Mein Balancierenden Roboter

[locked]

Hallo alle zusammen,

nach sicher zwei Monaten der Projektphase (mit zahlreichen Fehlversuchen ua. mit dem Beschleunigungssensor) ist es mir nur doch noch gelungen einen (fast ) Balancierenden Roboter zu bauen. \/

Größe: 15x11x6 (HxBxT) [cm]
Gewicht: 350g (inklusive Akkus)
Räder: 2x Moosgummi 35mm (verbunden über starre welle)
Versorgung: 6xAAA Zellen (zurzeit mit Kabel )
Sensor: GP2D120
uP: Mega8
Treiber: L293D
Material: PMMA (Plexi)

Der Bot besteht im Wesentlichen 3 „Schichten“. Auf der Obersten befinden sich die Akkus, in der Mitte Die Elektronik (uP und Sensor) und ganz unten der antrieb. Eine einfache Übersetzung sorgt für rasches reagieren.
Die Rechenarbeit übernimmt ein Mega8, welcher vom Sharp (GP2D120) Sensor den aktuellen Winkel bekommt und mittels PID Algorithmus den Motor über ein PWM Signal ansteuert. Die Regelparameter können über den UART verändert werden (P, I, D – Anteil, sollwert)

Anbei ein kleines Video um zu sehen woran es noch fehlt. Der Roboter Balanciert eine Zeit lang, jedoch fängt er an zu schaukeln und kann sich nach einer Zeit nicht mehr Regeln.

Weiters misst der ADC des Mega8 nicht genau. Wenn man die konstante (mit Voltmeter überprüft) Versorgungsspannung misst schwanken die Werte des ADC auch um 1-2 Digits.
Ich habe es bereits mit einer externen Referenzspannung versucht, was auch ein besseres Ergebnis gebracht hat.

Wahrscheinlich ist der Sharp Sensor einfach zu langsam (wie schon in diversen Themen diskutiert wurde) für diese Anwendung. Der Loop des Prozessors befindet sicher bei 500uS.

Weiters habe ich versucht den Sharp Sensor „weiter Draußen“ anzubringen, jedoch ohne Erfolg.

Vielleicht könnt ihr mich noch ein paar Tipps geben wie ich dass Regelverhalten verbessern könnte.

Danke im Vorhinein

Anhang:
Bilder (leider Schlechte Qualität aber ich glaube man kann alles erkennen):
Roboter 1
Roboter 2
Roboter 3
Roboter 4
Roboter 5
Roboter 6

Video:
Balancetest

Quellcode:
Software

Mit freundlichen Grüßen

[Florian]

Hallo locked!
Das sieht ja schon sehr gut aus!
Ich habe es leider aus Zeitgründen noch nicht geschafft weiter zu machen, an meinem Roboter.

Ich denke, dass das Problem Deines Roboters ist, dass er nur einen Messwert bzw. nur einen Sensor besitzt!

[stochri]

Interessante Arbeit. Wie ist das bei den Wheel-Balaning-Robots, reicht da ein PID-Regler aus ? Das ganze läuft ja unter inversem Pendel und es sind bestimmt auch ein paar Nichtlinearitäten zu korrigieren.

[3ul3]

Fährt der nur auf 2 Rädern?

[Florian]

Ja, genau, NUR AUF ZWEI RÄDERN!

[locked]

ja genau, und er hält (ab und zu ) die Blance über eine PID Regelung.

mfg

[Andun]

Also ich kann das Video nicht öffnen. Er sagt mir falsche Endung fürs Format aber abspielen kann er es nciht.

Andun

[fabix]

wäre es vlt möglich ein video in mpg zu machen? weil wmv ist unter linux ein problem

gruß fabi

[locked]

So, habe nun einen *.mpg Datei auch oben.
Leider hat die 7.8 MB, keine Ahnung warum die soviel größer is als die *.wmv?

mfg

[Mechi]

Moinsen
Erst mal gratulation dazu das du den zum stehen gebracht hast.
Vielleicht kannst du mir mit deinen Wissen auch weiterhelfen mir bei meinen projekt weiterzuhelfen.

Ich bau mir grad nen stehendes Pendel.
Das kann man sich so vorstellen als ob du deinen Roboter nicht auf Rädern laufen lasst sondern auf nen Schlitten. Den du dann durch Beschleunigen bzw verzögern dazu bringst das Pendel zu balanzieren.
Spater will ich es dann auch ncoh aufrichten lassen usw. Aber erst soll das ding mal stehenbleiben

Die Sache mit dem Winkel des Pendels hab ich vorerst mit nen poti geregelt. (hoffentlich ist das genaugenug) wird sich dann beim ersten test rausstellen
Die Geschwindigkeit und Position und Beschleunigung bekomme ich dann mit Hilfe eines Inkrementalgebers heraus. Der an dem Motor der den schlitten zieht (über Riemen) befestigt ist.

So weit so gut hoff ich mal. Kommen bestimmt noch mehr prob
Aber vielleicht kannst du mir mit der Regelung weiterhelfen.
Die muesste doch eigentlich genau gleich sein. wär gut wenn ich sie verwenden dürfte.
Mein problem ist auch noch das ich noch keine Ahnung hab was für einen Motor ich da einbauen mus geschweige wie ich diesen ansteuern kann.
Hatte mir es mit PWL vorgestellt.
Aber für nen Beispiel wär ich schon dankbar.
Wie hast du denn die verstärkungsfaktoren deines PD / PID regelers bestimmt.?

Ja denn
danke schonmal
cu