Proyecto Laboratorio De Mecatrónica (Robot d'équilibre à deux roues): 6 étapes

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:07

En este proyecto se mostrara, el funcionamiento y el como hacer para elaborar un "Two wheel balance robot" paso a paso y con explicación y concejos. Este es un sistema que consiste en que el robot no se debe caer, se debe de mantener en el punto 0 de su punto de gravedad del giroscopio, y así poder moverlo y que este regrese por si mismo a su posición original.

Étape 1: Étape 1: Matériel requis

o Mécaniques:

une. 1 métro de varilla roscada (3/8)

b. 14 tornilles M3 x.07 x 6

c. 24 tuercas M8 hexagone

ré. 3 tornilles M4 x.07 x 6

e. Filament PLA (500grs environ)

o Électroniques:

une. 1 interrupteur

b. Arduino uno ou nano

c. 2 moteurs nema 17

ré. 2 chauffeurs A4988

e. 3 résistances 1k

F. HC-05

g. MPU-6050

h. 2 condensateurs de 100uf ou 47uf

je. Batería lippo 11.1 V

o Piezas fabricadas:

une. 3 plaques de MDF (120 x 170 x 6 mm)

b. Placa PCB (8 x 14 cm environ)

c. Soporte bateria

ré. 2 soportes para moteur

e. 2 lantas

Suppléments:

Logiciels recommandés pour la réalisation du projet.

une. Logiciel IDE Arduino

b. SolidWorks 2018

c. Logiciel Kidcad

Étape 2: Étape 2: Sistema Mecánico-estructura

El modelado de las piezas y estructura general se realizo en SolidWorks, primero se crearon las placas de MDF para checar el espacio available para posteriores usos. Estas placas son diferentes entre ellas, la placa lower tendrá los orificios para los soportes de motores y batería, la central para nuestra PCB y la superior solo tendrá los orificios para darle su estructura.

Étape 3: Étape 3: Fabrication de Piezas 3D

Para el modelado de los soportes y llantas igualmente utilizamos SolidWorks, isos soportes pueden ser modificados si así lo desean, para un mejor funcionamiento, los soportes tienen orificios of.35 cm of diámetro, para una mejor sujeción.

Étape 4: Étape 4: Sistema Eléctrico/electrónico

En este paso utilizamos una PCB, para elaborar las conexiones correspondientes, haciendo el enlace entre el arduino, el modulo de Bluetooth HC-05, un giroscopio 6050 y los drivers de los motores. Las conexiones son las que se muestran en la imagen. Asegúrese de hacer las conexiones correctamente, ya que de no ser así puede ocasionar que el sistema no funcione correctamente y no lo obedezca.

Étape 5: Étape 5: Logiciel

Para el programa utilizamos un arduino, a continuación anexamos una parte de la programación con su explicación correspondiente, al igual anexo link, con el codigo completo:

Pos holdconfiguracion

// les gains de contrôle par défaut de POSHOLD

#définir POSHOLD_P 2.00

#define POSHOLD_I 0.0

#define POSHOLD_IMAX 20 // degrés

#define POSHOLD_RATE_P 2.0

#define POSHOLD_RATE_I 0.08 // Contrôle du vent

#define POSHOLD_RATE_D 0.045 // essayez 2 ou 3 pour POSHOLD_RATE 1

#define POSHOLD_RATE_IMAX 20 // degrés

// gains de PID de navigation par défaut

#define NAV_P 1.4

#define NAV_I 0.20 // Contrôle du vent

#define NAV_D 0.08 //

#define NAV_IMAX 20 // degrés

#définir MINCHECK 1100

#définir MAXCHECK 1900

Aqui se modifica los gagne para el poss hold del sistema.

Configuration du gyroscope:

void Gyro_init() {

TWBR = ((F_CPU / 400000L) - 16) / 2; // changer la fréquence d'horloge I2C à 400 kHz

i2c_writeReg(MPU6050_ADDRESS, 0x6B, 0x80); //PWR_MGMT_1 -- DEVICE_RESET 1

retard(5);

i2c_writeReg(MPU6050_ADDRESS, 0x6B, 0x03); //PWR_MGMT_1 -- VEILLE 0; CYCLE 0; TEMP_DIS 0; CLKSEL 3 (PLL avec référence Z Gyro)

i2c_writeReg(MPU6050_ADDRESS, 0x1A, MPU6050_DLPF_CFG); //CONFIG -- EXT_SYNC_SET 0 (désactiver la broche d'entrée pour la synchronisation des données); par défaut DLPF_CFG = 0 => bande passante ACC = 260 Hz bande passante GYRO = 256 Hz)

i2c_writeReg(MPU6050_ADDRESS, 0x1B, 0x18); //GYRO_CONFIG -- FS_SEL = 3: pleine échelle réglée à 2000 deg/sec

// activer le contournement I2C pour AUX I2C

#si défini(MAG)

i2c_writeReg(MPU6050_ADDRESS, 0x37, 0x02); //INT_PIN_CFG -- INT_LEVEL=0; INT_OUVERT=0; LATCH_INT_EN=0; INT_RD_CLEAR=0; FSYNC_INT_LEVEL=0; FSYNC_INT_EN=0; I2C_BYPASS_EN=1; CLKOUT_EN=0

#fin si

}

void Gyro_getADC () {

i2c_getSixRawADC (MPU6050_ADDRESS, 0x43);

GYRO_ORIENTATION(((rawADC[0]2, // plage: +/- 8192; +/- 2000 deg/sec

((rawADC[2]2, ((brutADC[4]2);

GYRO_Common();

}

void ACC_init () {

i2c_writeReg(MPU6050_ADDRESS, 0x1C, 0x10); //ACCEL_CONFIG -- AFS_SEL=2 (Pleine échelle = +/-8G); ACCELL_HPF=0 //notez que quelque chose ne va pas dans la spécification.

//remarque: quelque chose ne va pas dans la spécification ici. Avec AFS=2 1G = 4096 mais selon ma mesure: 1G=2048 (et 2048/8 = 256)

//confirmé ici:

#si défini(MPU6050_I2C_AUX_MASTER)

//à ce stade, le MAG est configuré via la fonction d'initialisation MAG d'origine en mode bypass I2C

// maintenant, nous configurons MPU en tant que périphérique maître I2C pour gérer le MAG via le port AUX I2C (fait ici pour HMC5883)

i2c_writeReg(MPU6050_ADDRESS, 0x6A, 0b00100000); //USER_CTRL -- DMP_EN=0; FIFO_EN=0; I2C_MST_EN=1 (mode maître I2C); I2C_IF_DIS=0; FIFO_RESET=0; I2C_MST_RESET=0; SIG_COND_RESET=0

i2c_writeReg(MPU6050_ADDRESS, 0x37, 0x00); //INT_PIN_CFG -- INT_LEVEL=0; INT_OUVERT=0; LATCH_INT_EN=0; INT_RD_CLEAR=0; FSYNC_INT_LEVEL=0; FSYNC_INT_EN=0; I2C_BYPASS_EN=0; CLKOUT_EN=0

i2c_writeReg(MPU6050_ADDRESS, 0x24, 0x0D); //I2C_MST_CTRL -- MULT_MST_EN=0; WAIT_FOR_ES=0; SLV_3_FIFO_EN=0; I2C_MST_P_NSR=0; I2C_MST_CLK=13 (bus vitesse esclave I2C = 400kHz)

i2c_writeReg(MPU6050_ADDRESS, 0x25, 0x80|MAG_ADDRESS);//I2C_SLV0_ADDR -- I2C_SLV4_RW=1 (opération de lecture); I2C_SLV4_ADDR=ADRESSE_MAG

i2c_writeReg(MPU6050_ADDRESS, 0x26, MAG_DATA_REGISTER);//I2C_SLV0_REG -- 6 octets de données de MAG sont stockés dans 6 registres. La première adresse de registre est MAG_DATA_REGISTER

i2c_writeReg(MPU6050_ADDRESS, 0x27, 0x86); //I2C_SLV0_CTRL -- I2C_SLV0_EN=1; I2C_SLV0_BYTE_SW=0; I2C_SLV0_REG_DIS=0; I2C_SLV0_GRP=0; I2C_SLV0_LEN=3 (3x2 octets)

#fin si

}

void ACC_getADC () {

i2c_getSixRawADC (MPU6050_ADDRESS, 0x3B);

ACC_ORIENTATION(((rawADC[0]3, ((brutADC[2]3, ((brutADC[4]3);

ACC_Common();

}

//La fonction d'acquisition MAG doit être remplacée car nous parlons maintenant au périphérique MPU

#si défini(MPU6050_I2C_AUX_MASTER)

void Device_Mag_getADC() {

i2c_getSixRawADC (MPU6050_ADDRESS, 0x49); //0x49 est le premier espace mémoire pour EXT_SENS_DATA

#si défini(HMC5843)

MAG_ORIENTATION(((rawADC[0]<<8) | rawADC[1]), ((rawADC[2]<<8) | rawADC[3]), ((rawADC[4]<<8) | rawADC[5]));

#fin si

#si défini (HMC5883)

MAG_ORIENTATION(((rawADC[0]<<8) | rawADC[1]), ((rawADC[4]<<8) | rawADC[5]), ((rawADC[2]<<8) | rawADC[3]));

#fin si

#si défini (MAG3110)

MAG_ORIENTATION(((rawADC[0]<<8) | rawADC[1]), ((rawADC[2]<<8) | rawADC[3]), ((rawADC[4]<<8) | rawADC[5]));

#fin si

}

#fin si

#fin si

Étape 6: Étape 6: Consejos

1. Diseño Mecánico: Utilizar y hacer el diseño que mas les convenga, para el uso que se le quiere dar al robot, medir todo bien, para la hora de hacer cortes láser o impresiones en 3D, no tengan que volver a hacerlo y todo quede à la perfection.

2. Diseño eléctrico: Hacer su propia PCB, para que tengan bien ubicadas las conexiones que tienen que hacer, de igual manera hacer primero las conexiones en una protoboard, para comprobar que cuando la pongan en el PCB el funcionamiento sea el correcto y no tengan qu'agregar mas conexiones o volver a imprimir el PCB.

3. Logiciel de conception: Guiarse con la programación base expuesta, pero tratar de hacer su propia programación, para llegar a entend bien el funcionamiento y in case of that no funcionar la programación saber como cambiar las instrucciones para que funcione correctamente.