- 12V Akku mit 280 Ah bauen         
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Thema: Sensor für balancierenden 2-Rad Roboter

  1. #231
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein
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    Meine Frage: Reagiert der Sharpsensor auf Farbunterschiede auch?
    Dürfte eigentlich nicht der Fall sein, da dieser Sensor soweit ich informiert bin über das Triangulationsprinzip misst.
    Guck mal ins Datenblatt. Wenn ich mich richtig erinnere sind da zwei Unterschiedliche Kurven für schwarze und weisse "Meßobjekte" aufgetragen.
    Ich könnte mir vorstellen, dass das auch der Grund ist, warum der BalBot zwei Sensoren verwendet.
    Wenn man einmal die Neigung nach vorne ind einmal nach hinten misst, müsste man die Farbabhängigkeit vom Untergrund halbwegs rausrechnen können.

  2. #232
    Gast
    Spams:
    11.11.05, 20:16
    12.11.05, 13:24
    12.11.05, 18:31
    13.11.05, 07:19
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    16.11.05, 03:25
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    26.11.05, 00:47
    27.11.05, 08:03
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    Manf

  3. #233
    Erfahrener Benutzer Roboter Experte
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    Hi ,
    ich habe ein wenig recherchiert und unter anahme das es möglich ist mit dem Sharp eine TWR zu bauen stellt sich mir trozdem folgendes Problem.

    Ich habe jetzt einen Bot mit sharp und adxl aber komme nicht zum Ergbeniss oder auch nur näher dran.

    Der equibot hat einen PID regler und ich denke es ist möglich eine Regelung zu basteln die theoretisch funktioniert aber:

    Was sind Eingangs und Ausgabe Grössen?
    Eingangsgrössen sind wahrscheinlich Schieflagewinkel, Scheiflagewinkeländerung, Kippmoment und?

    Ausgabegrössen?
    Und da hört mein Vertsändniss auf.
    Ich habe mal versucht die Räder festzuhalten und dann rauszufinden bei welcher Schräglage welche Motorleistung nötig ist um den Robo schräg zu halten oder wieder aufzurichetn aber das hat auch nicht geklappt.

    Ich denke dass, wenn Ich da keine neuen Erkenntnisse auftuen kann, ich das Projekt wieder einmotten werde.

    mfg

    Involut

  4. #234
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein
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    Ausgabegrössen?
    Eigentlich hast du doch erst mal nur eine Grösse mit der du reagieren kannst, und zwar deine Motorspannung.
    Und da hört mein Vertsändniss auf.
    Ich habe mal versucht die Räder festzuhalten und dann rauszufinden bei welcher Schräglage welche Motorleistung nötig ist um den Robo schräg zu halten oder wieder aufzurichetn aber das hat auch nicht geklappt.
    Sehr präzise und hilfreiche Tipps kann ich dir leider nicht geben - ich habe es bisher ja selber nicht geschafft.

    Dass du von "Motorleistung" und "aufrichten" schreibst, hört sich für mich aber an, als würdest du dir vielleicht ein etwas falsches Bild machen.

    Du kannst den Roboter nicht einfach mit Motorkraft wieder aufrichten.
    Das würde nur funktionieren, wenn du die Räder am Boden festklebst.
    Beim ruckartigen anfahren und abbremsen der Motoren wird zwar ein Moment auf den Roboter übertragen, den würde ich aber eher als Störgrösse betrachten und nicht als die Regelgrösse.

    Es gibt einen Punkt bei dem dein Roboter im Gleichgewicht ist, und zwar wenn sein Schwerpukt genau über der Achse zwischen den beiden Rädern ist.
    Da das ein labiles Gleichgwicht ist, bleibt der Roboter da nicht, sondern er kippt. Beim kippen verschiebt sich der Schwerpunkt vor oder hinter die Achse. Also muss der Roboter mit der Achse wieder unter den Schwerpunkt fahren. Dabei muss er schneller fahren, als sich der Schwerpunkt aufgrund der Massenträgheit von der Achse weg bewegt.
    Dass die Achse ganz genau unter dem Schwerpunkt zum Stehen kommt wird nicht funktionieren, also sollte der Roboter lieber ein Stückchen zu weit fahren, damit er dann in die entgegengesetzte Richtung kippt.
    Dann geht das selbe Spiel in die andere Richtung los.

    Theoretisch müsste dafür schon eine 2-Punkt Regelung ausreichen. Wenn das Ganze schnell genug geht, klappt es ja offensichtlich auch, wie man an Waste's Asuro sieht.

    Ein Problem bei meinem Fahrgestell - ich vermute das trifft auch bei deinem zu - ist, dass es ziemlich schwer ist. Daher verwende ich RB35 Motoren mit einer relativ hohen Untersetzung. Die reagieren nicht so schnell wie der Asuro von Waste. Ausserdem habe ich wesentlich grössere und breitere Reifen. Dadurch dürfte der Moment der auf den Roboter übertragen wird bevor die Räder überhaupt losdrehen (das was ich oben als Störgrösse bezeichnet habe) grösser sein als bei Waste's Asuro.
    Die Sharps messen auch nicht so besonders schnell.
    Um das alles zu kompensieren, braucht man dann vermutlich eine PID Regelung.

    Wenn du da mit Mathematik rangehen willst, must du erst mal die Massenträgheit deines Fahrgestells berechnen, damit du weisst wie schnell er kippt.
    Über den Neigungswinkel kannst du errechnen wie weit er fahren muss um wieder unter den Schwerpunkt zu kommen. Über die Trägheit kannst du berechnen wie schnell das gehen muss.
    Ein paar Radencoder würden sicherlich auch helfen zu bestimmen wie weit das Fahrgestell schon gefahren ist ......

    Da ich keine Radencoder habe und Mathematik nie mein Lieblingsfach war, habe ich immer noch die Hoffnung es klappt auch mit ein paar Schätzungen und viel Try&Error.

    Wenn du vorne und hinten eine Stütze an deinen Roboter montierst, kannst du dich ein bischen rantatsten, wieviel Spannung du geben musst, damit Roboter von einer Seite auf die andere rüberkippt und wie weit er dabei fährt.
    Ausserdem kannst du testen, wieviel Spannung du geben musst, damit die Räder sich überhaupt bewegen.
    Weiterhin kannst du mal ausprobieren, wie schnell dein Motor unter Belastung überhaupt auf Spannungsänderungen reagiert.
    Wenn du dein Fahrgestell mal an den Rädern baumeln lässt, kannst du abschätzen wie lange er pro Schwingung braucht und wieviele Messwerte du in der Zeit überhaupt bekommen kannst.

    Ob das reicht um jemals eine vernünfige Regelung hinzubekommen weiss ich nicht. Auf jeden Fall sollte es aber die möglichen Parameter beim Try&Error Verfahren etwas einschränken.

  5. #235
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    Zitat Zitat von recycle
    Wenn ich mich richtig erinnere sind da zwei Unterschiedliche Kurven für schwarze und weisse "Meßobjekte" aufgetragen.
    Also soweit ich das Diagramm Fig4 interpretieren kann fällt der Farbunterschied (Reflectivity) erst bei 16cm abstand minimal ins gewicht. Wobei der Abstand bei meinem Bot nie größer als 16cm sein wird.

    Mit freundlichen Grüßen

  6. #236
    Erfahrener Benutzer Begeisterter Techniker
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    Hallo,
    ist jetzt vielleicht etwas off Topic aber trotzdem,

    ich habe vor 2 Jahren einmal so eine Schwebende Kugel gebaut, hat auch bestens funktioniert, jedoch habe ich den PD Regler Analog (mit OPs) realisiert.
    Heute habe ich mir gedacht ich schließe diese Kugel an den Mega8 an und versuche sie über die PID Software (von meinem Bot etwas abgeändert) zu regeln.
    Und siehe da, nach ein paar wenigen Parameter Einstellungen Schwebt die Kugel Digital \/

    Mit freundlichen Grüßen

  7. #237
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein
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    @locked
    Also soweit ich das Diagramm Fig4 interpretieren kann fällt der Farbunterschied (Reflectivity) erst bei 16cm abstand minimal ins gewicht. Wobei der Abstand bei meinem Bot nie größer als 16cm sein wird.
    Hört sich doch gut an.
    Davon abgesehen, würde es mir sowieso erst mal reichen die Regelung so hinzubekommen, dass der Roboter auf einer farblich einheitlichen glatten Oberfläche balanciert.

    Wenn das erst mal geschafft ist, kann man den Schwierigkeitsgrad immer noch auf unterschiedliche Oberflächen erweitern.

    ich habe vor 2 Jahren einmal so eine Schwebende Kugel gebaut, hat auch bestens funktioniert, jedoch habe ich den PD Regler Analog (mit OPs) realisiert.
    Heute habe ich mir gedacht ich schließe diese Kugel an den Mega8 an und versuche sie über die PID Software (von meinem Bot etwas abgeändert) zu regeln.
    Bei einem balancierenden Roboter fände ich auch den umgekehrten Weg recht interessant.
    Aber eins nach dem anderen, hauptsache er balanciert überhaupt erst mal

  8. #238
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    Ein balancierender Bot ist von der Thematik her schon ziemlich kompliziert, das mußte ich jetzt auch feststellen, nachdem ich mich auch damit befasst habe.

    Grundsätzlich reicht ein PID- oder PD-Regler aus, um eine inverses Pendel (balancierenden Bot) zu stabilisieren. Aber in der Praxis hat das einen Haken. Da ein PID-Regler ein SISO-Sytem (single Input single Output) ist, kann er nur eine Regelgröße überwachen und eine Stellgröße ausgeben. Beim inversen Pendel ist die Regelgröße der Winkel, der so geregelt wird, dass das Pendel aufrecht stehen bleibt. Dabei kann sich aber eine beliebige konstante Geschwindigkeit des Bots einstellen. Um auch noch die Geschwindigkeit oder die Position mit zu berücksichtigen braucht es eine Mehrgrößenregelung. Das kann z.B. ein Zustandsregler (ist sehr kompliziert). Erschwerend kommt noch hinzu, dass ein Neigungssensor wahrscheinlich immer einen kleinen Offset hat. Die PID-Regelung wird den Bot genau auf den Offset (=Neigung) regeln. Um die Neigung stabil zu halten, bedarf es einer konstanten Beschleunigung, d.h. in der Praxis wird der Bot nach dem Einschwingen in eine Richtung solange beschleunigen, bis er nicht mehr kann und umfällt.

    Ich habe meinen Asuro (mit Abstandssensor zum Boden ausgerichtet) nur in einer Mulde ins Gleichgewicht gebracht. Da kann er sich dann an den richtigen Abstand hin regeln. Auf einer ebenen Fläche klappt es bei mir auch noch nicht. Ich muss also auch noch eine 2. Regelgröße ins Spiel bringen. Da bin ich auch erst durch die Versuche darauf gekommen.

    Waste

  9. #239
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    Das mit dem Finden der senkrechten Stellung stelle ich mir so vor:
    Die Sensorwerte für die ausbalancierte Stellung sind zunächst nicht bekannt und werden nach bester Schätzung angenommen. Das Fahrzeug regelt auf diese Stellung, muss sich dabei aber bewegen. Diese Bewegung wird gemessen und gemittelt und der Sollwert der senkrechten Stellung wird dadurch korrigiert.
    Auf diese Weise sollte es möglich sein, auf ebenen und auch auf leicht schrägem Untergrund zum im Mittel zum Stehen zu kommen oder im nächsten Schritt, sich mit einer vorgegebenen mittleren Geschwindigkeit zu bewegen.
    Manfred

  10. #240
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    Ja, so ähnlich habe ich es vor. Leider kann ich die Odometrie vom Asuro dazu nicht verwenden, da man damit nicht herausfindet ob es vorwärts oder rückwärts geht. Ich will deshalb auf einen sogenannten Beobachter (virtuellen Sensor) zurückgreifen.

    Außerdem habe ich noch andere Baustellen zu bearbeiten. Z.B. arbeitet der Abstandssensor nur digital. Da muss ich mir noch was überlegen. Die Empfindlichkeit (Entfernung) kann ich senderseitig zwar mittels Pulsbreite einstellen, aber bei der geringen Entfernung ist die Auflösung zu grob. Da will ich noch eine gebrochene (fractional) Einstellung testen. Da ist schon eine gehörige Portion an Kreativität gefragt, um mit den Gegebenheiten des Asuros zurecht zu kommen. Klar, ich könnte einen anderen Sensor einsetzen, aber vorerst will ich es so probieren.

    Waste

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