Arduino 倒立振子 4号機 改造 |
コンバーターはNFJというところで380円で販売されているものです。YAHOOショッピングで購入できます。安いですが性能は非常に優れています。4A取り出すことができます。
改造結果は良好です。バランスが良くなったうえに、重量が軽くなったせいで倒立安定性、赤外線リモコンでの操縦もやり易くなったようです。
何人かの方からご要望のあった回路図を参考までに公開します。
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2015年 05月 10日
4号機の電源回路を少し改造してみました。Arduino用に専用電源006P を使っていたのですが、バランスが悪いのでDC-DCコンバーターを使って単三電池4本から昇圧して使うようにしてみました。
コンバーターはNFJというところで380円で販売されているものです。YAHOOショッピングで購入できます。安いですが性能は非常に優れています。4A取り出すことができます。 改造結果は良好です。バランスが良くなったうえに、重量が軽くなったせいで倒立安定性、赤外線リモコンでの操縦もやり易くなったようです。 何人かの方からご要望のあった回路図を参考までに公開します。 ■
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by kookymaverick
| 2015-05-10 21:40
| 倒立振子
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2015年 05月 08日
破損した3号機の修理部品を待つ間に寄せ集めの部品で製作した4号機ですが、赤外線リモコンでの制御プログラムをチューニングしてなんとか操縦できるようになりました。
ついでに、どちらが前なのかがわかりにくかったのでアクセサリーに緑色のヘッドランプも光らせてみました。 やっつけ仕事の作品にしては思いのほかうまく制御できているようです。 (2015年6月) ■
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by kookymaverick
| 2015-05-08 14:28
| Arduino
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2015年 05月 06日
トラブルの発生です。勧誘電話に応対しているすきに、試運転中の3号機機体が机上から落下しました。あえなくモーターシャフトが折れ、アクリル板も破損の状態です。これは前報で考えていた重心位置を下げる改造をやりなさいということかと何時もの前向思考で修理用の部品を発注しています。
その間、余っている部品を掻き集めて4号機を作ってみました。構成は以下の通りです。 モーター&ギヤー:タミヤダブルギヤボックス ギヤ比114.7:1 車輪:タミヤナロータイヤセット ジャイロセンサー:MPU6050 モータードライバー:L298 赤外線センサー:OSRB38C9AA Arduino Uno ver.3 単三×4本、006P×1個 といったところです。 ジャイロセンサー、モータードライバー、赤外線センサーはユニバーサル基板に載せ、シャーシはそこら辺にあった色々なケースから切り出しました。 慣れたもので半日ほどで完成しました。 ■
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by kookymaverick
| 2015-05-06 13:02
| Arduino
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2015年 05月 04日
前回までで倒立するところまでは完成しましたので、つづいて赤外線リモコンで遠隔操作への挑戦です。赤外線リモコンのスケッチはネット上に沢山公開されているので、これらを参考にしながら手持ちのリモコン端末用にスケッチを作ります。ここまでは比較的簡単な作業です。 次に、このリモコンを使って機体を前後進、左右旋回をさせようということで、スケッチのなかで倒立させるためのモーターへの出力値に右旋回の場合は左車輪に出力値をプラス、右車輪にはマイナスすれば、その場旋回するはずです。左旋回の場合はその逆です。旋回をやめる場合は与えた余分な出力値をゼロにすればということです。 早速、スケッチをそのように変更して、運転してみます。問題なく旋回します。これは簡単だなと思ったのはつかのま、前後進は同じ要領で前進の場合は両車輪にプラス、後進はマイナスということで試してみましたが、機体は一瞬その動きを見せるもののすぐにもとの倒立状態でその場で停止します。よくよく考えれば当たり前で、もともと外乱が加わっても倒立状態になるようにプログラムされているから外乱が加わって一瞬動こうとしてももとに戻るわけです。 さてどうしたものか、ここからが試行錯誤の連続になりました。ネット上に沢山ある例では単純に出力値の増減で前後進しているものが大半で、どうもこの機体の参考にはならないようです。試行錯誤もすでに一週間を過ぎた頃に、増減する出力値を一度に与えずに徐々に増減させてみてはということで、そのようにプログラムしてみると、不思議なことに前後進するようになってきました。 これが、その動画です。 リモコン操作で狭い机上を前後進、左右旋回できるようになりました。一応これで目的は果たしましたが、まだ問題があります。広い場所で動かしてみるとしばらく前後進すると加速がついて制御が追い付かず転倒してしまいあす。速度フィードバックはとれないので解決方法はないかと思います。倒立し易いようにと重量のあるバッテリーを一番上に持ってきたのが災いしたようです。走り出すと慣性力でどんどん加速してしまいす。 そういう視点であらためて参考にしたINSTABOT製の機体をみると、やはりバッテリーは下部に置かれています。ということで、機体の大改造をやらねばならないかと思案中です。 ■
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by kookymaverick
| 2015-05-04 12:19
| 倒立振子
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Comments(2)
2015年 04月 14日
前回の2号機でなんとか倒立することは確認出来ましたので、試作機を再度製作することにします。
改善及び変更点は、 ①トランスミッションはバックラッシュの大きかった1,2号機を反省して、ギアードDCモーターにする。 ②ジャイロセンサーは海外のネット上に資料が沢山あるMPU6050 を採用。 ③モータードライバーは前回同様のL298Nとするが、完成品とする。(半田付けが面倒になってきました) ④プログラムはSAINSMART社のINSTABOTという倒立振子に使われているプログラムをベースにする。 まずはFritzingソフトで回路図の作成から始めます。つぎに機体の設計ですが、今回もDesignSparkの3DCADソフトで設計していきます。ずいぶん慣れてきました。 アクリル板は今回も「はざい屋ドットコム」さんにお願いすることにしました。 電子部品類は秋月電子、共立電子それにアマゾンにそれぞれ発注。一か所ではなかなか揃わないのが悩みです。 到着した順に加工、組み立てを進めていきます。 最後はプログラムです、今回は見よう見まねということにはせず、一行ずつ理解しながら進めていきたいので、ずいぶん大変な作業になりました、しかも参考にしているのがすべて英語なので、資料を読むのも大変ですが、YOUTUBEの動画での説明を聞き取るのに久しぶりに英語のヒアリングを真面目にやりました。お蔭で忘れかけていた英語にも大分慣れてきました。 本来は参考にさせていただいた関係先はリスとアップしておくべきなのでしょうが、あまりにも数が多くなるので割愛します。 大変でしたが完成したプログラムはなかなかのものです。今回新たにプログラムで採用したのは、ジャイロセンサの測定値をフィルタープログラムを使って平滑化したことです。多分、効果ありと思います。モーターの制御はPID制御で三つの係数をトライアンドエラーで決定するようにしています。この辺は遥か昔の学生時代に勉強した記憶のある分野です。 出来上がった機体とプログラムを試してみます。モーターの結線が間違っていた以外は問題なく作動を確認できました。 いよいよ倒立させてみますが、さっきの三つの係数はネットの情報で得られた値をとりあえず入れてみます。不安定ではありますが、なんなく倒立します。 ここからが実は大変な作業になって、満足する倒立状態を得られるまでに数日を要しました。結論は、車輪を地面から浮かせた状態で、機体を水平な状態に置きます。この状態でジャイロセンサーの角度値がゼロになるようにオフセット値を調整、次に角速度値がゼロになるようにオフセット値を調整します。両方がゼロになるように調整できたら、PIDの三つの係数を調整して安定した倒立状態を探します。倒立しても前後に移動する場合はモーターのオフセット値とジャイロの角度オフセット値を変更してみます。せっかく調整した角度オフセット値は大きく変更しないほうが良いかもしれません。 最終の倒立状態です、今回はさすがに安定した倒立状態です。 こうなると、人情としてリモコン操作で走行させてみたくなります。また、しばらくは暇つぶしの課題が出来ました。 ■
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by kookymaverick
| 2015-04-14 14:12
| Arduino
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Comments(2)
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