолютного отклонения а скорости изменения угла. Значит придется еще акселерометр ставить (это несложно) и думать, как математически обрабатывать сигналы с него и с гироскопа, чтобы получить угол и скорость отклонения и рассчитать управляющее воздействие. Кстати, вот здесь http://roboting.ru/1171-kub-stoit-na-ve ... upast.html написано, что авторы применяли и гироскопы и акселерометры.

Ivana, есть mpu6050 (в mpu-6000 кроме i2c есть spi, про другие отличия пока не вчитывался), в них и аксель и гиро в одном корпусе + он может через себя прокидывать по i2c, допустим магнетометр (по доке вроде что-то другое можно, но икс его). +в нём ещё датчик температуры встроен и есть какой-то моушин процессор http://www.invensense.com/mems/gyro/mpu6050.html. можно не микру, а модуль взять, они не дорогие.

Спасибо за ссылку, с интересом изучу.
Я думал, проблемы будут с сервоприводами и ПИД регулятором, а с датчиком я их даже не предполагал. А выясняется, что придется дружить гироскоп с акселерометром, применять фильтр Калмана или комплементарный и т.п. для получения значения угла отклонения. Хотя, если возникнут большие сложности, остается вариант собственно маятника с потенциометром или какой-нибудь оптикой с заслонкой и фоторезистором а качестве датчика угла отклонения - у меня же не квадрокоптер, для моей задачи вполне должно пойти.
Второй момент - есть выбор, в каком направлении двигаться: или изучать глубины теории и строить компьютерное моделирование в матлабе/симулинке и т.п., или заняться кустарщиной - заказать условно подходящие сервоприводы и попробовать собрать конструкцию и поиграться в железе. Мне второй вариант кажется более предпочтительным, несмотря на дилетантизм такого подхода и отсутствие хоть каких-то гарантий результата. Если задача балансировки тела на вершине окажется слишком непростой, то сначала можно попробовать задачу с одной степенью свободы - балансировку на двух вершинах (грани), с одномерным датчиком отклонения и одним сервоприводом или другим управляющим механизмом. Про конкретные модели сервоприводов так и не было сказано, спрошу на форуме моделистов...

если вы не будете в дебри лесть, а просто попробуете собрать, как минимум поймёте в какую сторону дальше двигаться. мк ещё на всякий случай лучше не самый простенький брать, кстати можно сразу взять недорогую борду, допустим stm32f3discovery или stm32f4discovery. на них даже можно поставить rtos, вот недавно один хороший человек упоминал про chibios.org. судя по тому, что уже про неё вычитал, вроде очень даже неплоха.