Sensor für balancierenden 2-Rad Roboter

[recycle]

Die Abtastfrequenz sollte etwa 5 bis 10 * 1/T sein.

Danke. Ohne diesen Hinweis hätte ich jetzt sicher erst mal lange in die faslche Richtung rumprobiert.
Bei meiner Probiererei ist bisher rausgekommen, dass das Ding sich besser verhält, wenn ich mit der Abtastrate ziemlich weit runter und stattdessen mit dem Verstärkungsfaktor hochgehe.

Bei einer relativ hohen Abtastrate fängt das Ding regelrecht an zu flattern. Deswegen bin ich mit der Abtastrate runter und mit dem Verstärkungsfaktor rauf gegangen, was mich nach deiner Info dann aber wohl auch nicht zum Ziel führen kann.

Ich vermute mal mein Sensor sitzt doch ziemlich ungünstig und die Pendelbewegung selbst hat einen zu grossen Einfluss auf die Messung.
Statisch machen die Messwerte zwar einen recht guten Eindruck, ich habe mir aber noch ncht angesehen, was der Sensor in Bewegung so ausgibt.

Ich werde die Abtastrate mal nach deiner Formel einstellen und dann mal versuchen, ob ich die Messwerte während der Bewegung über die serielle ausgeben oder irgendwie anders mitloggen kann.

Leider ist mir gerade auch noch ein weiteres Problem aufgefallen.
Obwohl ich seitdem nichts mehr angepackt habe, verhält sich die Regelung heute ganz anders als vor ein paar Tagen.
Das kann eigentlich nur daran liegen, dass die Akkuspannung wegen der Selbstentladung runtergegangen ist.
Versorgst du die Motoren bei deinem Roboter über einen Spannungsregler?
Die Akkus einfach ständig nachladen ist bei meinen NiCd Akkus auf Dauer nicht so toll.

[UlliC]

Das kann eigentlich nur daran liegen, dass die Akkuspannung wegen der Selbstentladung runtergegangen ist.
Versorgst du die Motoren bei deinem Roboter über einen Spannungsregler?
Die Akkus einfach ständig nachladen ist bei meinen NiCd Akkus auf Dauer nicht so toll.

Hi recycle,

das Problem habe ich natürlich auch bei meinem UCBalBot.
Gelöst habe ich das Problem
a) mit Netzgerät und Kabel (für längere Programmiersitzungen),
b) durch Messung der Batteriespannung und daraus folgender adaptiven Verstärkungsanpassung. (Bringt aber auch nichts bei fast leerer Batterie )
Vlt solltest du mal ein Gyro und/oder ein PSD probieren.

[recycle]

Hi UlliC

a) mit Netzgerät und Kabel (für längere Programmiersitzungen),

Die Option ergibt sich wohl erst in fortgeschrittenem Stadium. So viel Auslauf wie mein Gestell bisher beim testen noch braucht, wäre das Kabel vom Netzgerät noch etwas arg hinderlich.
Der Controller hängt natürlich an einem Regler, d.h. bei Trockenübungen mit den Rädern in der Luft habe ich keine Probleme und für richtig lange Programmiersitzungen am Stück fehlt mir eh die Zeit.

b) durch Messung der Batteriespannung und daraus folgender adaptiven Verstärkungsanpassung.

Umpf, noch ein Verstärkungsfaktor den ich mangels Drehgeber durch ausprobieren ermitteln müsste

(Bringt aber auch nichts bei fast leerer Batterie )

Cool, endlich mal was, was ich auch alleine gewusst hätte

Ich verwende zur Spannungsversorgung zwei in Reihe geschaltete Modellbau Akkupacks und die entladen sich von alleine offensichtlich fast genauso stark wie wenn ich meine Schaltung eingeschaltet lasse. Die Akkus sind aber auch wenn die Spannung deutlich runtergegangen ist noch lange nicht leer und liefern genug Strom. Nur mein mühsam ausprobierter Verstärkungsfaktor stimmt dann halt nicht mehr.
Ich werde wohl bei Gelegenheit mal einen Spannungsregler dahinterklemmen.

Vlt solltest du mal ein Gyro und/oder ein PSD probieren.

Der Gyro liegt hier schon ein paar Wochen rum und wartet quasi drauf.
Aber die meisten Probleme die ich bisher hatte - keine Ahnung, zu niedrige Motorspannung, Spannungsschwankungen usw. - kann der ja auch nicht lösen.
Mein Ziel ist eine Regelung mit ADXL + Gyro, aber dafür muss ich ja auch aus dem ADXL halbwegs brauchbare Ergebnisse rausholen. Das erscheint mir einfacher, wenn ich den Gyro erst mal weglasse.
Ob mein billiger Gyro überhaupt was taugt ist dann noch die nächste Frage.

[UlliC]

@recycle

Ich verwende zur Spannungsversorgung zwei in Reihe geschaltete Modellbau Akkupacks und die entladen sich von alleine offensichtlich fast genauso stark wie wenn ich meine Schaltung eingeschaltet lasse. Die Akkus sind aber auch wenn die Spannung deutlich runtergegangen ist noch lange nicht leer und liefern genug Strom. Nur mein mühsam ausprobierter Verstärkungsfaktor stimmt dann halt nicht mehr.

Hast du die Spannung mal nachgemessen ? Offensichtlich sind die Akkus defekt oder sie haben einen zu großen Innenwiderstand, so daß die Spannung bei Stromentnahme zu stark zusammenbricht. Möglicherweise von 14V auf 8V ?

Mein Vorschlag mit dem GP2d120 von Sharp war eigentlich ernst gemeint. Auf ebenen Böden umgehst du das Problem der Störungen, die sich der ADXL zwangsläufig einfängt. Wenn die Regelung mit dem PSD (und einem
Gyro) erst mal stabil läuft, kann man auf den ADXL umschalten.

Ich würde den Gyro auch viel früher einbauen, da er die Schwingungen doch beachtlich dämpft. Das kann man leicht ausprobieren, indem man nur das Gyrosignal im Regler verwendet und den Robbi aus der Ruhelage nach vorne kippt. Bei richtigem Regelsinn spürt man einen Widerstand des Robbis gegen diese Bewegung.

Was für einen Gyro hast du ?

[recycle]

Hast du die Spannung mal nachgemessen ? Offensichtlich sind die Akkus defekt oder sie haben einen zu großen Innenwiderstand, so daß die Spannung bei Stromentnahme zu stark zusammenbricht. Möglicherweise von 14V auf 8V ?

Die Akkus sind schon in Ordnung. Die Spannung bricht ja nicht zusammen, wenn ich Strom entnehme, die Dinger entladen sich einfach nur sehr stark, wenn ich sie ein paar Tage liegen lasse.
Das ist bei den Modellbau-Akkuspacks die ich verwende aber normal.
Ich habe 2 davon in Reihe geschaltet, wenn die frisch aufgeladen sind, haben sie knapp 15,6V, nachdem der Robby 3 Tage rumstand waren es nur noch 13,6. Bei meinem Verstärkungsfaktor macht das den Unterschied zwischen "wild hin- und her hüpfen" und "gemütlich in Schräglage spazierenfahren" aus.
Aber einen Spannungsregler einzubauen sollte ja nicht das Problem sein. Ein paar LM317 habe ich schon in der Grabbelkiste gefunden.

Mein Vorschlag mit dem GP2d120 von Sharp war eigentlich ernst gemeint.

Das wollte ich auch ganz sicher nicht anzweifeln, hatte es nur nicht so verstanden, dass es mit einem Sharp einfacher sein soll als mit dem ADXL. Aber was den Messfehler durch das Pendeln angeht, hätte ich da eigentlich auch von alleine drauf kommen können.

Vor meinen Experimenten mit dem ADXL habe ich schon mit einem anderen wesentlich kleineren Fahrgestell und nem GP2D12 rumexperimentiert. Nachdem ich alles zusammengebastelt hatte, hatte ich vom Sensor her auch ganz gute Messergebnisse nur leider keine Zeit viel herumzuexperimentieren. Als ich dann Wochen später weitermachen wollte, kam nur noch Unsinn vom Sensor an und da das Fahrgestell eh nicht viel taugte, habe ich das neue mit dem ADXL gebastelt.

Wenn die Regelung mit dem PSD (und einem
Gyro) erst mal stabil läuft, kann man auf den ADXL umschalten.

Sobald ich Zeit habe den Spannungsregler aufzulöten, mache ich Stecker für den Sharp und den Gyro mit drauf. Umschalten sollte dann ja nur noch Software sein.
Dann könnte ich sogar mal die Messwerte von Sharp und ADXL vergleichen, das hilft bestimmt zu verstehen, was mein ADXL überhaupt so von sich gibt.

Was für einen Gyro hast du ?

Das Sonderangebot von Conrad: MINI GYRO Artikel-Nr.: 235130

Hab ihn zum Ausprobieren mal zwischen RC-Empfänger und Servo gehängt, da konnte ich am Servo sehr gut erkennnen, wie der Gyro gegensteuert, wenn man ihn kippt.
Mehr habe ich damit aber noch nicht gemacht, und erst recht nicht drüber nachgedacht, wie ich den überhaupt in meine Regelung integrieren muss.
Schön wäre natürlich, wenn ich da den RC-Empfänger am Gyro hängenlassen könnte und den Roboter dann irgendwann auch über RC steuern könnte.

HIER übrigens mal ein Clip, der zeigt, was ich weiter oben mit "wild hin- und her hüpfen" meinte. (besser ohne Ton ansehen, sonst bekomme ich noch Ärger wegen Misshandlung von Elektromotoren )

Dass das Ding nicht ganz umkippt liegt natürlich nur an der Stütze die man unten erkennen kann.
Nachdem er unser Bügelbrett entdeckt hat, hat er aber offensichtlich Frühjahrsgefühle entwickelt und hatte plötzlich gar keine Lust mehr das Balancieren zu üben
Siehe HIER

[Manf]

Zuerst vielen Dank für die Filme 91 und 93 ich habe sie geladen und ein paar mal angesehen. Das mit dem Bügelbrett interprätiere ich so, dass der Roboter sich im Hause nützlich machen will.

Ich habe bei dem Roboter gar nicht erkannt, auf welcher Höhe der Sensor montiert ist. Für weitere Studien könnte neben dem Stabilisieren der Motorspannung (und damit der Beschleunigung) auch eine Höhenverstellung des Sensors ausprobiert werden.

Beim Sharp Sensor wird man im Abstand die Stelle mit dem Maximum vermeiden müssen. Die Steilheit ist ja im Nahbereich größer als für größere Entfernungen und die Länge des Auslegers geht auch in die Kennlinie der Spannung in Abhängigkeit vom Winkel ein. Hast Du Dir schon eine Position überlegt?

Wenn es mit dem Kippen zu schnell geht denke auch an den Besen und den Fächer.

Manfred

[UlliC]

Hi recycle,

das sieht wirklich gut aus. Ich denke du bist kurz davor den Robbi zum Balancieren zu bekommen.

Schön wäre natürlich, wenn ich da den RC-Empfänger am Gyro hängenlassen könnte und den Roboter dann irgendwann auch über RC steuern könnte.

Das geht natürlich auch. Die Auswertung der Pulsbreite von 1,5ms +- 0,5ms dürfte ja keine Schwierigkeiten bereiten. Soweit ich weiß, bietet der Bascom Compiler einen Pulsein Befehl o.ä.

[recycle]

@Manf

Das mit dem Bügelbrett interprätiere ich so, dass der Roboter sich im Hause nützlich machen will.

Frühlingsgefühle lass ich ihm ja durchgehen, aber sollte er sich tatsächlich für Bügeln und ähnliche Tätigkeiten im Haushalt interessieren, werde ich ihm wohl mal gründlich den Speicher fläshen müssen

Ich habe bei dem Roboter gar nicht erkannt, auf welcher Höhe der Sensor montiert ist. Für weitere Studien könnte neben dem Stabilisieren der Motorspannung (und damit der Beschleunigung) auch eine Höhenverstellung des Sensors ausprobiert werden.

Die Position des Sensors ist ein Kompromiss aus "möglichst auf Höhe der Achse" und "da wo gerade Platz ist". (siehe roter Kreis)
Als ich den Sensor angebracht habe, hatte das Gestell noch eine Etage weniger. An der elegenaten Befestigung mit Kreppband und dem Holzbrett als Isolierung erkennt man hoffentlich, dass das noch ein Provisorium sein soll.
Den Sensor habe ich auf eine kleine Platine mit Stiftleisten geklebt und die dann auf eine grössere Platine aufgesteckt. Auf die grössere Platine habe ich dann Widerstand, Kondensatoren und mehrere Stifte zum Abgreifen der Messwerte, anlegen der Spannung usw. aufgelötet um einfach erst mal herauszufinden, ob ich aus dem ADXL überhaupt was rausbekomme.
Da das überraschenderweise gleich auf Anhieb funktionierte, habe ich nach dem Motto "never touch a running system" gleich die ganze Platine mit Kreppband an das Fahrgestell geklebt.
Die ganze untere Platine ist nur ADXL und Befestigung. Wenn ich mal wieder etwas Zeit habe, kriege ich das bestimmt auch etwas kleiner hin und dann wollte ich sowieso mal ausprobieren, wo die günstigste Position für den Sensor ist.

Beim Sharp Sensor wird man im Abstand die Stelle mit dem Maximum vermeiden müssen. Die Steilheit ist ja im Nahbereich größer als für größere Entfernungen

Welche Steilheit meinst du? Wenn der Sensor parallel zum Fahrgestell misst, sollte die Höhe des Sensors auf den Winkel mit dem der Lichtstrahl auf dem Boden auftrifft keine Rolle spielen.
Meinst du die Steilheit der Kurve im Datenblatt des Sensors? Habe das Datenblatt irgendwo verkramt und im Moment keine Ahnung mehr wie die Kurve aussieht.

Das könnte aber erklären, warum bei meinen kurzen Experimenten mit dem Sharp und dem vorherigen Fahrgestell statt der anfangs brauchbaren Messwerte nachher nur noch Müll rauskam.
Da habe ich irgendwann als das Ding mal zerlegt war den Sensor weiter unten angebracht, ungefähr in den Bereich, wo die Auflösung laut Kurve im Datenblatt am höchsten ist.

und die Länge des Auslegers geht auch in die Kennlinie der Spannung in Abhängigkeit vom Winkel ein.

Bei der vorherigen Konstruktion war der Ausleger knapp 10 cm lang. Sehr viel länger möchte ich den jetzt auch nicht machen, sonst wird er nach der nächsten Begegnung mit dem Bügelbrett auch noch vor lauter Liebe blind

Hast Du Dir schon eine Position überlegt?

Oberflächlich. Wie so oft, habe ich dabei aber erst mal nur drüber nachgedacht, wie und wo ich den Sensor am einfachsten festbekomme und nicht wo er die besten Ergebnisse liefert.
Da ich den Sensor mit Lochblech befestigen werde, ist er aber schnell von einer Etage auf die nächste ummontiert und lässt sich auch noch ein paar cm rauf und runterbiegen.
Nach deinem Hinweis such vorher aber auch noch mal nach dem Datenblatt. Vielleicht sehe ich dann ja was du mit "Maximum meiden" meinst.

Wenn irgendwie möglich soll der Sharp aber auch nur eine Hilfestellung beim entwickeln der Regelung sein.
In der gesamten Wohnung einheitlichen Boden zu verlegen wäre ne Menge Arbeit von der Sorte die ich nicht zu meinen Hobbys zähle

Wenn es mit dem Kippen zu schnell geht denke auch an den Besen und den Fächer.

Wenn Spannungsregler, Sharp und Gyro nicht weiterhelfen mach ich das ganz sicher.

[recycle]

@UlliC

Das geht natürlich auch. Die Auswertung der Pulsbreite von 1,5ms +- 0,5ms dürfte ja keine Schwierigkeiten bereiten.

Wenn ich den Gyro wie eigentlich vorgesehen an dem RC-Empfänger betreibe, kommt da eine Kombination aus Steuersignal und Korrektursignal des Gyros raus. Ich kann mir noch nicht so richtig vorstellen wie ich da Drift und Messfehler des Gyros von Steuersignalen des RC-Empfängers trenne. HAbe aber auch noch nicht so intensiv drüber nachgedacht. Vielleicht sehe ich Probleme die gar keine sind. Zur Not kann ich natürlich auch beide Signale einzeln messen und dann in der Software kombinieren.

Soweit ich weiß, bietet der Bascom Compiler einen Pulsein Befehl o.ä.

Das könnte noch ein Problem werden. Den ADXL lese ich mit dem Pulsein Befehl aus. Der Pulsein Befehl hat aber "nur" eine Auflösung von 10µS
Bei den 10ms Pulsweite vom ADXL Signal reicht das halbwegs.
Für das Signal des RC-Empfängers müsste es auch noch reichen, die manuelle Steuerung muss ja nicht so feinfühlig sein.
Aber das maximale Gyrosignal muss ja eigentlich noch unterhalb der Pulsweite des RC-Signals liegen.

Wenn +-90 Grad beim Gyro 1,5ms +- 0,5ms entsprechen reicht die Auflösung von 10µS vermutlich nicht mehr.

Aber erst mal muss ich Spannungsregler, Sharp und Gyro anschliessen, dann sehe ich ja was ich für Signale bekomme.

[Manf]

Hier ist gerade ein schönes Bild von der Sharp Messkurve mit dem Maximum (aus dem Datenblatt). Unter 10cm sollte man danach nicht gehen und auch von dem Maximum dort ein bisschen Sicherheitsabstand halten. Ab 15cm sieht sie hier gut aus, und bis 40cm ist sie sicher steil genug.
Es gibt, denke ich, auch einen Bereich so um 5 cm in dem sie sicher ansteigt, der müsste aber individuell überprüft werden.
Manfred

http://www.mrrobot.com/freedocumentation/gp2d12.pdf
https://www.roboternetz.de/phpBB2/ze...?p=50050#50050
Bild hier