Sensor für balancierenden 2-Rad Roboter

[UlliC]

Meines erachtens bräuchte man auch nur darauf achten, dass der Robo , am oberen Punkt, auf keine Seite beschleunigt "
Man braucht also nicht wissen, wie viele Grad das jetzt abweicht..

Hallo Roberto,

das würde möglicherweise funktionieren, wenn du auf einer Stelle balancierst.
Wenn der Robbi aber umherfahren soll, muß er in eine Richtung beschleunigen....
Also ist es besser den Neigungswinkel in Relation zum (konstanten) Gravitationsfeld zu messen.

Nullstellung
Beim manntragenden Fahrzeug gibt der Fahrer diese vor. Ob die Nullstellung bei + oder - 3° liegt merkt er nicht.
Beim Robbi muß man es von außen mit einer Fernbedienung o.ä einstellen, oder man überlegt sich einen Algorithmus der die Nullstellung festlegt....

[Manf]

So wie sich das in einem einfachen Algrorihmus mit Neigungswinkel und gefahrenem Weg als Messgrößen zeigt, ist die Nullstelle der Neigung im Mittel dann erreicht, wenn der Roboter beim Balancieren im Mittel zum Ausgangspunkt zurückkehrt. ( Ist ja auch klar.)

Umgekehrt kann man zum Verändern des Ortes (zum Fahren einer Strecke) den Sollwert für die Neigung vorübergehend verstellen. Das ist die gleiche Betrachtung wie oben.

Die Folgerung ist, daß der Sollwinkel nicht absolut bestimmt werden muß, er ergibt sich aus der Wegmessung beim Regelvorgang.
Manfred

[UlliC]

Hallo Manfred

So wie sich das in einem einfachen Algrorihmus mit Neigungswinkel und gefahrenem Weg als Messgrößen zeigt, ist die Nullstelle der Neigung im Mittel dann erreicht, wenn der Roboter beim Balancieren im Mittel zum Ausgangspunkt zurückkehrt. ( Ist ja auch klar.)

Richtig

Umgekehrt kann man zum Verändern des Ortes (zum Fahren einer Strecke) den Sollwert für die Neigung vorübergehend verstellen. Das ist die gleiche Betrachtung wie oben.

Vorsicht:
Welche Neigung stellt sich am Ende der Strecke ein und welche Neigung muß man einstellen, wenn man längere Strecken fahren will ?
Was geschieht wenn man die Rückkopplung des Weges auftrennt ?

[Manf]

Gemeint war die Bemerkung erst einmal in Richtung Nullposition der Neigung. Die ergibt sich genauer aus den zweifachen Integral der Beschleunigung also dem Weg.

Bei längeren Strecken muss man auf den Sollwert der mittleren Geschwindigkeit achten, am Ende des Weges ist auf die mittlere Position zu regeln.

Die Rückkopplung zu Weg und Geschwindigkeit auftrennen heißt ungefähr sich treiben lassen und im engeren Sinne "chaotisch" wegdiffundieren.
Manfred

[Roberto]

Habe mir das nochmal überlegt und das dürfte mit der Idee doch nicht so einfach sein, weil beim Aufrichten beschleunigt ja der Sensor auch.

Also, kann ich das Beschleunigen bei Aufrichten nicht unterscheiden vom Beschleunigen, beim kippen

[recycle]

Habe da gehört, dass man die Beschleunigungssensoren da als Muster bekommt.. !

Dazu gibt es einen eigenen Thead: https://www.roboternetz.de/phpBB2/viewtopic.php?t=8573
Dass und wie man an Samples vom Hersteller kommt wurde aber auch in älteren Thread schon berichtet. Kannst ja mal über die Forensuchfunktion nach "Beschleunigungssensoren" und "ADXL" suchen.

Es soll ja auch welche geben, mit Analogausgang...
Wären die nicht besser ?

Bei den ADXL-Sensoren von denen wir hier reden kann man die Beschleunigung über einen PIN direkt als analoge Spannung auslesen und über einen anderen Pin als Pulsbreite eines PWM Signals.
Als 3. Variante kann man das PWM Signal auch selber über ein RC-Glied in eine analoge Spannung umwandeln.
Weitere Infos dazu findest du im Datenblatt irgendwo auf www.analog-devices.com.

[recycle]

Mit einer Zweipunktregelung kann man überhaupt nicht mehr erwarten.
Probiere es doch mal mit einem P-Regler.

Ich habe jetzt mal ein bischen in Richtung P-Regler rumprobiert.
Das Ergebnis war bisher zwar noch lange nicht befriedigend, aber gleich beim ersten Versuch um Klassen besser als mit der Zweipunktregelung.

[Manf]

Das Ergebnis war ... gleich beim ersten Versuch um Klassen besser

Ich bin sehr an weiteren Versuchsergebnissen interessiert. Ich habe auch fest vor, vom Asuro noch ein paar Daten aufzunehmen.
Manfred

[GorDiin]

Ich hab mir jetzt nicht alles durchgelesen, aber ganz zu anfang des threads war ja auch mal die idee mit magnetsensoren. und wenn jetzt auch der wusch danach ist, den aufbau möglichst unabhängig von mechanischen bauteilen zu machen wäre das ja eigentlich perfekt. alle Sensoren die die beschleunigung, neigung bzw. den winkel zu horizontalen messen, haben ja wie schon besprochen das problem nicht zwischen beschleunigung nach vorn und der gravitation zu unterscheiden. außerdem kommt dazu, daß sie immer träge sind, und dieser effekt sich genau dem zu messenden entgegengesetzt. ich weiß jetzt nicht, ob da ein denkfehler drin ist, oder ob das hier schonmal durchgedacht worden ist, aber wenn man zB einen schlauch mit wasser und helligkeits oder drucksensoren, oder ein paar quecksilberschalter benutzt, dann bleibt die träge flüssigkeit beim nach-vorn-kippen von der sensoreinheit aus gesehen zunächst noch in der normallage, bzw. die ganze messaparatur bewegt sich nach vorn, aber die flüssigkeit bleibt "gerade". dies wäre gleich der situation des "nach-hinten-kippens". die reaktion des roboters wäre ein genau falsches entgegensteuern, das kippen wird verstärkt.
ist das kippen doch aufgehalten, der roboter wider in nomallage, schwappt die flüssigkeit noch einmal nach vorn, der sensor "denkt" wieder: achtung entgegensteuern!, obwohl der roboter ausbalanciert ist. irgendwie also alles nicht ganz so klasse. diese sensoreinheiten würden sich zur neigungsbestimmung eignen, würde sich der ganze roboter nicht bewegen, oder nur zur neigungsänderung gesehen sehr langsam.
Nun zu den magnetsensoren: eine nicht veränedrliche richtgröße hier ist das mangetfeld der erde. mit der messung dieser größe könnte zwar mit ein wenig rechenaufwand, den der roboter fährt ja nicht nur in nord-süd richtung, einwandfrei die neigung zur horizontalen bestimmt werden.
die frage, ob die motoreinheit die so gewonnenen daten auch umsetzten kann, und der roboter nicht umkippt ist aber eine andere.
gruß

[UlliC]

Nun zu den magnetsensoren: eine nicht veränedrliche richtgröße hier ist das mangetfeld der erde. mit der messung dieser größe könnte zwar mit ein wenig rechenaufwand, den der roboter fährt ja nicht nur in nord-süd richtung, einwandfrei die neigung zur horizontalen bestimmt werden

Das Problem ist nicht der Rechenaufwand sondern die Erfassung der Winkelabweichung von der Nord-Süd Richtung. Jeder Fehler bei dieser Messung würde sich als Neigungswinkelfehler auswirken. Weiterhin kann das Magnetfeld in Gebäuden und überall dort wo es elektromagnetische Störfelder gibt, stark verzerrt sein.