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Thema: Sensor für balancierenden 2-Rad Roboter

  1. #241
    Erfahrener Benutzer Begeisterter Techniker
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    Powerstation Test
    Hallo,

    Ich hab da noch eine Frage:
    Wieso benutzt der Bot von http://www.balbots.com 2 IR - Abstandsensoren? Das sollte doch auch mit einem möglich sein oder?

    Mit freundlichen Grüßen

  2. #242
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein
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    Wieso benutzt der Bot von http://www.balbots.com 2 IR - Abstandsensoren? Das sollte doch auch mit einem möglich sein oder?
    Bei nur einem Sensor muss man die Entfernung zum Boden messen und mit einem Sollwert vergleichen um zu ermitteln ob der Roboter schief steht.
    Wenn die Sensoren unterschiedlich auf verschiedenfarbige Untergründe reagieren, müsste man den Sensor auf den aktuellen Untergrund kalibrieren, sprich den Sollwert immer anpassen.

    Bei je einem Sensor vorne und kann man die Messwerte vergleichen. Wenn der Roboter gerade steht sollten sie unabhängig vom Untergrund gleich sein, man könnte sich also die Abstimmung auf den Untergrund sparen.
    Das ist aber nur geraten.

    Normalerweise wird IR-Licht von unterschiedlichen Farben verschieden reflektiert, manche IR-Sensoren z.B. die viel verwendeten Sharp Sensoren, reagieren aber trotzdem recht unempfindlich auf verschiedenen Farben.

    Die Sharp-Sensoren sind dafür allerdings recht langsam. In dem Fall könnte man die Messintervalle eventuell halbieren, indem man mit beiden Sensoren abwechselnd misst.

    Ob das der Grund ist warum der BallBot 2 Sensoren hat, weiss ich aber genauso wenig.

    Was mir bei meinen Experimenten mit nur einem Sensor recht häufig passiert ist, ist dass der Roboter sich förmlich auf den Boden geworfen hat, wenn er mit dem Sensor über ein Hindernis, z.B. ein Kabel oder meine Hand gekommen ist und daher plötzlich einen falschen Messwert bekommen hat.
    Dieses Problem könnte man mit 2 Sensoren ebenfalls ausschalten oder wenigstens reduzieren.
    Und auch hier weiss ich nicht, ob das der, bzw. ein Grund war dem BallBot 2 Sensoren zu verpassen.

  3. #243
    Erfahrener Benutzer Begeisterter Techniker
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    Hallo alle zusammen,

    Jetzt habe ich einen (fast) Balancierenden Roboter gebaut.

    Mit dem Sharp Sensor.

    Näheres und ein Video: https://www.roboternetz.de/phpBB2/viewtopic.php?t=14741

    Vielleicht kann mir jemand einen Tipp geben wie er besser Regelt.

    Danke

    Mit freundlichen Grüßen

  4. #244
    Super-Moderator Lebende Robotik Legende Avatar von Manf
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    Das Fahrzeug sieht wirklich gut aus und auch der Lauf wirkt sicher und leise.

    Das Schwingen sollte man noch etwas untersuchen:
    Was relativ einfach gehen könnte, wäre eine Funktion des Sensors aufzunehmen.
    Spannung über dem Winkel des Fahrzeugs.

    Einerseits soll es vermieden werden dass der Sensor in seinem Umkehrpunkt betrieben wird, anderseits nähert sich der Sensor beim Kippen nach unten dem Boden, durch den flacher werdenden Winkel ist aber nicht genau zu sehen, ob sich der Abstand zum Reflexionspunkt wirklich verkürzt.
    Manfred

  5. #245
    Erfahrener Benutzer Begeisterter Techniker
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    Hallo Manfred,

    danke für den tipp.
    Also im umkehr punkt wir er nicht betrieben, da er in der Wage 7cm vom Boden entfernt ist. In diesem bereich ist die Kurve "annähernd linear" deshalb keine Abstandberechnung. Das mit den flacher werdenden Winkel müsste ich untersuchen, ob sich dadurch eine nicht Linearität ergibt.

    Mit freundlichen Grüßen Roland

  6. #246
    Erfahrener Benutzer Begeisterter Techniker
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    Ist es irgendwie möglich, den ADC "genauer zu machen" ?
    Weil er schwankt immer so bei +/- 2Digits!
    Weiter möchte ich einen 2ten Sharp sensor anbringen, um ein Diferenzsignal zu bilden, ich weiss jedoch nicht ob das hilft.

    mfg roland

  7. #247
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    So, jetzt habe ich den Asuro zum Balancieren gebracht. Er kann nun auch ohne der helfenden Hand Männchen machen. Der erste Versuch mittels IR-Hinderniserkennung, die auf den Boden ausgerichtet wurde, ist fehl geschlagen. Die Untersuchung ergab, dass der Sensor SFH5110 zu starke Störungen hat, die ich nicht mehr ausfiltern konnte.

    Den 2. Versuch habe ich dann mit den Liniensensoren unternommen. Das hat dann funktioniert. Damit der Asuro nicht zu steil balanciert und damit die Sensoren zu weit vom Untergrund weg sind, habe ich den Akkupack mit Holzklötzchen unterlegt. So kommt zum einen die Nase nicht zu hoch und zum anderen ist der Schwerpunkt auch weiter oben, was das Balancieren erleichtert. Es musste auch die Versorgung des Liniensensors zusätzlich mit 220µF abgeblockt werden damit die Störungen der Motorsteuerung sich nicht mehr so schlimm auswirkten. Gerade beim Balancieren treten nämlich durch das ständige Wechseln von vorwärts auf rückwärts die maximalen Motorströme in kurzen Abständen auf, was die Versorgung ziemlich belastet. Mit diesen Änderungen konnte mein Asuro richtig balancieren, allerdings vorerst nur bei geringem Umgebungslicht, da die LED des bestehenden Liniensensors auf die größere Entfernung bei normaler Helligkeit nicht mehr ausreichte. Um ein Video zu machen, musste ich auch noch eine hellere LED einbauen.

    Bei den Reglern habe ich sowohl klassische Regler (PD) als auch Zustandsregler ausprobiert. Den klassischen PD-Regler musste ich noch mit einem weiteren Regler ergänzen, der die Geschwindigkeit regelt. Ohne den zusätzlichen Regler bleibt der Asuro sonst nicht stehen. Einen Geschwindigkeitssensor habe ich nicht verwendet, die Geschwindigkeit wird nur geschätzt bzw. aus der Ansteuerspannung errechnet. Das reicht aber aus, damit er nicht mehr davon läuft.

    Wie man also sehen kann, reicht ein einfacher IR-Sensor aus, um einen Bot zu balancieren. Anfangs hatte ich nicht einmal die Kennlinie liniearisiert und es war kein Unterschied zum jetzigen Stand zu sehen.

    Ein Kurzvideo ist hier zu sehen: https://www.roboternetz.de/phpBB2/dl...le&file_id=274

    Ein längeres Video ist im GMX MediaCenter hinterlegt, da sieht man noch, wie sich der Asuro sogar selbständig aufrichtet: http://service.gmx.net/mc/CSaisYFkfQ...Ec2gJX85r9ikuX
    Hinweis: Der Link für den Gastzugang zum GMX MediaCenter ist bis zum 10.1.2006 gültig. Ihr müsst dort auf "GMX MediaCenter starten" klicken, dann öffnet sich ein Fenster. Im Fenster könnt ihr dann das Video "BalanceAkt.mov" runter laden oder direkt starten. Zum Download müssen PopUp erlaubt sein.

    Gruss Waste

  8. #248
    Super-Moderator Lebende Robotik Legende Avatar von Manf
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    Prima Sache, er richtet sich selbst auf und steht mit kleinsten Korrekturen sogar nach einem Anschubsen.

    Das Board richtet sich bei dem hochgesetzten Akku nur so etwa 30° auf.

    Ich hätte nicht gedacht, dass es einmal so sicher gehen würde.
    Manfred

  9. #249
    Erfahrener Benutzer Roboter Experte
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    Bin auch überrascht von den guten Regeleigenschaften (Robustheit). Mit der ursprünglichen LED war die Aussteuerung der IR-Dioden so gering, dass der ADC bei Gleichgewicht nur einen Wert von 25 brachte und die Steilheitsänderung über +-10 Grad einen Faktor 4 hatte. Trotzdem hat er gut geregelt - schon erstaunlich.

    Außerdem ergab eine Simulation vor dem ersten geglückten Versuch, dass der Antrieb des Asuros nur etwa +-10Grad ausgleichen kann. Da hatte ich schon meine Zweifel ob das gehen kann.

    Waste

  10. #250
    Erfahrener Benutzer Fleißiges Mitglied
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    Hallo Waste,

    herzlichen Glückwunsch zum balancierenden Asuro. Klasse.

    Ich hoffe, daß Dir viele nacheifern werden.

    Der nächste Schritt wäre ein umher fahrender und balancierender Asuro. Das müßte doch über die IR - Steuerung machbar sein...
    Gruß
    Ulli

    Carpe Diem

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