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DIY兩輪平衡車

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1#
發表於 2010-4-5 19:01:46 | 顯示全部樓層
用加速度,單純重力加速度分到x,y,z軸的份量用三角函數算角度而已,無須積分。另外只要車子的速度變化很慢,基本上可以看做沒有外力影響,意味著三軸加速規只會量到重力加速度。自然就不需要考慮外力影響。

輕輕一推,變化的是角度,只要角度不大(在線性區)就沒問題。當然,用力推車子就倒了....XD
2#
發表於 2010-4-7 18:45:10 | 顯示全部樓層
原來如此
謝謝前輩指導,這篇也讓小弟學到了許多!
小弟不懂得的是,它的頃角量測是利用地球的重力加速度g的原理嗎?
所以當有給322加速度時,它所提供的訊號電壓代表的是"重力加速度g"+"感測器加速度a"嗎?

如果原理真是小弟推斷的這樣.
剛好小弟手邊有便宜的陀螺儀.
我打算利用陀螺儀來判斷系統有沒有給322感測器加速度.

當沒有加速度時,可以得知322感測器出來的訊號是頃角訊號.
這樣就可以用單軸簡單的得知精確的系統角度位置了.


在「準靜態」的狀態下,頃角量測的確只用地球的重力加速度g在三軸的份量來算的。
當有加速度的狀況時,外力也同時會分散到三軸產生輸出。問題是你既然用加速規量pitch和roll,又怎樣用pitch和roll去反推外力在三軸的份量?(雞生蛋蛋生雞的問題)

另gyro量的是角速度。不是加速度。<--單靠gyro知道有無外力輸入也滿厲害的,願文其詳。XD

加速規+陀螺儀的配套方案有嗎?有...爬一下文就知道了^_^
3#
發表於 2010-4-8 19:53:43 | 顯示全部樓層
本帖最後由 g921002 於 2010-4-8 19:57 編輯
小弟是想要用陀螺移的角速度做微分,瞬間的變化量就是角加速度.

當沒有角速度變化時,ADXL322的取樣值 ...
goodguychung 發表於 2010-4-7 19:55


你只考慮轉動的情形,那移動的情形?
陀螺儀、加速規在兩輪車平衡的角色及分工你要先想清楚,那作法自然就求出來。
是不是一定要很複雜的方法,還是透過機構特性的分析,找出簡單而直覺的方式?
4#
發表於 2010-4-8 20:11:45 | 顯示全部樓層
傾斜計,陀螺儀,加速度計
對於水平角度變化都可以產生對應的電壓變化
為什麼不能直接拿這特性 來測量傾角呢 ...
mac1 發表於 2010-4-8 15:42


市面上的頃斜儀大多是以加速規為基礎的,所以頃斜儀不能用在運動物體上(一般說明書都會提)。
加速規是量加速度(重力加速度+外力產生的加速度)在靜止狀態下,可以單純得到重力加速度在三軸的份量得到姿態角。但是運動加外力影響後就無法得到姿態角<--不知道外力在三軸的份量。
陀螺儀是量角速度,積分後可的角度,但長期會有誤差+sensor offset累積造成角度飄移。

所以通常會搭配不同特性的sensor來直接(間接)估算姿態角來保證短期+長期姿態角能維持精度又不會飄移。例如IMU+GPS做捷聯式慣性導航或加速規+陀螺儀用Kalman estimate或其他的估測方式來得到姿態資訊。

若以兩輪平衡車來說,單靠加速規能做嗎?可以,但是你的車子要假設在平坦道路移動,且不會發生滑動、速度移動變化緩慢到加速度變化可以忽略,整個模型退化到低階線性的系統。那就能運作的不錯。

要做到多複雜,看你的環境約束條件而定。
5#
發表於 2010-4-10 16:06:30 | 顯示全部樓層
不曉得市面上有沒有一塊傳感器驅動板?可以同時連接 5 ~ 8 個陀螺儀,
又能連接到電腦主機,有什麼軟體?可 ...
vegewell 發表於 2010-4-9 17:04


自己搞吧!?
這種不是什麼很困難的東西,做成產品會賠死吧!XD
6#
發表於 2010-4-11 17:51:08 | 顯示全部樓層
不好意思我說的陀螺儀是指
ST陀螺儀傳感器LY550ALH,LPR550AL

5 ~ 8 個陀螺儀傳感器分散四肢 其 ...
vegewell 發表於 2010-4-10 22:23


那個是IC,你要用的話還是得做板子。
飆機器人的價格貴,是因為人家要營利要活,你自己可以做做看。
7#
發表於 2010-4-12 19:54:08 | 顯示全部樓層
本帖最後由 g921002 於 2010-4-12 19:59 編輯
自己做是要發時間的,
還得斟酌,
像iRobot這樣做的嗎?
單軸舵螺儀 (1) --- 最細小的 Epson XV-3500cb ...
vegewell 發表於 2010-4-12 14:47


找人做更貴吧?
另外Gyro IC的角都很難悍,你連結的那種是音叉震盪式的,比較能用手工。不然你就是用連結的那種,或是買ENC-03M這種的比較便宜。
ENC-03M這種用在LAMA上很多,可以試試看(才四支角)。
ENC-03M --> http://diydrones.ning.com/profil ... de-dog-just-for-fun 第三章照片右下角那兩顆垂直擺置的。
8#
發表於 2010-4-13 18:45:43 | 顯示全部樓層
本帖最後由 g921002 於 2010-4-13 18:54 編輯
ENC-03xx日本原裝村田陀螺儀傳感器 和 ST陀螺儀傳感器LY550ALH等 做比較,
不曉得哪一種比較準又穩又耐久?
ENC-03xx好像有個問題,不知你有何看法?如下:
關於ENC-03標準電路輸出波形「過沖」問題【恢復】
http://www.ourdev.cn/bbs/bbs_con ... o=1&bbs_id=1025
兩種陀螺儀是否都可以使用電路模擬軟體去開發?
vegewell 發表於 2010-4-13 14:46


ENC-03我是直接買現貨,手上現在還有20顆左右吧?
基本上ENC-03跟LY550ALH是不同等級的,就好像是腳踏車比汽車,只是因為ST是新產品,價格已經比以往隨隨便便一千多元/顆down很多了。但是基本上還是比ENC-03貴上兩三倍(當初進ENC-03一棵成本不到200元),航模用ENC-03完全是成本+應用考量。

一般航空模型用的Gyro,本身並不用去得到飛機的姿態,而是透過飛機[角速度*比例增益]回饋到控制器信號上,這樣的作法在控制迴路上會加強系統阻泥特性,進而讓飛機穩定飛行而不容受到外界(風)的干擾,所以基本上看的是短期變化,而不是長期變化,而murata原廠的電路正好有這特性,而「過沖」的性質剛好可以在飛機穩定的過程中給予響應的超調的抑制(當比例增益較大時)。

關於ENC-03標準電路輸出波形「過沖」問題,如果你看原廠參考電路,前方有個高通濾波電路,上面的電容同時也會產生電流微分的效果。會用這樣的電路,是因為本身輸出受溫度影響很大,必須用Vref產生的基準電壓將零點電壓控制在1.35V左右,Vout產生的直流溫飄,用電路HPF的4.7uF電容做直流隔離,但是這電容有點大,使的在角速度從運動到靜止時,這電容會產生額外的電流造成「過激」的現象。電容太小HPF的截止頻率又太高。

另外,ENC-03的輸出因子很小(0.67 mv/deg/s)還需要用OP放大,這些在電路板都要佔空間。

所以我在使用時,那電路是沒有HPF,溫飄的部分完全是靠開機時,MCU先進行Sensor的校正取得零點電壓的估測後才開始飛行。因為整體的姿態估測是用Kalman filter去做,所以零點電壓稍稍估測不準是可以忍受的。

我在ourdev用的是一樣的帳號,只是很少發言。上面滿多訊息是「有問題的」或「部分錯誤」,自己看過要判斷不要全盤接受。
9#
發表於 2010-4-13 18:53:18 | 顯示全部樓層
本帖最後由 g921002 於 2010-4-13 18:56 編輯
我也樂意付比較高的酬勞讓對方滿意,
但是我尚未清楚做這case的困難度有多少,
適當的價格,我也不 ...
vegewell 發表於 2010-4-13 14:48


版上應該滿多高手能做的。不過要有以「萬」計價的心理準備。除非是有高手佛心來著...  
不過這類東西硬體本身便宜,幾萬塊就能搞定,軟體是最貴的。從陽春的幾千塊到含演算法的幾十萬都有可能,若是total soluation 單一CASE上看百萬都有可能。價格的range很大。完全看你的需求。若還要通過某些認證,價格會直直上去的。

除非你要商品化,量產,不然有可能做完比買還要貴很多倍。
10#
發表於 2010-4-14 20:56:49 | 顯示全部樓層
本帖最後由 g921002 於 2010-4-14 23:52 編輯
勸你以後改用LY550ALH,應該可以讓你的飛天狗飛的更好,
但是如果你要讓飛天狗能俯仰和滾轉,要用雙軸LPR4150AL之類,
陀螺儀乃是應用柯氏力來測量旋轉之角速度,
請問,
如果手臂(上臂)置一陀螺儀,
尚未通電時,手臂斜垂 45度,
開始通電後,靜止狀態下,陀螺儀能測知現在的手臂是斜垂45度嗎?
如果不能,豈不是接下來的動作,都無法掌握手臂位置(相對水平線的角度)?
不同於遙控直昇機剛開始起飛時是平放的,
另外,請問, 聽說:
當載具姿態俯仰角與水
平面呈垂直時,會造成環架鎖定(Gimbals lock )的現象,使得運算過程中有奇異點(Singular point)的發生,
這點你的看法如何?
vegewell 發表於 2010-4-14 14:26


1.我在用ENC-03時,LY550ALH的都還不知道在哪?沒記錯的話這是今年的產品。Gyro流血戰的時代來臨囉!不過演算法、控制法則沒弄好,用再高檔的gyro也是枉然。基本上玩這東西,大家的配備都差不多,拼的是誰的Algorithm寫的好。不然四軸那麼多人玩,能商品化、能做total soluation的就那幾家?要分清楚「能做」和「能賣」是兩馬子的事情。
2.Gyro量的是角速度,初始化得靠其他的東西。遙控飛機開始的時候是「水平」的嗎?好像不一定喔!!
3.你的載具會有這種狀況嗎?需要嗎?能不能用DCM或四元素法解?或用其他方式避免?這些在慣性導航的書都講爛了,唯一的問題就是誰來寫CODE?opensource的很多,例如UAVDevBoard,問題是你要自己porting到自己的板子,自己的uC,瞭解他的架構和演算法,沒有背景就是只能抄,吸收不到opensource的精華,作不出自己的東西。
4.PCB Layout是一開始,後面呢?Design不用錢?(自己Layout?),上件+測試不用錢?(自己悍自己測),軟體開發的人、時不用錢?(自己寫code?)

我前面有講,完全看你需求,如果只是丟張電路板,那的確幾千塊就搞定了。反正你後面也不花錢買「服務」....
如果只是看「製造」,的確用千計價,如果是「智造」...如果有人幫你弄,不是佛心來著就是詐騙集團。照您前面又要包硬體又要包軟體,我還真的有興趣知道誰會來接?
11#
發表於 2010-4-15 19:36:27 | 顯示全部樓層
本帖最後由 g921002 於 2010-4-15 19:41 編輯
Gyro能幫助遙控直昇機穩定飛行,尤其起飛的時候有鎖尾作用,才不會繞圈子,
我倒是沒見過遙控直昇機從斜坡起飛,
反正是人在操控直昇機飛上或飛下, 也不需要陀螺儀算角度,
陀螺儀的優點為響應快,但缺點為其所測量的值會有累積誤差,
我是需要能任何時候掌握載具相對水平線的角度,可能不是使用陀螺儀這個感測器,


航模的陀螺儀,求的不是角度。而是利用角速度的回饋在控制系統的內迴路,來增加系統本身的阻尼來達到系統穩定的效果。
如果要量測載具的姿態,需要配合其他的方式一起做。可以參考AHRS的作法,網路上IMU+GPS配合Kalman filter修正IMU誤差求載具姿態、位置、速度、航向的資料也是很多。不會單一使用陀螺。建議先從捷聯慣性導航開始瞭解。這類技術已經20幾年,不是什麼神秘的東西。

請人家做也是一門學問,
花上萬元買到後續的服務,也是合理的,
在製作過程是一步一步的進行,而非一步到位,
製作者應詢問委託者的目的,
然後先做好麵包板,再與委託者研究做出來的功能是否滿意,
寫玩軟體後,也要與委託者研究是否使用滿意,
因此收錢的方式,可能是分期的(除非已經認識的朋友).
製作者若是怕委託者學到軟硬體技術,那就沒辦法合作愉快,不如不委託,
當然委託者也要付錢爽快,


我個人的觀點,大家參考就好:
基本上在討論區,我的態度就是技術分享、討論,方法、作法都可以討論,怎樣實踐都可以講。但是我很不喜歡直接放完整的code,因為這樣只會讓下載的人直接抄,而不去思考背後的東西,這樣對方不會進步。因為討論,雙方水準相當才能激出火花,對於新手,透過網路上的技術分享讓對方經由「動手做」的過程進步。唯有板上進步的人多,後面討論的東西才能更「有料」。
vegewell直接花錢找人做,請問學到什麼?nothing...因為你沒有「自己動手做」,如果連sensor模組都不願意花錢買,其實我很難相信對方有誠意作完整的case.也許vegewell的想法不是這樣,可是給我的感覺是如此。如果你願意自己動手做,遇到問題,PO到論壇(不論哪一個),相信還是可以得到少許的幫助,畢竟自助而後人助之。
如果是要做委託案,能做的Design House很多,走正常的管道,簽訂契約,執行雙方的權利義務才是正途。您上面講得完全不是一個正常委託案該有的。委託按帶來的利益和風險雙方都要承擔,您的作法完全讓風險由接案者擔任,既不合理也違反道德。
通常一個委託案,您的規格、性能、預算、時間要先討論完畢,簽訂契約。告知接案者要做到哪些功能、性能,驗收的項目、標準是什麼?然後對方(不一定只找一個)根據您的資料完成報價,選擇你的接案人後,雙方簽訂契約後實施設計製作,只要製作出來的符合驗收項目,不管你滿不滿意就得接收付款。而不是做到滿意為止,這種牽扯到錢的問題,需要詳細明訂,不能單靠「滿意」這種主觀意識認定。若需要追加性能,可以在接案者同意下定新契約或追加附約方式執行追加項目。付款也不是你爽不爽快決定的,一切按照合約走,那個驗證點、那個檢查點要付多少比例的費用,即便委託案沒有100%完成(最終驗收沒過),發案方仍然要付到一定的費用,而不是全部一毛都不用付。

以上並不是針對vegewell寫的,我想很多朋友也有這類的迷思,提出來大家分享。
12#
發表於 2010-4-18 10:42:09 | 顯示全部樓層
你這樣的需求,有很多發平台可以讓你使用。
至於
--
我賺時間,你們賺錢,大家一起賺,
以後,我可以從機器人方面賺很多錢,
你們也可以賺更多,
哈哈哈,
--
就我的經驗,對方過河拆橋的機率高。最終還是case by case.就好。不需要在這畫大餅。
說真的,連基本模組的價錢或是RC servo都斤斤計較的發案著,說要後面案子有多大,我心裡是一堆問號。
台灣很多案子,我評估過後大多是請對方不要找我,因為便宜的高手很多,沒有非我不可。我自己靜靜吃我的外單就好。
13#
發表於 2010-4-18 23:04:07 | 顯示全部樓層
本帖最後由 g921002 於 2010-4-18 23:07 編輯

RENESAS 這家的H8 應該有人用過吧?在日本,H8幾乎是主流。
人家怎樣推的?最快的是比賽,而且是持續的辦。
http://www.mcr.gr.jp/
http://www.mcr.gr.jp/whatmcr/about/main01.html  <--指定硬體
資料都是OPEN的,大家能做的規格性能都差不多,完全拼演算。
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