tuenhi.n2012 gửi vào
- 75843 lượt xem
Hôm nay mình xin chia sẻ với các bạn cách làm một robot tự cân bằng trên hai bánh xe bằng Arduino từ xe đồ chơi bị hỏng của thằng nhóc ở nhà. Tất nhiên, hai động cơ và hai bánh xe chưa bị hỏng nhé. . Để robot tự cân bằng trên hai bánh xe thì chuyển động của nó tương tự như việc giữ thăng bằng một cây gậy trên ngón tay. Điều này chắc các bạn cũng đã từng thử trước đây. Để giữ thăng bằng, chúng ta phải di chuyển ngón tay của mình nhanh hay chậm theo hướng nghiêng và tốc độ nghiêng của cây gậy. Chúng ta bắt đầu tìm hiểu xem làm thế nào mà Arduino có thể tự điều chỉnh được như thế.
I. DẪN NHẬP
Hôm nay mình xin chia sẻ với các bạn cách làm một robot tự cân bằng trên hai bánh xe bằng Arduino từ xe đồ chơi bị hỏng của thằng nhóc ở nhà. Tất nhiên, hai động cơ và hai bánh xe chưa bị hỏng nhé.. Để robot tự cân bằng trên hai bánh xe thì chuyển động của nó tương tự như việc giữ thăng bằng một cây gậy trên ngón tay. Điều này chắc các bạn cũng đã từng thử trước đây. Để giữ thăng bằng, chúng ta phải di chuyển ngón tay của mình nhanh hay chậm theo hướng nghiêng và tốc độ nghiêng của cây gậy. Chúng ta bắt đầu tìm hiểu xem làm thế nào mà Arduino có thể tự điều chỉnh được như thế.
II. B.O.M
Các vật tư cần thiết để làm một robot 2 bánh tự cân bằng như sau:
No.
Item
Spec
Q'ty
Unit
Remarks
1
Arduino Uno
1
pcs
2
MPU-6050
1
pcs
3
L298
1
pcs
4
DC Motor
2
pcs
5
Bánh xe
60mm
2
pcs
6
Biến trở
5Kohm
pcs
7
PCB đục lỗ
4x6 cm, màu xanh, hai mặt
2
pcs
8
Trụ đồng
8
pcs
9
Nguồn 5V & 12V
1
pcs
10
Bus 4
1
pcs
11
Mica trong/đục
Dày 5mm
1
pcs
Làm khung
12
Dây – jack nguồn/ hàng rào
1
pcs
III. CHUẨN BỊ
Trước tiên, chúng ta phải bỏ một ít thời gian để tìm hiểu các thông tin cơ bản sau đây trước khi tiến hành làm một robot tự cân bằng.
3.1. Nguyên tắc con lắc ngược (inverted pendulum)
3.2. Điều khiển vòng kín P.I.D
3.3. MPU-6050
Xin phép tác giả trích lược lại như sau:
Một máy bay có thể thực hiện bao nhiêu kiểu chuyển động. Các loại chuyển động đó xảy ra xung quanh những trục nào?
Một máy bay có thể thực hiện 3 kiểu chuyển động. Nó có thể gọi pitch, roll và yaw.
Roll là kiểu chuyển động khi một trong hai cánh của máy bay liệng xuống còn cánh còn lại thì liệng lên. Ví dụ, nếu máy bay đang roll sang bên trái thì cánh trái sẽ liệng xuống còn cánh phải thì liệng lên. Chuyển động roll diễn ra xung quanh trục dọc thân máy bay.
Yaw là kiểu chuyển động khi mũi của máy bay di chuyển qua phải hoặc qua trái. Chuyển động yaw diễn ra xung quanh trục thẳng đứng, vuông góc với thân máy bay.
IV. SƠ ĐỒ MẠCH VÀ KHUNG ROBOT
4.1. Phần cứng và khung robot
4.2. Sơ đồ hiệu chỉnh P, I, D bằng chương trình
Với sơ đồ này, các bạn phải tìm các thông số P, I, D bằng các phép thử và theo mình sẽ mất nhiều thời gian. Nhưng Arduino sẽ còn nhiều chân Analog để có thể làm việc khác. Một cách khác là điều chỉnh P, I, D qua Serial nhưng nó sẽ không hiệu quả lắm do Arduino thường xuyên bị treo (pending/ freezing). Qua tìm hiểu, mình thấy có rất nhiều người trên các diễn đàn than phiền về vấn đề này nhưng vẫn chưa có cách giải quyết....
4.3. Sơ đồ hiệu chỉnh P.I.D qua biến trở
Với việc có thêm các biến trở để hiệu chỉnh các hệ số P, I, D sẽ làm giảm rất nhiều thời gian mò mẫm các hệ số này sao cho robot hoạt động ổn định, mượt mà. Các hệ số P, I và D được tìm như sau:
Với robot của mình, các thông số PID tìm được là:
V. THƯ VIỆN VÀ CHƯƠNG TRÌNH
5.1. Chương trình chính
Chương trình chính và việc áp dụng các thư viện được tham khảo từ nhiều nguồn khác nhau, trang tham khảo chính: https://github.com/lukagabric/Franko
5.2. Các thư viện cho dự án
Các bạn phải inlcude các thư viện sau vào chương trình chính:
V. LỜI KẾT
MERRY CHRISTMAS 2017 - CHÚC CỘNG ĐỒNG ARDUINO VIỆT NAM NGÀY CÀNG PHÁT TRIỂN.