4 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Сигвей своими руками на русском языке

Сигвей своими руками на русском языке

Сейчас всё более популярным делается небольшая самодвижущаяся платформа с двумя колёсами, так называемый Сигвей, который изобрёл Дин Камен. Замечая трудности, с которыми сталкивается человек в коляске при восхождении на тротуар, он увидел возможность создать транспортное средство, которое может помочь людям передвигаться без особых усилий. Камен применил на практике свою идею о создании самобалансирующейся платформы. Первая модель была испытана в 2001 году и это было средство передвижения с кнопками на ручке. Она была разработана для людей с ограниченными возможностями и позволяла им самостоятельно передвигаться даже по пересеченной местности. Новая модель стала известна как “Сигвей РТ”, и уже позволяла рулить, наклоняя влево или вправо рычаг. В 2004 году она начала продаваться в Европе и Азии. Цена самых продвинутых современных моделей, например Segway PTi2 — около 5000 долларов. В последнее время китайские и японские компании создают устройства с различными модификациями и новаторской конструкцией. Некоторые даже делают подобные транспортные средства только с одним колесом, но давайте рассмотрим классический Сигвей.

Структурная схема Сигвея

Segway состоит из платформы и двух колес, размещенных поперечно с приводом от двух электромоторов. Сама система стабилизируется сложной электронной схемой, которая управляет двигателями, принимая во внимание не только наклоны водителя, но и состояние транспортного средства, что позволяет ему всегда оставаться в вертикальном стабильном положении. Водитель, стоя на платформе, контролирует скорость просто перемещая ручку вперед или назад, при наклоне вправо или влево — поворот. Плата управления отслеживает сигналы соответствующих датчиков движения и ориентирования (похожие на те, которые позволяют смартфонам менять ориентацию экрана), чтобы помочь бортовому микропроцессору точно ориентировать платформу. Главный секрет segway не столько в электро-механической части, сколько в коде, который учитывает физику движения со значительной математической точностью обработки данных и предсказания поведения.

Сигвей оснащен двумя бесщеточными электромоторами, сделанных с применением сплава неодим-железо-бора, способными развивать мощность до 2 кВт, благодаря литий-полимерному аккумулятору.

Детали для Сигвея

Для создания Сигвея нужно два мотора-редуктора с колесами, аккумулятор, электронная схема, платформа и руль.

Мощность двигателя недорогих моделей примерно 250W, что обеспечивает скорость до 15 км/ч, с относительно низким потреблением тока. Напрямую крутить колеса не могут, потому что высокое число оборотов этих моторов не позволяют получить нужную тягу. Аналогично тому, что происходит, когда вы используете передач вашего велосипеда: за счет увеличения передаточного отношения потеряется скорость, но увеличится усилие, прикладываемое к педали.

Платформа расположена ниже оси моторов. Батарея, вес которой достаточно высок, также находятся под подножкой в симметричном положении, что гарантирует даже без водителя на борту Сигвей остается в вертикальном положении. Кроме того, внутренняя механическая стабильность поможет узлу электронной стабилизации, которая полностью активна, когда водитель присутствует. Присутствие человека на платформе поднимает центр тяжести выше оси колеса, что делает систему нестабильной — это уже будет компенсировать плате электроники.

В принципе, такую вещь можно сделать и самому, купив нужный блок электроники на китайском сайте (они есть в продаже). Монтаж всех частей осуществляется винтами и гайками (не шурупы). Особое внимание должно быть уделено надлежащему натяжению цепи. Крепление батарей осуществляется через U-образные хомуты с небольшими резиновыми прокладками, чтобы обеспечить нужное давление. Рекомендуется добавлять двухсторонний скотч между батареей и платформой, так чтоб не было проскальзывания. Контрольная панель должна быть вставлена между двумя батареями и крепится специальными распорками.

Рычаг управления может быть, а может и нет — ведь сейчас популярны модели сигвеев и без него (минисигвей). В общем вещь интересная и не очень дорогая, так как по информации от знакомых — закупочная оптовая цена в Китае всего 100 долларов.

Сегвей своими руками


Привет всем мозгочинам! В моем новом мозгопроекте я буду создавать своими руками самобалансирующееся транспортное средство или «Сегвей». Для данного проекта нужны базовые знания в электронике и умение работать вручную. Все механические компоненты можно приобрести в сети Интернет или в местном магазине.

СЕГВЕЙ состоит из платформы, на которой стоят в вертикальном положении, и двух боковых электродвигателей, приводимых в действие с помощью аккумуляторов. Алгоритм контроллера управления обеспечивает устойчивое положение. Перемещение сегвея контролируется водителем путем наклона его туловища, и ручкой для выбора направления движения влево/вправо. Поэтому вам понадобятся дополнительные компоненты, такие как контроллер, привод двигателя и датчик ускорения/гироскоп. Механическая конструкция изготовлена из дерева, поскольку оно имеет легкий вес, электрически изолировано и легко поддается обработке. Теперь приступим к изготовлению сегвея!

Шаг 1: Основные характеристики проекта

В настоящем проекте требуется изготовить устройство со следующими характеристиками:

— Достаточная мощность и устойчивость для езды по улице, и даже по гравийной дорожке;
— 1 час непрерывной работы
— Общая стоимость до 500€ евро
— Возможность беспроводного управления
— Запись данных на SD-карту для выявления поломок

Шаг 2: Проектирование системы

На прилагаемой диаграмме показана электрическая схема сегвея и привода двигателя. В качестве микроконтроллера Arduino можно выбрать Uno, Nano или ATmega 328 как отдельный чип. Аккумуляторы подключены последовательно, чтобы получить напряжение 24 В, необходимое для питания сдвоенной мостовой схемы управления для двигателей. Питание подается, пока водитель удерживает нажатой кнопку «ready». Для аварийного останова отпустите данную кнопку. При этом снимается питание с двигателей. Arduino использует последовательную связь в «пакетном» режиме на скорости 38 400 бод с мостовой схемой управления и беспроводным модулем XBee. Параметры наклона и управления измеряются с помощью датчика ускорения/гироскопа InvenSense MPU-6050 на модуле “GY-521”, располагаемого на 2 отдельных платах расширения. Связь с микроконтроллером Arduino происходит по шине I2C. Датчик наклона (адрес 0x68) запрограммирован на выполнение опроса каждые 20 мс и обеспечивает прерывание микроконтроллера Arduino. Второй датчик (адрес 0x69) «подтянут» к Arduino. Концевой выключатель нагрузки определяет, когда водитель становится на платформу, чтобы активировать алгоритм балансировки СЕГВЕЯ.

Шаг 3: Конструкция каркаса

Колеса и двигатели с зубчатой передачей прикрепляются винтами на трех деревянных деталях, собранных в U-образной форме. Ручка представляет собой деревянную палку, удерживаемую болтом в передней деревянной детали. Важно, чтобы распределение веса СЕГВЕЯ происходило равномерно при вертикальном положении, которое является положением проезда. Поэтому необходимо учесть тяжелые компоненты, такие как аккумуляторы. В противном случае алгоритм балансировки может быть затруднительным.

В нашем случае аккумуляторы располагаются в задней части деревянной коробки для компенсации веса двигателя, располагаемого в центре. В промежутке между ними располагаются остальные электронные компоненты.
К ручке изолентой прикреплена нажимная кнопка готовности движения “rider ready”.

Шаг 4: Электрическая схема

Проводка в деревянной коробке расположена в соответствии со схемой. Подключите выводы микроконтроллера Arduino к датчикам, мостовой схеме управления и двигателям в соответствии с представленной таблицей.

Датчик наклона установлен горизонтально вдоль оси х, а датчик управления вертикально вдоль оси у.

Шаг 5: Тестирование и настройка

Примите во внимание, что двигатели должны иметь достаточную мощность. Проверьте устройство в широкой и безопасной зоне, чтобы избежать получения травм или повреждений. Рекомендуется надевать защитные щитки и шлем.

Выполните пошаговую процедуру. Начните с программирования микроконтроллера Arduino (загрузите исходный код), далее проверьте связь с датчиками и мостовой схемой управления.

Arduino Terminal может использоваться для отладки программного кода и проверки работоспособности. Например, нужно настроить усиление ПИД-регулятора, поскольку оно зависит от механических и электрических параметров двигателя.

Усиление настраивается по данной процедуре:
1. Параметр Kp предназначен для балансировки. Увеличивайте Kp, пока балансировка станет нестабильной, Ki и Kp остаются 0. Незначительно снизьте Kp для получения устойчивого состояния.
2. Параметр Ki предназначен для ускорения/снижения ускорения при наклоне. Увеличьте Ki для получения правильного ускорения, чтобы избежать падения при наклоне вперед, Kp остается 0. Теперь балансировка должна стать стабильной.
3. Параметр Kd используется для компенсации включения и возврата к устойчивому положению.

В программе Terminal, вы можете выполнять различные команды «?».
? – Помощь при выборе команд
p,i,d [целочисленное значение] — Установите/Получите усиление ПИД-регулятора, значение от 0 до 255
r [целочисленное значение] – принудительное увеличение скорости двигателя, значение от -127 до 127
v – версия программного обеспечения
С помощью команды «p» вы получаете доступ к параметру Kp. Команда «p 10» позволяет установить Kp до значения 10.

После подачи питания на Arduino выполняется инициализация датчиков и переход в состояние ожидания. При нажатии нажимной кнопки происходит передача управляющего сигнала в контроллер СЕГВЕЯ, находящегося в вертикальном положении, который готов для активации двигателей для перемещения вперед или назад в зависимости от первоначального положения. С этого момента кнопку нужно держать нажатой постоянно, в противном случае двигатели выключатся, и контроллер перейдет в состояние ожидания. После достижения вертикального положения, контроллер ожидает сигнал концевого выключателя нагрузки “Водитель на месте”, который обычно нажимают ногой, когда водитель находится на платформе. После этого запускается алгоритм балансировки и происходит активация двигателей вперед или назад для того, чтобы остаться в вертикальном положении. Наклон вперед создает поступательное движение вперед и наоборот. Нахождение в наклоненном положении приводит к ускорению движения. Наклон в противоположном направлении приводит к снижению скорости. Для перемещения влево и вправо используйте ручку.

Шаг 6: Демо

Смотрите ниже видео готового устройства и спасибо за внимание!

Segway (гироскутер) своими руками

В этой статье будет рассмотрено создание самобалансирующегося средства передвижения или просто «Сегвей». Практически все материалы для создания данного устройства легкодоступны.

Само устройство представляет из себя платформу на которой стоит водитель. Путем наклона туловища осуществляется управление двумя электрическими двигателями посредством цепи схем и микроконтроллеров, отвечающих за балансировку.

-Беспроводной модуль управления XBee.
-микроконтроллер Arduino
-аккумуляторы
-датчик InvenSense MPU-6050 на модуле “GY-521”,
-деревянные бруски
-кнопка
-два колеса
и прочее, указанное в статье и на фотографиях.

Шаг первый: Определение требуемых характеристик и проектирование системы.

При создании этого устройства автор старался, чтобы оно укладывалась в такие параметры как:
-проходимость и мощность, необходимая для свободного перемещения даже по гравию
-аккумуляторы достаточной емкостью, чтобы обеспечить как минимум один час беспрерывной работы устройства
-обеспечить возможность беспроводного управления, а так же фиксирование данных о работе устройства на SD-карту для выявления и устранения неисправностей.

Кроме того желательно, чтобы затраты на создание подобного устройства были меньше чем заказ оригинального внедорожного гироскутера.

Согласно приведенной ниже диаграмме, вы можете увидеть схему электрической цепи самобалансирующегося транспортного средства.

Выбор микроконтроллера для управления системами Сегвея разнообразен, автор система Arduino наиболее предпочтительна из-за своих ценовых категорий. Подойдут такие контроллеры как Arduino Uno, Arduino Nano или можно взять ATmega 328 для использования в качестве отдельного чипа.

Чтобы запитать сдвоенную мостовую схему управления двигателей необходимо напряжение питания в 24 В, этого напряжения легко достигнуть путем последовательного подключения 12 В автомобильных аккумуляторов.

Система построена так, что питание на двигатели подается, только пока нажата кнопка старта, поэтому для быстрой остановки достаточно просто ее отпустить. При этом платформа Arduino должна поддерживать последовательную связь, как с мостовой схемой управления двигателей, так и с беспроводным модулем управления.

За счет датчика InvenSense MPU-6050 на модуле “GY-521”, обрабатывающего ускорение и несущего в себе функции гироскопа, измеряются параметры наклона. Датчик был расположен на двух отдельных платах расширения. По шине l2c поддерживается связь с микроконтроллером Arduino. Причем датчик наклона с адресом 0x68 был запрограммирован таким образом, чтобы выполнять опрос каждый 20 мс и обеспечивать прерывание микроконтроллера Arduino. Другой датчик имеет адрес 0x69 и он подтянут прямо к Arduino.

Когда пользователь встает на платформу скутера, срабатывает концевой выключатель нагрузки, который и активирует режим алгоритма для балансировки Сегвея.

Шаг второй: Создание корпуса гироскутера и установка основных элементов.

После определения основной концепции схемы работы гироскутера, автор приступил к непосредственной сборке его корпуса и установке основных деталей. В качестве основного материала послужили деревянные доски и бруски. Дерево мало весит, что положительно отразится на длительности заряда аккумуляторов, кроме того древесина легко обрабатывается и является изолятором. Из этих досок был сделан короб, в который будут устанавливаться аккумуляторы, двигатели и микросхемы. Таким образом, получилась U-образная деревянная деталь, на которую за счет болтов крепятся колеса и двигатели.

Передача мощности двигателей на колеса будет идти за счет зубчатой передачи. Во время укладки основных компонентов в корпус Сегвея очень важно проследить, чтобы вес распределялся равномерно при приведении Сегвея в рабочее вертикальное положение. Поэтому если не учесть распределение веса от тяжелых аккумуляторов, то работа балансировки устройства будет затруднена.

В данном случае автор расположил аккумуляторы сзади, так, что компенсировать вес двигателя, который находится в центре корпуса устройства. Электронные составляющие устройства были уложены в место между двигателем и аккумуляторами. Для последующего тестирования так же была прикреплена временная кнопка старта на ручке Сегвея.

Шаг третий: Электрическая схема.


Шаг четвертый: Тестирование и настройка устройства.

После проведения предыдущих этапов, автор получил модель Сегвея для тестирования.

При проведении тестирования важно принять во внимание такие факторы как безопасность зоны тестирования, а так же защитная экипировка в виде защитных щитков и шлема для водителя.

Начать тестирование Сегвея автор решил с загрузки кода на микроконтроллер и проверки его связи со схемами управления и датчиками.

Программное обеспечение:
fy8z2z5ijg47y2b.zip [21.22 Kb] (скачиваний: 476)

Для проверки работоспособности кода, а так же возможного поиска проблем для их последующей отладки отлично походит Arduino Terminal . Важно правильно настроить усиление ПИД-регулятора, которое будет зависеть от параметров используемого двигателя.

После проведения настройки регулятора на контроллер подается питание, и датчики переходят в состояние ожидания. Затем нажимается кнопка старта, и включаются двигатели. Путем наклона Сегвея водитель управляет движением за счет работы алгоритма балансировки.

На видео ниже показана работа собранного устройства гироскутера:

Получайте на почту подборку новых самоделок. Никакого спама, только полезные идеи!

*Заполняя форму вы соглашаетесь на обработку персональных данных

Segway: описание конструкции и самостоятельное производство

Segway: определение, интересные факты, описание конструкции и принципа работы Segway

Примечательно, что каждое колесо вращается посредством работы индивидуального двигателя. Во время наклона корпуса водителя вперед устройство начинает направляться вперед, и по мере увеличения угла наклона корпуса человека скорость увеличивается. Процесс торможения производится в обратном порядке, когда корпус отклоняется в вертикальную позицию. На самом деле управление можно освоить достаточно быстро. Управлять segway можно с помощью поворотной рукоятки, однако новые модели для реализации этого процесса позволяют владельцу только качнуть колонку в стороны.

Гироскутер способен развивать скорость до 20 километров в час. Аккумуляторная батарея позволяет автоматическому самокату двигаться на несколько десятков километров без необходимости зарядки. Максимальный предел нагрузки сигвея составляет порядка 140 килограмм. В современных США сегвей используется активным образом работниками почты, игроками в гольф и другими спортсменами и служащими. Вдобавок ко всему сигвей служит отличным развлечением в городских парках, добавляя массу позитивных эмоций от катания на свежем воздухе.

Несмотря на то, что гироскутер является достаточно дорогостоящим аппаратом, получить его в собственное владение и впоследствии получать наслаждение от езды на подобном автоматическом самокате вполне возможно с минимальными финансовыми вложениями. Ниже постараемся разобраться, как сделать сигвей своими руками, при этом, не потратив много средств. Однако стоит знать, что на некоторые финансовые растраты все же придется пойти.

Как сделать сигвей своими руками?

Для удобства понимания процесса сборки сигвея самостоятельно ниже предлагаются несколько этапов последовательности действий по каждому из них. Но для начала стоит обзавестись некоторыми инструментами и материалами, общая стоимость которых обойдется в несколько сотен евро.

Оборудование, материалы, электроника:

  • алюминиевые блоки;
  • свинцово-кислотная батарея — 2 шт.;
  • два мотора;
  • Gate drivers;
  • два колеса;
  • руль;
  • ADXL203;
  • стальная труба;
  • аварийный тормоз;
  • плита из алюминия;
  • 8 Mosfets;
  • ось стальная 1,2 см.;
  • два Springs;
  • резисторы;
  • регулятор напряжения;
  • конденсаторы;
  • индикаторы LED;
  • печатная плата;
  • LiPo батарея;
  • ADXRS614;
  • 3 х АTmtga168.

Выше предложен перечень всех компонентов, материалов, инструментов, необходимых для создания увлекающего внимание двухколесного транспортного средства. Сегвей окажется отличным решением и средством для времяпрепровождения людьми с нестандартными интересами. Разумеется, в зависимости от региона проживания набор оборудования, расходных материалов и электроники может стоить по-разному, но средняя цена всего этого выльется в 350$. Для сравнения стоит сказать, что стоимость настоящего нового сигвея обойдется Вам гораздо дороже, поскольку автоматический производственный самокат стоит несколько тысяч долларов. Так что, есть, за что стараться работать над полезным приспособлением.

Segway: механическая составляющая, электроника и ПО

Для удобного понимания процесса изготовления сигвея собственноручно, как уже было сказано, ниже предлагаются этапы алгоритмов действий. Сначала следует механика, как основа всей конструкции.

Последовательность работы по созданию механики:

  1. колеса, моторы, шестерни, а также аккумуляторные батарея можно взять от недорогих электрических скутеров китайского производства (параметры двигателей: напряжение – 24 В, мощность – 300 Вт, кол-во об. в минуту — 2750). С выбором двигателя не должны возникнуть проблемы;
  2. передача производится посредством малой шестерни на двигателе к большой шестерне, расположенной на руле. Пропорция 6 к 1 необходима для для приобретения оптимально подходящего показателя крутящего момента, а также понижения макс. скорости;
  3. передача на колесе диаметром 12 дюймов базируется на свободном ходе, в связи с чем понадобится внести требуемые изменения с целью разностороннего направления колеса;
  4. для выполнения надежной и крепкой основы платформы используется надежная неподвижная ось с вращающимися колесами.Такая ось фиксируется посредством трех блоков, закрепляемых посредством специализированных установочных винтов 5 мм;
  5. для получения возможности поворотов в стороны при наклоне корпуса водителя, применяя рулевую колонку, выполняется чертеж нужного и необходимого элемента, используя программу SolidWorks. Затем данный элемент будет произведен на специальном автоматизированном станке с ЧПУ;
  6. стоит отметить, что программа для автоматизированного станка написана с использованием САМВАМ. Данная методика применяется при изготовлении коробки для изготовления блока экстренного торможения, оснащения электроникой;
  7. руль в изготавливаемом сигвее будет идентичным велосипедному, трубка которого прикреплена к 2,5-сантиметровой стальной пустой трубе;
  8. для сохранения по центру положения колонки руля, а также создания усилия для обр. связи можно задействовать стальные пружины в количестве двух штук;
  9. на руле располагается специализированная аварийная кнопка, подключаемая к реле, имеющемуся в авто. Реле позволяет снизить параметр мощности мотора;
  10. в качестве источников питания моторов используются аккумуляторные батареи, применяемые для электрических двигателей на 24 В.

С механической стороной нашего устройства можно разобраться, потратив некоторое время. Еще для того, чтобы сделать сигвей, понадобится уделить внимание оснащению транспорта электроникой. Электроника — важная составляющая каждого сигвея, а поэтому отнеситесь к работе ответственно и внимательно!

Последовательность оснащения электроникой:

  1. печатные платы изготавливаются специализированно под рассматриваемую разработку. Основная плата имеет вычислительную функцию, собирая данные с датчиков типа акселерометра, гироскопа, потенциометра, в результате чего плата может дать определенность направлению поворота;
  2. в конструкции обязательно должен присутствовать процессор AVR ATmega168. Важно знать и понимать, что соединение с компьютером выполняется посредством Bluetooth не без применения RN-41;
  3. два Н-моста несут функцию преобразования сигналов управления от базовой платы на усилие для моторов. Каждый из Н-мостов располагает ATmega168, связь между платами достигается при помощи UART;
  4. электроника функционирует с помощью отдельной аккумуляторной батареи;
  5. для удобства и простого доступа к зарядке аккумуляторных батарей, а также программирования базовой платы и смены характеристик контура управления выполняется коробка небольших объемов с требуемыми разъемами, подстроечного потенциометра поверх корпуса, устройства, переключающего питание электроники.

Если Ваши отношения с электроникой и механикой достаточно сложны, понадобится набраться терпения и постараться разобраться в устройстве и построении рассматриваемой конструкции. В конце трудов Вы обязательно получите моральное удовлетворение от проделанной работы, получите возможность насладиться поездкой на сигвее. Теперь стоит приблизиться к наделению сигвея программным обеспечением.

Последовательность работы с наделением устройства программным обеспечением:

  1. ПО микроконтроллера представляет собой совокупность фильтра для гироскопа, необходимого для работы устройства цикла PD упр., датчика акселерометра;
  2. для тестирования можно воспользоваться двумя фильтрами Complemenatry, Kalman;
  3. для Complemenatry нужно не так много вычислений, в связи с чем фильтр выбран для применения;
  4. также пишутся приложения на языке программирования Java с целью получения возможности видеть все показатели датчиков, параметры управления, заряд аккумуляторной батареи.

Механика, электроника, ПО – все эти шаги требуют от домашнего мастера некоторой сноровки и понимания тематики. При сильном желании сделать segway своими руками в домашних условиях, можно позвать на помощь интересующихся друзей: вместе Вы получите больше шансов на получение предмета ожидаемого результата.

  • Что такое электровелосипед (электрический велосипед), покупать или нет.
  • Нужен ли складной электровелосипед, какой электрический велосипед выбрать
  • Мотор колесо (моноколесо) или как из велосипеда сделать электровелосипед.

Видео. Как делают Segway (Гироскутер)

Сигвей своими руками на русском языке

Сейчас всё более популярным делается небольшая самодвижущаяся платформа с двумя колёсами, так называемый Сигвей, который изобрёл Дин Камен. Замечая трудности, с которыми сталкивается человек в коляске при восхождении на тротуар, он увидел возможность создать транспортное средство, которое может помочь людям передвигаться без особых усилий. Камен применил на практике свою идею о создании самобалансирующейся платформы. Первая модель была испытана в 2001 году и это было средство передвижения с кнопками на ручке. Она была разработана для людей с ограниченными возможностями и позволяла им самостоятельно передвигаться даже по пересеченной местности. Новая модель стала известна как “Сигвей РТ”, и уже позволяла рулить, наклоняя влево или вправо рычаг. В 2004 году она начала продаваться в Европе и Азии. Цена самых продвинутых современных моделей, например Segway PTi2 — около 5000 долларов. В последнее время китайские и японские компании создают устройства с различными модификациями и новаторской конструкцией. Некоторые даже делают подобные транспортные средства только с одним колесом, но давайте рассмотрим классический Сигвей.

Структурная схема Сигвея

Segway состоит из платформы и двух колес, размещенных поперечно с приводом от двух электромоторов. Сама система стабилизируется сложной электронной схемой, которая управляет двигателями, принимая во внимание не только наклоны водителя, но и состояние транспортного средства, что позволяет ему всегда оставаться в вертикальном стабильном положении. Водитель, стоя на платформе, контролирует скорость просто перемещая ручку вперед или назад, при наклоне вправо или влево — поворот. Плата управления отслеживает сигналы соответствующих датчиков движения и ориентирования (похожие на те, которые позволяют смартфонам менять ориентацию экрана), чтобы помочь бортовому микропроцессору точно ориентировать платформу. Главный секрет segway не столько в электро-механической части, сколько в коде, который учитывает физику движения со значительной математической точностью обработки данных и предсказания поведения.

Сигвей оснащен двумя бесщеточными электромоторами, сделанных с применением сплава неодим-железо-бора, способными развивать мощность до 2 кВт, благодаря литий-полимерному аккумулятору.

Детали для Сигвея

Для создания Сигвея нужно два мотора-редуктора с колесами, аккумулятор, электронная схема, платформа и руль.

Мощность двигателя недорогих моделей примерно 250W, что обеспечивает скорость до 15 км/ч, с относительно низким потреблением тока. Напрямую крутить колеса не могут, потому что высокое число оборотов этих моторов не позволяют получить нужную тягу. Аналогично тому, что происходит, когда вы используете передач вашего велосипеда: за счет увеличения передаточного отношения потеряется скорость, но увеличится усилие, прикладываемое к педали.

Платформа расположена ниже оси моторов. Батарея, вес которой достаточно высок, также находятся под подножкой в симметричном положении, что гарантирует даже без водителя на борту Сигвей остается в вертикальном положении. Кроме того, внутренняя механическая стабильность поможет узлу электронной стабилизации, которая полностью активна, когда водитель присутствует. Присутствие человека на платформе поднимает центр тяжести выше оси колеса, что делает систему нестабильной — это уже будет компенсировать плате электроники.

В принципе, такую вещь можно сделать и самому, купив нужный блок электроники на китайском сайте (они есть в продаже). Монтаж всех частей осуществляется винтами и гайками (не шурупы). Особое внимание должно быть уделено надлежащему натяжению цепи. Крепление батарей осуществляется через U-образные хомуты с небольшими резиновыми прокладками, чтобы обеспечить нужное давление. Рекомендуется добавлять двухсторонний скотч между батареей и платформой, так чтоб не было проскальзывания. Контрольная панель должна быть вставлена между двумя батареями и крепится специальными распорками.

Рычаг управления может быть, а может и нет — ведь сейчас популярны модели сигвеев и без него (минисигвей). В общем вещь интересная и не очень дорогая, так как по информации от знакомых — закупочная оптовая цена в Китае всего 100 долларов.

Как сделать гироскутер своими руками в домашних условиях?

Автор: Кирилл Кирс

Если вы думаете, что гироскутер или мини-сигвей невозможно сделать дома своими руками и силами, то вы далеко заблуждаетесь. Как ни странно, в интернете есть много видео, где многие умельцы делают именно свой гироскутер. У некоторых он получается очень самодельный, но есть и те, кто смог по настоящему приблизиться к самой технологии создания и воспроизвести по настоящему интересную и качественную вещь. Так можно ли сделать гироскутер своими руками? Нам расскажет об этом Adrian Kundert — инженер и просто хороший человек.

Что такое гироскутер?

Как сделать гироскутер своими руками? Для того, чтобы понять как сделать самодельный гироскутер, нужно для начала понять — что такое гироскутер, из чего он состоит и что нужно для создания этого интересного средства передвижения. Гироскутер — это самосбалансированное средство передвижения, принцип работы которого стоит на системе гироскопических датчиков и внутренней технологии удержания баланса рабочей платформы. То есть когда мы включаем гироскутер, включается и система балансировки. Когда человек встает на гироскутер, начинается меняться положение платформы, эта информация считывается как раз гироскопическими датчиками.

Эти датчики считывают любое изменение положения относительно земной поверхности или точки от которой идет гравитационное воздействие. После считывания, информация подается на вспомогательные платы, которые находятся по обе стороны платформы. Так как датчики и сами электродвигатели работают независимо друг от друга, то в дальнейшем нам понадобятся два электродвигателя. От вспомогательных плат, информация в обработанном виде уже идет в материнскую плату с микропроцессором. Там уже с необходимой точностью выполняется программа удержания баланса.

То есть если платформа наклоняется вперед, примерно на несколько градусов, то двигателям подается сигнал на движение в обратное направление и платформа выравнивается. Также выполняется и наклон в другую сторону. Если же гироскутер наклоняется на больший градус, то программа сразу же понимает, что идет команда о движении вперед или назад электродвигателям. Если гироскутер наклоняется больше чем на 45 градусов, то двигатели и сам гироскутер отключается.

Гироскутер состоит, из корпуса, стальной или металлической основы, на который и будет крепится вся электроника. Дальше идет два электродвигателя с той мощностью, чтобы была возможность ездить под весом человека до 80-90кг. Дальше идет материнская плата с процессором и две вспомогательные платы, на которых как раз и стоят гироскопические датчики. И конечно же аккумулятор и два колеса с одинаковым диаметром. Как сделать гироскутер? Для решения этого вопроса, нам понадобится добыть определенные детали конструкции самого гироборда.

Двигатели с колесами

Что же нам понадобится?

Как сделать гироскутер своими руками? Первое и основное что понадобится, это два электрических двигателя, с мощностью способных перевозить вес взрослого человека. Средняя мощность у заводских моделей составляет 350 Ватт, поэтому постараемся найти двигатели такой мощности.

Дальше конечно же нужно найти два одинаковых колеса, примерно 10-12 дюймов. Лучше побольше, так как электроники у нас будет много. Чтобы проходимость была выше и расстояние между платформой и землей было на нужном уровне.

Два аккумулятора, свинцово-кислотных, нужно выбрать номинальную мощность как минимум 4400 мА/ч, а лучше больше. Так как мы будем делать не металлическую конструкцию, но она будет весить больше чем оригинальный мини-сигвей или гироскутер.

Производство и процесс

Как сделать гироскутер, мощный и чтобы он сам держал баланс при езде? Сначала нужно построить план, какое именно средство передвижения нам понадобится. Нам нужно сделать довольно мощное средство передвижения с большими колесами и большой проходимостью по разным дорогам. Минимальное значение беспрерывной езды должно составлять 1-1.5 часа. Мы потратим примерно около 500 евро. Поставим беспроводную систему управления нашему гироскутеру. Поставим считывающее устройство неполадок и ошибок, вся информация будет идти на SD-карту.

На схеме выше можно все четко увидеть: электродвигатели, аккумуляторы и прочее. Для начала нужно выбрать именно тот микроконтроллер, который и будет осуществлять управление. Из всех представленных на рынке микроконтроллеров Arduino мы с вами выберем UnoNano, и в качестве дополнительного чипа обработки информации будет выступать ATmega 328.

Но как сделать гироскутер безопасным? Два аккумулятора у нас будут подсоединены последовательно, так мы получим нужное напряжение. Для электродвигателей, как раз и понадобится сдвоенная мостовая схема. Будет поставлена кнопка готовности, по нажатию которой и будет поступать питание на двигатели. При отжимании этой кнопки, двигатели и сам гироскутер будет отключаться. Нужно это для осуществления безопасной езда самого водителя и нашего средства передвижения.

Микроконтроллер Arduino будет на скорости около 38400 БОД, использовать последовательную связь со схемой XBee. Мы будем использовать два гироскопических датчика InvenSense MPU 6050 на базе модулей GY-521. Они в свою очередь будут считывать информацию о положении платформы. Эти датчики достаточно точны для того, чтобы сделать мини-сигвей. Эти датчики будут расположены на двух дополнительных вспомогательных платах, которые будут осуществлять первичную обработку.

Мы будем использовать шину I2C, она имеет достаточную пропускную способность, чтобы быстро связывать с микроконтроллером Arduino. Гироскопический датчик имеющий адрес 0x68 имеет частоту обновления информации раз в 15 мс. Второй же датчик адресов 0x68 работает напрямую от микроконтроллера. У нас так же есть выключатель нагрузки, он переводит гироскутер в режим удержания баланса, тогда когда платформа находится в ровном положении. В этом режиме гироскутер остается на месте.

Три деревянные детали, на которых и будет располагаться наши колеса и электродвигатели. Рулевой столб, сделан из обычной деревянной палки он будет крепиться к передней части самого гироскутера. Тут можно взять любую палку, даже черенок от швабры. Нужно обязательно учесть тот факт, что аккумуляторы и другие схемы, будут производить давление на платформу и тем самым балансировка будет немного перенастроена, именно в ту часть, где будет больше давление.

Устанавливка гироскопического датчика

Двигатели же нужно равномерно распределить справа и слева по бокам платформы, а аккумулятор максимально посередине в специальной коробке. Крепим рулевой столб на обычные финты и присоединяем кнопку готовности к верхней части палки. То есть если что-то пошло не так и кнопка отжата, то гироскутер будет выключаться. В дальнейшем эту кнопку можно переделать в подножную часть или настроить на определенный наклон самой платформы, но мы пока делать этого не будем.

Устанавливаем на плату микроконтроллер

Внутренняя схема и спайка всех проводов, производится по той же схеме. Дальше нужно подключить два гироскопических датчика к нашему микроконтроллеру, по мостовой схеме с двигателем, по данной таблице.

Датчики балансировки должны быть установлены параллельно земле или вдоль самой платформы, а вот датчики поворота направо и налево должны быть установлены перпендикулярно гироскопическим датчикам.

Настройка датчиков

Дальше производим настройку микроконтроллера, загружаем исходный код. Дальше нужно проверить правильную взаимосвязь между гироскопическими датчиками и датчиками поворотов. Используйте программу Arduino Terminal по программированию и настройке гироскутера. Обязательно нужно настроить ПИД регулятор баланса. Дело в том, что вы можете выбрать двигатели с другой мощностью и характеристиками, для них настройка будет другой.

Программа Arduino Terminal

Есть несколько параметров в этой программе. Первый самый главный параметр, это параметр Kp, он отвечает за балансировку. Сначала увеличьте этот показатель, для того чтобы ввести гироскутер в нестабильный вид, а потом уменьшайте показатель до нужного параметра.

Следующий параметр, это параметр Ki он отвечает за ускорение гироскутера. При снижении угла наклона скорость уменьшает или увеличивается при обратном действии. и последний параметр, это параметр Kd, он возвращает саму платформу в ровное положение , а двигатели приводит в режим удержания. В этом режиме гироскутер просто стоит на месте.

Дальше вы включаете кнопку включения микроконтроллера Arduino и гироскутер переходит в режим ожидания. После того как вы встали на сам гироборд, вы встаете ногами на нажимную кнопку, так гироскутер переходит в режим «на месте». Включаются датчики балансировки и при изменении угла наклона, гироскутер едет вперед или назад. При каких либо поломках, можно без проблем осуществить ремонт гироскутера своими руками.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector