NBot, een twee wiel balancing robot

NBot, een twee wiel balancing robot twee-persoons voertuig enkel wiel

Hier is een video van nBot doen perimeter volgende (72M mpeg) in de kelder van het gebouw waar ik werk.


Ik heb gewerkt aan een tweewielig balancing robot, nBot .

Het basisidee voor een tweewielig dynamisch evenwicht robot is vrij eenvoudig: rijden de wielen in de richting waarin de bovenkant van de robot daalt. Indien de wielen op een zodanige wijze dat blijven onder het zwaartepunt van de robot aan te drijven, de robot evenwicht blijft. In de praktijk vereist dit twee terugkoppelingssensoren: een tilt of hoeksensor de kanteling van de robot te meten ten opzichte van de zwaartekracht en wiel encoders de positie van de basis van de robot te meten. Vier termen zijn voldoende om de beweging en de positie van deze definiëren "omgekeerde slinger" en waarbij de robot in evenwicht. Dit zijn 1) de hellingshoek en 2) de eerste afgeleide, de hoeksnelheid, en 3) de platformpositie en 4) de eerste afgeleide, het platform snelheid. Deze vier metingen worden opgeteld en terug naar het platform als motorspanning dat evenredig koppel toegevoerd, in evenwicht en rijdt de robot. Hier is een diagram van de algoithm met enkele code en implementatie notities.


De gyroscoop en accelerometer gecombineerd met aanvullende filters om een ​​inertiële referentie sensor verschaffen. De ADXL202 accelerometer zorgt voor een nauwkeurige statische tilt informatie, wanneer de robot niet aan het versnellen is. De gyroscoop kan worden geïntegreerd om nauwkeurige dynamische hellingsinformatie verschaffen, maar de integratie neiging verloop van tijd afwijken. Combinatie van de twee sensoren over een handig traagheidsmeetapparatuur. De FAS-G IMU implementeert een "Weiner" filter de twee sensoren te combineren in een enkele meting. De sourceforge autopilot project. en de planken beschikbaar zijn vanaf rotomotion.com gebruik maken van een "Kalman" filter. Echt een aantal goede informatie over traagheidsmeetapparaat units is verkrijgbaar bij de sourceforge autopilot project.

Steering. Als een constante offset spanning op een wiel wordt toegevoegd en afgetrokken van het andere wiel, wordt de robot balans niet veranderd. Zo kan de robot worden gestuurd met behoud van evenwicht.

Als een kleine offset wordt toegevoegd aan de hellingshoek moet de robot in beweging blijven balans te blijven. Dit gecombineerd met een spanningsverschuiving toegevoegd aan een wiel en afgetrokken van de andere zal de robot slechts rijden in een cirkel.

Net als mijn andere robots (met uitzondering van de camera-auto), dit is een autonome robot. Dat wil zeggen dat het niet radio bestuurd door een mens en geen R / C verbinding. In plaats daarvan heeft een boordcomputer (MIT 6,270) dat al het gedrag beslissingen neemt, naast afweging van de robot.

In de volgende mpeg video’s, wordt de robot het runnen van een eenvoudige navigatie programma dat wiel kilometertelfuncties gebruikt om vooruit te gaan 24 voet (of een willekeurige afstand) en rond te draaien en terug te komen, looping eindeloos.

Het merendeel van de volgende video’s zijn van de robot het uitvoeren van dit kilometertelfuncties programma in verschillende omgevingen, zowel binnen als buiten, etc.

Ik denk dat de twee-wheel balancing robot zal blijken stabieler dan mijn andere drie wielen robots te zijn. Hier is een MPEG-film (3,3 Meg) van de balancing robot op en neer gaan van een laadklep. Merk op hoe hij leunt naar achteren als het naar beneden gaat de oprit en naar voren is het gaat back-up.

Ik begon de robot onderaan de helling verder van de wand, in de hoop dat de odometery fouten klein genoeg dat “bot verschillende runs kunnen opgemaakt en neer zou zijn. In plaats daarvan beklom de helling soepel en viel van de zijkant (2,8 Meg mpeg) weer naar beneden. Ouch! Tijd om na te denken over het installeren van deze sensoren.

Hier is een video (1.4M .mpg) (730K .wmv) (340K .rm) van de robot een poging om tot een onverharde weg die te steil / ruw voor het te behandelen dalen. Dat is mijn moeder op de achtergrond bemoedigend te praten met de robot, zoals ze doet om alle kleine wezens.

Een rondleiding door de Seattle Fairgrounds met nBot tijdens de Seattle Robotics Society Robothon 2003.

Andere twee wielen omgekeerde slinger in evenwicht robots:

Hier is Joe le pendule. een radiografisch bestuurde 2 wielen robot die lijkt goed te werken. Inbegrepen zijn een aantal leuke MPEG-films en documentatie. Ze hebben een pdf-document in het Engels, die hun project beschrijft. Ze lijken te krijgen van al hun sensor data van slechts 2 wiel-encoders en een gyro. Hier is een lokale kopie die ik heb gedownload.

Steve Hassenplug heeft een tweewielig balancing robot van Lego hij LegWay noemt dat IR nabijheid detectors gebruikt in evenwicht en doen ook lijn volgt opgebouwd. Best wel gaaf.

Ted Larson werkt aan een twee-wiel balancer met Bob Allen. De webpagina bevat een aantal video’s van hun robot in actie (altijd de beste!) En een link naar hun recente verschijning op TechTV.

Bram Stolk werkt aan een twee wielen robot met behulp van de SourceForge autopilot IMU sensor.

BaliBot is een twee-wiel omgekeerde slinger robot gebouwd door Bill en Mark Sherman.

Matt Kruis werkt aan een tweewielig brandbestrijding robot voor de Trinty College Brandbestrijding Contest. Matt maakt gebruik van de 68.332 Mini Robo Minds controller boord van het uitvoeren van de RTEMS realtime multitasking besturingssysteem.

Larry Barello van de Seattle Robotics Society heeft een aantal uitstekende werk op GyroBot gedaan. een gyroscopisch gestabiliseerde robot.

Duane Gustaaf werkt aan een evenwichtsoefening robot met het gewicht distribuition gerangschikt zodat het kan rijden op drie wielen of kantelen naar voren en balanceren op twee. Heel cool. Duane maakt gebruik van de MRM board loopt RTEMS

Dan Piponi een slimme balancing robot Equibot dat een scherpe infrarood sensor gebruikt om de afstand tot de grond gemeten en gebruikt deze informatie om hellingshoek afleiden.

Juan Pablo Angulo heeft een soortgelijke balancing robot ontwikkeld met behulp van infrarood tot vloer hoek te meten. Er is een mooi writeup van zijn werk op de Parallax website.

Ron Grant van de Dallas Personal Robotics Group werkt aan een handige balancing robot. Hij is momenteel met behulp van een "vloer voeler" naar kantelhoek, een potentiometer aangedreven door een hendel en ping pong bal die rust op de vloer te bepalen. Ron maakt gebruik van een home-brew CPU-bord met een ATMEL controller en on-board H-brug. [Ron, waar heb je website te gaan?]

Jack Wu en Jim Bal aan de Carnegie Mellon University hebben BBOT opgebouwd als een semester ontwerp project voor de herfst van 2003, "een self-balancing twee wielen robot." Op basis van hun 68 Meg MPEG video, blijkt niet daadwerkelijk nog balanceren. (Let op: koppeling niet meer werkt met ingang van 7 juli 04. Ik denk School’s Out)

Lee Magnusson aan het MIT werkt aan een zelfbalancerende eenwieler. Zijn pagina heeft links naar een aantal video’s en een PDF-rapport. Uit de video’s het lijkt erop dat het menselijk rijder moet nog de side-to-side balancing te doen. Cool toch! (Deze link ook niet werken als van 7 juli 04. Het college sites moeten gaan aan het einde van het semester.)

De Technology Department van de Bolton School in Manchester, Engeland, heeft deze handige enkel wiel fietsen robot die zij noemen de Loony-Cycle gebouwd. Ik denk dat dit ontwerp moet in beweging blijven om het evenwicht te behouden. Het wordt bestuurd met schroeven die zijn aangebracht op 90 graden op de rijrichting.

Jormungand.net heeft een zeer mooie twee-wheel balancing robot ontwerp genoemd crunch samen met een paar andere robot projecten.

Roderick Lee Mann werkt aan ichibot. een twee wielstabilisator geïnspireerd, geloof ik, door de nBot project. Manier om Roderick te gaan!

Sanghyuk Park. een recent afgestudeerde van M.I.T. heeft een fascinerende groep van robotbesturing / navigatie / begeleiding projecten, waaronder een twee-wheel balancing robot genaamd Balance-bot I. Sanghyuk schrijft dat hij was "diep onder de indruk" met de nBot website, die me enorm bevalt! Wees er zeker en check out zijn onbemande luchtvoertuigen projecten zijn opgenomen. Zeer intriquing. [Maar, zoals van 4 februari 2005, de heer Park en al zijn handige robots leek te zijn verdwenen van het internet.]

Vier leden van de Universiteit van West-Florida’s Instituut voor Mens en Machine Cognition een zelf-beschreven Joe le Pendule look-alike als een testplatform voor autonome middel software hebben gebouwd. Real-time Linux en draadloos ehternet! Sommige video en veel links. Hun robot en een aantal anderen (waaronder nBot) zijn bijeen als Joe’s Familieleden op de Joe le Pendule website.

Joris Maervoet en vrienden hebben een Balancing LEGO robot met behulp van Java en de standaard LEGO-onderdelen, met inbegrip van de LEGO lichtsensor, die in balans kunnen brengen tijdens het staan ​​op een spiegel gebouwd. Erg leuk webpagina: afbeeldingen, tabellen, grafieken, en code.

Alistair Sutherland en Thomas Brunl werken aan een paar van de twee wielen uitbalanceren robots noemen ze ballybots gebaseerd op de uitstekende eyebot robot controller.

Edwin Dertien heeft onder zijn vele andere robots een ontwerp voor een LEGO tweewielige balancer met behulp van een home-brew lichtsensor.

Blind Man is een fuzzy-logica gebaseerde twee wielstabilisator dat lijkt een klasse project van de Universiteit van Alberta zijn. De robot maakt gebruik van een vloer voeler te voelen het is hoek, als een blinde riet, vandaar de naam.

Ballbot van het Laboratorium Microdynamic Systems aan de Carnegie Mellon University saldi op één wiel, eigenlijk een bal. Persbericht bevat links naar video’s van de robot herstellende is van een stoornis en het navigeren over een kamer.

BBOT. een evenwichtsoefening robot door Brody Radford, maakt gebruik van ADXL202 versnellingsmeters en gyroscopen ENC-03J van Murata naar een mooi platform, geïnspireerd door nBot en Joe le Pendule creëren. Goed werk.

Nuts_and_volts Magazine voor november en december 2006 hebben een twee-deel Personal Robotics artikel door Phil Davis en Brandon Heller, getiteld "Het bouwen van een Balanceren Bot op een begroting." Hun ontwerp is gebaseerd rond een SparkFun 5DOF IMU en gewijzigde R / C servo’s, en het artikel bevat een link naar hun Kalman filter en balanceren code op de Nuts_and_Volts ftp-server.

Brian Kuschak heeft een zeer mooi uitgevoerd home-brew balancing robot rond een ARM7 processor en op maat traagheidsmeetapparaat sensor. Veel goede informatie en details, zeer mooie webpagina.

Dirk Uffmann van München, Duitsland, is een twee-wheel balancing robot op basis van fischertechnik onderdelen, genaamd ARTIST, met home-brew electonics en tilt sensor ontwikkeld. Leuk web-pagina met veel links en video’s.

Kazuo Yamafuji, emeritus hoogleraar aan de Universiteit van Electro-Communications in Tokio, bouwde de eerste twee wielen omgekeerde slinger robot in 1986, volgens dit artikel in de Japan Times.

Hier zijn een aantal gerelateerde links:

De bron smederij autopilot groep werkt aan een home-brew drie assen inertie meeteenheid voor een autonome helikopter. Ze hebben een enkele versie as geschikt voor een twee-wheel balancing robot.

Carnegie Mellon University heeft een aantal online documentatie en matlab code voor het balanceren van een omgekeerde slinger.

Sommige onderzoekers van het Max Planck Instituut in Duitsland in balans kunnen brengen drie omgekeerde slingers, een op de top van een ander. Verbazingwekkend!

Fuzzy logic tutorials lijken alsof omgekeerde slinger problemen. Hier is voor een tweetraps omgekeerde slinger en de fuzzy-code wordt gebruikt om het op te lossen.

Dean Kamen’s Segway Human Transport Vehicle octrooiaanvrage beschrijft het algoritme hij gebruikt voor een gelijkaardige omgekeerde slinger type van het platform.

Trevor Blackwell heeft een home-brew balancing scooter opgebouwd uit de Rotomotion enkele as IMU en andere off-the-shelf-onderdelen. Leuke webpagina met foto’s en video’s. Hij bouwde ook een heel mooi eenwieler versie van de omgekeerde slinger.

De UBC Electric Bike Club hebben ontworpen en gebouwd een zeer koele senior project, een twee-wheel balancing skateboard met behulp van sonar en IR-sensoren om de hoek te meten. Website bevat teksten, illustraties, foto’s en video’s van het platform in actie.

Dit bedrijf heeft een mooi pdf document op de bouw van een twee wiel balancing robot als Steve’s "Legway" gebruik LEGO onderdelen en een paar foto reflector sensoren voor het meten van de hoek met de vloer.

Deze mensen van een bedrijf genaamd "Balbots" bieden een kit voor een foto-reflecterende soort balancer. Kijkt mooie nifty, veel goede documentatie en een mooi design.

Ted Larson heeft ook een aantal leuke balancing robot componenten geregistreerd op zijn CTG robotica website ontwikkeld. Ik heb geen nog vermelde prijzen te zien. Hij blijkt een zeer leuk uitziende 3-assige inertie meeteenheid, een beetje zoals die worden aangeboden door Rotomotion.

Stumpy is een omgekeerde slinger wandelaar, of beter gezegd een omgekeerde slinger hopper.

De 1932 Dynasphere was een twee-persoons enkel wiel voertuig dat kan een snelheid van 30 mph. Ok, het is niet echt hetzelfde als een twee-wiel dynamische balancer, maar het is een zeer koel beeld! Ik vond vooral de jaren 1930 geek driver, compleet met pak en stropdas.

nBot probeert de Segway te overtuigen om te gaan voor een spin zonder onhandige menselijke bewoner (2M mpeg).

Bron: geology.heroy.smu.edu

Geef een reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *

vijf × vijf =