Jak vyrobit Segway vlastníma rukama. DIY Segway. Sbírka elektronických součástek

Pojďme si promluvit o tom, jak můžete pomocí Arduina vytvořit robota, který balancuje jako Segway.

Segway z angličtiny. Segway je dvoukolové stojící vozidlo vybavené elektrickým pohonem. Říká se jim také hoverboardy nebo elektrické skútry.

Přemýšleli jste někdy, jak funguje Segway? V tomto tutoriálu se vám pokusíme ukázat, jak vyrobit robota Arduino, který se sám vyrovnává jako Segway.

Aby se robot vyrovnal, musí motory odolat pádu robota. Tato akce vyžaduje zpětnou vazbu a nápravné prvky. Element zpětné vazby - který zajišťuje jak zrychlení, tak rotaci ve všech třech osách (). Arduino to používá ke zjištění aktuální orientace robota. Korekčním prvkem je kombinace motoru a kola.

Konečný výsledek by měl být něco takového:

Schéma robota

Modul ovladače motoru L298N:

DC převodový motor s kolem:

Samovyvažovací robot je v podstatě obrácené kyvadlo. Může být lépe vyvážen, pokud je těžiště vyšší vzhledem k osám kol. Vyšší těžiště znamená vyšší moment setrvačnosti hmoty, čemuž odpovídá menší úhlové zrychlení (pomalejší pád). Proto jsme baterii umístili nahoru. Výška robota však byla zvolena na základě dostupnosti materiálů :)

Dokončená verze samovyvažovacího robota je vidět na obrázku výše. V horní části je šest Ni-Cd baterií pro napájení deska s plošnými spoji. Mezi motory je pro pohon motoru použita 9V baterie.

Teorie

V teorii řízení vyžaduje udržení nějaké proměnné (v tomto případě polohy robota) speciální regulátor nazývaný PID (proporcionální integrální derivace). Každý z těchto parametrů má „zisk“, obvykle nazývaný Kp, Ki a Kd. PID poskytuje korekci mezi požadovanou hodnotou (nebo vstupem) a skutečnou hodnotou (nebo výstupem). Rozdíl mezi vstupem a výstupem se nazývá „chyba“.

PID regulátor snižuje chybu na nejmenší možnou hodnotu plynulým nastavováním výstupu. V našem sebevyvažování robot Arduino vstup (což je požadovaný sklon ve stupních) je nastaven softwarem. MPU6050 čte aktuální náklon robota a přivádí jej do PID algoritmu, který provádí výpočty pro řízení motoru a udržení robota ve vzpřímené poloze.

PID vyžaduje, aby byly hodnoty Kp, Ki a Kd upraveny na optimální hodnoty. Inženýři používají software, jako je MATLAB, k automatickému výpočtu těchto hodnot. Bohužel v našem případě nemůžeme použít MATLAB, protože to projekt ještě více zkomplikuje. Místo toho upravíme hodnoty PID. Jak na to:

Aby Kp, Ki a Kd byly rovné nule.
Upravte Kp. Příliš malé Kp způsobí pád robota, protože korekce nestačí. Příliš mnoho Kp způsobí, že se robot bude divoce pohybovat tam a zpět. Dobré Kp způsobí, že se robot bude trochu pohybovat tam a zpět (nebo trochu oscilovat).
Jakmile je Kp nastaveno, upravte Kd. Dobrá hodnota Kd sníží oscilace, dokud nebude robot téměř stabilní. Navíc správné Kd udrží robota, i když je zatlačen.
Nakonec nainstalujte Ki. Po zapnutí bude robot oscilovat, i když jsou nastaveny Kp a Kd, ale časem se stabilizuje. Správná hodnota Ki zkrátí čas potřebný ke stabilizaci robota.

Chování robota můžete vidět na videu níže:

Arduino kód pro samovyvažovací robot

K vytvoření našeho robota jsme potřebovali čtyři externí knihovny. Knihovna PID zjednodušuje výpočet hodnot P, I a D Knihovna LMotorController slouží k řízení dvou motorů s modulem L298N. Knihovna I2Cdev a knihovna MPU6050_6_Axis_MotionApps20 jsou navrženy pro čtení dat z MPU6050. Kód včetně knihoven si můžete stáhnout v tomto úložišti.

#zahrnout #zahrnout #include "I2Cdev.h" #include "MPU6050_6Axis_MotionApps20.h" #if I2CDEV_IMPLEMENTATION == I2CDEV_ARDUINO_WIRE #include "Wire.h" #endif #define MIN_ABS_SPEED 20 MPU605; // ovládání/stav MPU vars bool dmpReady = false; // nastavte hodnotu true, pokud byla inicializace DMP úspěšná uint8_t mpuIntStatus; // uchovává aktuální stavový bajt přerušení z MPU uint8_t devStatus; // návrat stavu po každé operaci zařízení (0 = úspěch, !0 = chyba) uint16_t packetSize; // očekávaná velikost paketu DMP (výchozí je 42 bajtů) uint16_t fifoCount; // počet všech bytů aktuálně ve FIFO uint8_t fifoBuffer; // vyrovnávací paměť FIFO // orientace/pohyb vars Quaternion q; // kvaternionový kontejner VectorFloat gravity; // vektor gravitace float ypr; //vybočení/naklonění/naklonění kontejneru a gravitační vektor //PID double originalSetpoint = 173; double setpoint = původnísetpoint; double movingAngleOffset = 0,1; dvojitý vstup, výstup; //upravte tyto hodnoty tak, aby odpovídaly vašemu vlastnímu návrhu double Kp = 50; dvojnásobné Kd = 1,4; dvojitá Ki = 60; PID pid(&vstup, &výstup, &nastavená hodnota, Kp, Ki, Kd, DIRECT); double motorSpeedFactorLeft = 0,6; double motorSpeedFactorRight = 0,5; //MOTOROVÝ OVLADAČ 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); volatile bool mpuInterrupt = false; // indikuje, zda se pin přerušení MPU dostal vysoko void dmpDataReady() ( mpuInterrupt = true; ) void setup() ( // připojení ke sběrnici I2C (knihovna I2Cdev to nedělá automaticky) #if I2CDEV_IMPLEMENTATION == I2CDEV_ARDUINO_WIRE Wire.begin( ); TWBR = 24; // 400kHz I2C clock (200kHz pokud je CPU 8MHz) #elif I2CDEV_IMPLEMENTATION == I2CDEV_BUILTIN_FASTWIRE Fastwire::setup(400, true #endif mpu.initialize your own.); , škálováno pro min citlivost mpu.setXGyroOffset(220) mpu.setYGyroOffset(-85); mpu.setZAccelOffset(1788); zapněte DMP, teď, když je připraveno mpu.setDMPEnabled(true); // povolte detekci přerušení ArduinoInterrupt(0 , dmpDataReady, RISING); mpuIntStatus = mpu.getIntStatus(); // nastavte náš příznak DMP Ready tak, aby hlavní funkce loop() ví, že je v pořádku ji použít dmpReady = true; // získání očekávané velikosti paketu DMP pro pozdější porovnání packetSize = mpu.dmpGetFIFOPacketSize(); //nastavení PID pid.SetMode(AUTOMATIC); pid.SetSampleTime(10); pid. SetOutputLimits(-255, 255); ) else ( // CHYBA! // 1 = počáteční načtení paměti se nezdařilo // 2 = aktualizace konfigurace DMP se nezdařily // (pokud se to rozbije, obvykle bude kód 1) Serial.print(F("Inicializace DMP selhalo (kód ")); Serial.print(devStatus); Serial.println(F()") ) ) void loop() ( // pokud se programování nezdařilo, nezkoušejte nic dělat, pokud (!dmpReady ) return; // čekání na přerušení MPU nebo další pakety dostupné během (!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 dostupný paket // (to nám umožní okamžitě přečíst více bez čekání na přerušení) fifoCount -= packetSize; mpu.dmpGetQuaternion(&q, fifoBuffer); mpu.dmpGetGravity(&gravitace, &q); mpu.dmpGetYawPitchRoll(ypr, &q, &gravitace); vstup = ypr* 180/M_PI + 180; ))

Hodnoty Kp, Ki, Kd mohou nebo nemusí fungovat. Pokud ne, postupujte podle výše uvedených kroků. Všimněte si, že náklon v kódu je nastaven na 173 stupňů. Tuto hodnotu můžete změnit, pokud si to přejete, ale mějte na paměti, že toto je úhel náklonu, který musí robot udržovat. Pokud jsou vaše motory příliš rychlé, můžete upravit hodnoty motorSpeedFactorLeft a motorSpeedFactorRight.

To je zatím vše. Uvidíme se.

co potřebujeme? Pro začátek si vezmeme kolečka z břišního posilovacího stroje. Převodovka 12 voltů a 160 ot./min. Powerbanka s výdrží 15 000 miliampérhodin. Abychom mohli vozidlo ovládat, tedy zatáčet vpravo nebo vlevo, zrychlovat a zpomalovat, využijeme moduly, které jsme již použili při výrobě domácí sekačky. Tímto způsobem můžete regulovat otáčky motoru. Podle toho 2 moduly, 2 motory, 2 power banky.

Tyto dvě sady fungují samostatně. Předpokládejme, že přidáme rychlost pravému motoru, Segway zatočí doleva. To samé, ale zrcadlově při odbočování vpravo. Pokud přidáte rychlost dvěma motorům současně, produkt se zrychlí.

Nejprve namontujeme převodovky. Chcete-li to provést, naneste jej na střed překližkový list, obkreslete obrys a pomocí řezačky vytvořte prohlubeň. Stejně jako byla převodovka připevněna na levé straně, děláme to na opačné straně.

Musíte vyříznout několik těchto tyčí a přišroubovat je po stranách. To je nutné, aby se překližka neprohýbala.
Sundáme kola a nasadíme je na nápravu. Jak vidíte, liší se od sebe. Nejprve musíte vyrobit dvě dřevěné průchodky. Použijeme domácí soustruh na dřevo. Výsledkem byly dva dřevěné polotovary.

Vložte obrobek. Vyvrtejte otvor a přilepte obrobek epoxidová pryskyřice. (Autor provedl úpravu na konci videa, čtěte níže).

Nyní vyrobíme volant. K tomu použijeme kousek kanalizační potrubí. Vzali jsme kliku od simulátoru. V horní části překližky uděláme otvory a zajistíme trubku a rukojeť. Řídítka Segwaye by měla být mírně skloněná, proto jsme do překližky udělali díru ve sklonu a ořízli plastovou trubku.

Všechny ovládací moduly budou instalovány na volant. Je potřeba natáhnout 8 kusů drátů od volantu k převodovkám. Aby nám nevyčnívaly shora, nejprve vyrobíme průchozí otvor do potrubí a vložte dráty.

A nyní je opět potřeba vše slepit epoxidovou pryskyřicí a počkat 24 hodin. Kola se ukázala být deformovaná; epoxid se ukázal jako nepříliš spolehlivý materiál. Rozebral jsem převodovky, sundal hřídele a nařezal na ně závity. Také jsem vyvrtal otvory do dřevěných průchodek. Vložil jsem kovové průchodky a nyní to vše vypadá mnohem spolehlivěji. Kolečka lze také přišroubovat velmi pevně. Plastová trubka Zdálo se, že to nebylo úplně spolehlivé;

Do panelu jsme vložili 2 moduly. Musíte vyvrtat otvory v potrubí pro rezistory. Zbývá pouze přilepit tlačítka pomocí horkého lepidla. Veďte vodiče k modulu, převodovkám a powerbankám. Přišroubujte kola.

Pro ty, kteří se bojí nesprávného připojení vodičů, je vše podrobně popsáno na modulech.

Segway bude mít také tachometr na kolo. Testovací verze domácího Segwaye je hotová. Pojďme to otestovat.

Pokud si myslíte, že vyrobit hoverboard nebo mini-segway doma vlastníma rukama a silou je nemožné, jste na velkém omylu. Kupodivu je na internetu mnoho videí, kde si mnoho řemeslníků vyrábí svůj vlastní hoverboard. Někomu to přijde jako hodně domácí, ale najdou se i tací, kteří se dokázali skutečně přiblížit samotné technologii tvorby a reprodukovat skutečně zajímavou a kvalitní věc. Je tedy možné vyrobit hoverboard vlastníma rukama? Adrian Kundert, inženýr a prostě dobrý člověk, nám o tom poví.

Co je to hoverboard?

Jak vyrobit hoverboard vlastníma rukama? Abyste pochopili, jak vyrobit domácí hoverboard, musíte nejprve pochopit, co je hoverboard, z čeho se skládá a co je potřeba k vytvoření tohoto zajímavého dopravního prostředku. Hoverboard je samovyvažovací vozidlo, jehož princip fungování je založen na systému gyroskopických senzorů a vnitřní technologie udržení rovnováhy pracovní plošiny. To znamená, že když hoverboard zapneme, zapne se i balanční systém. Když se člověk postaví na hoverboard, začne se poloha plošiny měnit pomocí gyroskopických senzorů.

Tyto senzory snímají jakoukoli změnu polohy vzhledem k zemskému povrchu nebo bodu, ze kterého přichází gravitační vliv. Po přečtení jsou informace odesílány na pomocné tabule, které jsou umístěny po obou stranách nástupiště. Jelikož samotné senzory a elektromotory fungují nezávisle na sobě, budeme v budoucnu potřebovat dva elektromotory. Z pomocných desek jdou informace ve zpracované podobě již na základní desku s mikroprocesorem. Tam je již program udržení rovnováhy prováděn s potřebnou přesností.

To znamená, že pokud se plošina nakloní dopředu asi o několik stupňů, pak motory dostanou signál k pohybu v opačném směru a plošina se vyrovná. Provádí se také naklonění v opačném směru. Pokud se hoverboard nakloní ve větší míře, pak program okamžitě pochopí, že existuje příkaz k pohybu elektromotorů dopředu nebo dozadu. Pokud se hoverboard nakloní o více než 45 stupňů, motory i samotný hoverboard se vypnou.

Hoverboard se skládá z těla, ocelové nebo kovové základny, na které bude připevněna veškerá elektronika. Pak jsou tu dva elektromotory s dostatečným výkonem na to, aby dokázaly jezdit pod váhou člověka až 80-90 kg. Následuje základní deska s procesorem a dvěma pomocnými deskami, na kterých jsou gyroskopické senzory. A samozřejmě baterie a dvě kola se stejným průměrem. Jak vyrobit hoverboard? K vyřešení tohoto problému budeme muset získat určité konstrukční detaily samotného hoverboardu.

co potřebujeme?

Jak vyrobit hoverboard vlastníma rukama? První a hlavní věc, kterou potřebujete, jsou dvě elektrický motor, se silou unést váhu dospělého. Průměrný výkon továrních modelů je 350 Wattů, takže se pokusíme najít motory tohoto výkonu.

Dále je samozřejmě potřeba najít dvě stejná kola, přibližně 10-12 palců. Je lepší mít víc, protože budeme mít hodně elektroniky. Tak, aby běžkařská schopnost byla vyšší a vzdálenost mezi plošinou a zemí byla na požadované úrovni.

Dvě baterie, olověné, je třeba zvolit jmenovitý výkon minimálně 4400 mAh, nejlépe více. Protože to neuděláme kovová konstrukce, ale bude vážit víc než původní mini-segway nebo hoverboard.

Výroba a proces

Jak vyrobit hoverboard, který je výkonný a dokáže udržet rovnováhu při jízdě? Nejprve si musíme udělat plán, jaké vozidlo budeme potřebovat. Potřebujeme vyrobit poměrně výkonné vozidlo s velkými koly a skvělými schopnostmi v terénu. různé cesty. Minimální hodnota nepřetržité jízdy by měla být 1-1,5 hodiny. Utratíme přibližně 500 eur. Pojďme nainstalovat bezdrátový řídicí systém pro náš hoverboard. Nainstalujeme čtecí zařízení pro problémy a chyby, všechny informace půjdou na SD kartu.

Schéma hoverboardu

Na výše uvedeném schématu můžete jasně vidět vše: elektromotory, baterie atd. Nejprve je potřeba přesně vybrat mikrokontrolér, který bude řízení provádět. Ze všech mikrokontrolérů Arduino na trhu vybereme UnoNano a ATmega 328 bude fungovat jako další čip pro zpracování informací.

Jak ale udělat hoverboard bezpečný? Budeme mít dvě baterie zapojené do série, takže dostaneme potřebné napětí. U elektromotorů je obvod s dvojitým můstkem přesně to, co je potřeba. Nainstaluje se tlačítko připravenosti, po stisknutí bude motorům dodávána energie. Po stisknutí tohoto tlačítka se vypnou motory a samotný hoverboard. To je nezbytné pro bezpečnou jízdu řidiče samotného i našeho vozidla.

Mikrokontrolér Arduino poběží rychlostí asi 38 400 baudů s využitím sériové komunikace s obvodem XBee. Použijeme dva gyroskopické senzory InvenSense MPU 6050 založené na modulech GY-521. Ti si zase přečtou informace o poloze nástupiště. Tyto senzory jsou dostatečně přesné na výrobu mini Segway. Tyto senzory budou umístěny na dvou přídavných pomocných deskách, které budou provádět primární zpracování.

Použijeme I2C sběrnici, ta má dostačující propustnost pro rychlou komunikaci s mikrokontrolérem Arduino. Gyroskopický senzor s adresou 0x68 má rychlost aktualizace informací jednou za 15 ms. Druhý adresový senzor 0x68 pracuje přímo z mikrokontroléru. Máme také zátěžový spínač, který přepne hoverboard do rovnovážného režimu, když je plošina ve vodorovné poloze. V tomto režimu zůstává hoverboard na místě.

Tři dřevěné části, na kterých budou umístěna naše kola a elektromotory. Sloupek řízení je vyroben z obyčejné dřevěné tyče a bude připevněn k přední části samotného hoverboardu. Zde si můžete vzít jakoukoli hůl, dokonce i násadu mopu. Je potřeba počítat s tím, že baterie a další obvody budou produkovat tlak na plošinu a tím se mírně přestaví vyvážení právě v části, kde bude větší tlak.

Motory je potřeba rovnoměrně rozmístit na pravou a levou stranu platformy a baterie by měla být maximálně uprostřed ve speciální krabici. Připevníme sloupek řízení k obvyklým fintám a připevníme připravené tlačítko na horní část kniplu. To znamená, že pokud se něco pokazí a stisknete tlačítko, hoverboard se vypne. V budoucnu lze toto tlačítko přestavět na nožní část nebo upravit na určitý sklon samotné plošiny, ale to zatím dělat nebudeme.

Vnitřní obvod a pájení všech vodičů se provádí podle stejného schématu. Dále potřebujeme připojit dva gyroskopické senzory k našemu mikrokontroléru pomocí můstkového obvodu s motorem podle této tabulky.

Vyvažovací senzory by měly být instalovány paralelně se zemí nebo podél samotné plošiny, ale senzory pravého a levého otáčení by měly být instalovány kolmo na gyroskopické senzory.

Konfigurace senzorů

Dále nakonfigurujeme mikrokontrolér a stáhneme zdrojový kód. Dále je třeba zkontrolovat správný vztah mezi gyroskopickými snímači a snímači rotace. K naprogramování a konfiguraci hoverboardu použijte program Arduino Terminal. Je nutné nakonfigurovat regulátor rovnováhy PID. Faktem je, že si můžete vybrat motory s různým výkonem a charakteristikami, pro ně bude naladění jiné.

V tomto programu je několik možností. Prvním nejdůležitějším parametrem je parametr Kp, odpovídá za vyvažování. Nejprve zvyšte tento indikátor, aby byl hoverboard nestabilní, a poté indikátor snižte na požadovaný parametr.

Dalším parametrem je parametr Ki, který je zodpovědný za zrychlení hoverboardu. S klesajícím úhlem náklonu se rychlost snižuje nebo zvyšuje při zpětném chodu. a posledním parametrem je parametr Kd, vrací samotnou platformu do vodorovné polohy a uvádí motory do režimu pozastavení. V tomto režimu hoverboard jednoduše stojí.

Dále zapněte tlačítko napájení Mikrokontrolér Arduino a hoverboard přejde do pohotovostního režimu. Poté, co se postavíte na samotný hoverboard, stojíte nohama na tlačítku, takže hoverboard přejde do „stacionárního“ režimu. Vyvažovací senzory se zapnou a při změně úhlu náklonu se hoverboard posune dopředu nebo dozadu. V případě jakékoliv poruchy si hoverboard snadno opravíte sami.

Hoverboard uvnitř

Hlavní detaily

Z čeho se hoverboard skládá? Pokud se podíváte zvenčí, je hoverboard zajímavým zařízením. První je pracovní plošina nebo deska. Na tom člověk stojí a ve snaze udržet rovnováhu řídí, jezdí nebo padá. Po stranách plošiny jsou dvě kolečka, která nám dávají možnost jezdit a pohybovat se vpřed nebo vzad.

Nejprve se podívejme na platformu. Pracovní plošina je rozdělena na dvě části, pravou a levou část. Tak akorát pro pravou i levou nohu. To bylo provedeno tak, aby bylo možné zatočit doprava nebo doleva, pouhým stisknutím špičky na těchto platformách.

Jak hoverboard funguje?

Zařízení Mini Segway

Kola

Po stranách jsou dvě kolečka. Obvykle se hoverboardy dodávají ve 4 typech a liší se třídou a velikostí kol. První třídou hoverboardů je dětský hoverboard s kolečky o průměru 4,5 palce. Malé rozměry kol činí hoverboard v některých oblastech silnice velmi nepohodlným a neprůjezdným.

Další třídou je 6,5palcový hoverboard. Má již větší průměr kol, ale stále je určen pouze pro jízdu dál rovné plochy. 8palcový hoverboard je zlatou střední cestou mezi všemi hoverboardy. Má optimální velikost kola, která mohou jezdit téměř po každé silnici.

A největší je SUV ze všech mini-Segway – 10palcový hoverboard. Jedná se o model, který má zajímavá vlastnost, kromě toho velká kola, tato kola mají komorový systém. To znamená, že kola jsou nafukovací, mají hladší jízdu a takové hoverboardy jsou odolnější proti opotřebení než menší prototypy.

Rám

Tělo všech hoverboardů je vyrobeno z různé materiály, ale se stejnou funkcí. Všude kryt zakrývá kola a chrání je před postříkáním, špínou, vodou, sněhem a prachem. Hoverboardy s malými kolečky 4,5 a 6 bývají vyrobeny z obyčejného plastu. Vzhledem k tomu, že tyto modely jsou určeny pro jízdu na rovné silnici, nevyvíjejí se vysoká rychlost, pak se inženýři rozhodli neinstalovat drahý plast a tím nezdražovat hoverboard.

U hoverboardů s 8palcovými koly jsou karoserie vyrobeny z různé materiály, jak z jednoduchého plastu, tak z uhlíkového, nárazuvzdorného hořčíkového plastu. Takový plast vydrží téměř jakýkoli fyzický náraz a náraz. Uhlík je například také lehký materiál, čímž se sníží zatížení elektromotorů a sníží se rychlost vybíjení baterie.

Motory

Jakmile kryt sejmete, měli byste na stranách blíže ke kolu vidět elektromotor. Elektromotory se dodávají v různých kapacitách. Průměr mezi všemi mini-Segway je 700 wattů na obou kolech. Nebo 350 wattů na kolo. Faktem je, že elektromotory hoverboardů fungují nezávisle na sobě. Jedno kolo se může pohybovat jednou rychlostí a druhé jinou, nebo se mohou pohybovat různými směry, jedno dozadu, druhé dopředu. Tento systém tedy dává hoverboardu ovladatelnost.

Stává se citlivější na zatáčení ve vysoké rychlosti. Můžete se také otočit o 360 stupňů. Čím vyšší je výkon motoru, tím vyšší je přenášená zátěž a vyšší otáčky, ale ne vždy. Musíte pochopit, že čím vyšší je hmotnost nákladu na plošině, tím nižší je rychlost a tím rychleji se baterie vybíjí. Proto jsou hoverboardy se silnými motory dražší.

Vyrovnávací systém

Vyvažovací systém se skládá a zahrnuje poměrně málo komponent. V první řadě se jedná o dva gyroskopické senzory, které jsou umístěny na pravé a levé straně platformy. Pokud sejmete kryt pouzdra, uvidíte dvě pomocné desky, k nimž jsou připojeny gyroskopické senzory. Pomocné desky pomáhají zpracovávat informace a odesílat je do procesoru.

Dále na pravé straně vidíte základní desku, zde je umístěn 32bitový procesor a probíhá veškeré ovládání a výpočty. K dispozici je také program, který reaguje na jakoukoli změnu platformy vpravo nebo vlevo.

Pokud se platforma nakloní dopředu, procesor po zpracování informací vyšle signál do elektromotorů, které fyzicky drží desku ve vodorovné poloze. Pokud se ale plošina při určitém tlaku více nakloní, kolo se okamžitě začne pohybovat dopředu nebo dozadu.

Je bezpodmínečně nutné pamatovat na to, že všechny současné hoverboardy musí mít dvě pomocné desky pro gyroskopické senzory a jednu hlavní desku, kde je umístěn procesor. Starší modely mohou mít dvoudeskový systém, ale od podzimu 2015 došlo ke změně standardu a nyní jsou všechny hoverboardy a minisegwaye vyráběny se 3 deskami.

V čínských padělcích nebo nekvalitních hoverboardech může být jedna deska, hlavní. Bohužel tento mini-Segway má špatné jízdní vlastnosti. Může vibrovat nebo se převrátit přes řidiče. A následně může celý systém selhat úplně.

Systém vnitřní struktura Ovládání hoverboardu není tak složité, jak se zdá. Celý systém je navržen tak, aby co nejrychleji reagoval na jakékoli chování platformy. Výpočet probíhá ve zlomku sekundy a s úžasnou přesností.

Baterie

Napájecí systém hoverboardu je napájen dvěma nebo více bateriemi. Ve standardu levné modely Obvykle instalují baterii s kapacitou 4400 mAh. Baterie je zodpovědná za chod celého systému jako celku a dodává mu elektřinu, proto musí být baterie kvalitní a značková. Obvykle se používají dvě značky baterií - Samsung a LG.

Baterie se také liší podle třídy. Existují nízkoúrovňové baterie tříd 1C, 2C. Takové baterie jsou obvykle instalovány na hoverboardech s 4,5 a 6,5 palcovými koly. Vše ze stejného důvodu, protože tyto hoverboardy jsou určeny na hladké silnice, hladký asfalt, mramor nebo podlahy.

Hoverboardy s 8palcovými koly obvykle používají 3C baterie střední třídy, jedná se o spolehlivější model baterie. Nevypne se při náhlém zastavení nebo při nárazu do obrubníku nebo díry.

10palcové modely s velkými koly mají obvykle baterie třídy 5C. Tento hoverboard je schopen jet téměř po každé silnici, zemi, kalužích nebo jámách. Baterie proto musí být spolehlivější.

Základním principem hoverboardu je udržení rovnováhy. Při velké hmotnosti řidiče potřebuje hoverboard více elektřiny k manévrování a pohybu.

Ostatní

Mnoho hoverboardů má také systém Bluetooth a reproduktory. S ním můžete poslouchat svou oblíbenou hudbu a jezdit s přáteli. Tento systém ale také umožňuje připojit váš smartphone k hoverboardu a sledovat stav vašeho vozidla. Můžete sledovat svou průměrnou rychlost a zjistit, jak daleko jste ujeli. Nastavte maximální povolenou rychlost a mnoho dalšího.

Mnohem více modelů má podsvícení, osvětlí vám cestu ve tmě a může také jasně blikat v rytmu hudby. Je ale potřeba pamatovat na to, že hudba a osvětlení hodně vybíjejí baterii. Mnoho lidí pro zvýšení rezervy chodu podsvícení úplně vypíná.

Závěr

Hoverboard je navržen tak, aby byl kompaktní a lehký, ale zároveň rychlý, výkonný a odolný. Hlavní věc je koupit hoverboard od důvěryhodných dodavatelů, kteří mají veškerou potřebnou dokumentaci, abyste jej po neúspěšné jízdě nemuseli rozebírat.

Ahoj všichni brainiacs! V mém novém mozkovém projektu vytvořím seberovnováhu vozidlo nebo Segway. Tento projekt vyžaduje základní znalosti elektroniky a schopnost manuálně pracovat. Všechny mechanické součásti lze zakoupit online nebo ve vašem místním obchodě.

SEGWAY se skládá z plošiny, na které stojíte vzpřímeně, a dvou bočních elektromotorů poháněných bateriemi. Algoritmus řídicího regulátoru zajišťuje stabilní polohu. Pohyb Segwaye ovládá řidič nakláněním trupu a klikou pro volbu směru pohybu vlevo/vpravo. Proto budete potřebovat další komponenty, jako je ovladač, motorový pohon a senzor/gyroskop zrychlení. Mechanické provedení vyrobeno ze dřeva, protože je lehké, elektricky izolované a snadno se s ním pracuje. Nyní začněme vyrábět Segway!

Krok 1: Základní charakteristika projektu

V tomto projektu je požadováno vyrobit zařízení s následujícími vlastnostmi:

— Dostatečný výkon a stabilita pro jízdu na ulici a dokonce i dál štěrková cesta;
— 1 hodina nepřetržitého provozu
— Celkové náklady do 500 € euro
— Možnost bezdrátového ovládání
— Záznam dat na SD kartu pro detekci poruch

Krok 2: Návrh systému

Snímač náklonu je namontován vodorovně podél osy x a svisle podél osy y.

Krok 5: Testování a konfigurace

Upozorňujeme, že motory musí mít dostatečný výkon. Testujte zařízení na širokém a bezpečném místě, abyste předešli zranění nebo poškození. Doporučuje se nosit ochranné štíty a přilbu.

Postupujte podle pokynů krok za krokem. Začněte naprogramováním mikrokontroléru Arduino (stažení), poté zkontrolujte komunikaci se senzory a řídicím obvodem můstku.

Arduino Terminal lze použít k ladění programového kódu a testování funkčnosti. Například zesílení PID je třeba upravit, protože závisí na mechanických a elektrických parametrech motoru.

Zisk se upravuje pomocí tohoto postupu:
1. Parametr Kp je pro vyvážení. Zvyšujte Kp, dokud se vyvážení nestane nestabilním, Ki a Kp zůstanou 0. Mírným snížením Kp získáte stabilní stav.
2. Parametr Ki je pro zrychlení/snížení zrychlení při naklánění. Zvyšte Ki, abyste dosáhli správného zrychlení, abyste zabránili pádu při předklonu, Kp zůstává 0. Rovnováha by nyní měla být stabilní.
3. Parametr Kd slouží ke kompenzaci zapnutí a návratu do stabilní polohy.

V programu Terminál můžete provádět různé příkazy "?"
? – Pomoc s výběrem příkazů
p,i,d [celočíselná hodnota] - Nastavit/získat zisk PID, hodnota od 0 do 255
r [celé číslo] – nucené zvýšení otáček motoru, hodnota od -127 do 127
v – verze softwaru
Příkazem "p" se dostanete k parametru Kp. Příkaz "p 10" umožňuje nastavit Kp na hodnotu 10.

Po připojení napájení k Arduinu se senzory inicializují a přejdou do pohotovostního stavu. Po stisku tlačítka se vyšle řídicí signál do ovladače SEGWAY, který je ve svislé poloze, který je připraven aktivovat motory k pohybu vpřed nebo vzad v závislosti na výchozí poloze. Od tohoto okamžiku musí být tlačítko stále stisknuto, jinak se motory vypnou a regulátor přejde do pohotovostního stavu. Po dosažení svislé polohy čeká ovladač na signál koncového spínače zátěže „Driver in Place“, který je obvykle stisknut nohou, když je řidič na plošině. Poté se spustí vyvažovací algoritmus a motory se aktivují dopředu nebo dozadu, aby zůstaly ve vzpřímené poloze. Předklon vytváří pohyb vpřed a naopak. Být v nakloněné poloze vede k rychlejšímu pohybu. Naklonění v opačném směru má za následek snížení rychlosti. Pomocí rukojeti se můžete pohybovat doleva a doprava.