Sensor für balancierenden 2-Rad Roboter

[muraad]

Ja der Kreisel von Conrad ist ein Piezo Kreise. Selbst verwendet hab ich ihn noch nicht. Ich interresiere mich nur zu Zeit auch für Kreisel/Stabilisation/Gleichgewicht.
Laut Datenblatt:
Gewicht: 14g
Stromverbrauch. 35mA
Versorgunsspannung: 3,3V -7V
Über Empfindlichkeit steht im Datenballt nur das man sie über ein Potentiometer einstellen kann, aber nichts genaues.
Funktion:
" Der Kreisel erkennt jede Bewegung um die Kreiselachse und erzeugt eine dieser Bewegung entgegengesetzte Servostellung"
Einbau:
" Der Kreisel muss so eingebaut werden, das die Kreiselachse (Rotationsebene) und die gewünschte zu stabilisierende Achse des Modells identlisch ist."
Gruß Muraad

[ulli503]

Hallo Leute,

ich habe Weihnachten 2003 einen balancierenden Roboter gebaut.
Der Robbi ist etwa 100*150 mm in der Grundfläche und ca 150mm hoch.
Das Gewicht beträgt mit 8 Zellen NiCad etwa 1200g.
Als Antrieb setze ich 2 Faulhaber 2230 mit Getriebe 9:1 und Inkrementalgeber ein. Der Robbi kann über eine Infrarotfernbedienung gesteuert, balancierend umherfahren, auf der Stelle drehen usw.
Die Sensorik bestand am Anfang aus
-einem GP2D02 von Sharp für den Neigungswinkel
-einem Gyro ADXRS300 für die Winkelgeschwindigkeit
und den Inkrementalgebern für die Fahrgeschwindigkeit.
Damit ist eine stabile Zustandsregelung auf ebenen Böden möglich.
Besser ist es, statt des PSD Sensors einen Beschleunigungssensor für die Winkelerfassung einzusetzen. Aktuell benutze ich einen ADXL 311, das ist die preiswerte Ausführung des ADXL202E.
Damit klappt die Regelung wunderbar. Man muß allerdings bei der Auswertung von Gyro und Beschleunigungssensor einen sog. Komplementärfilter einsetzen.
Bei Interesse kann ich gerne weitere Infos zur Verfügung stellen.

Gruß
Ulli aus Essenrode bei Braunschweig

[Alter Knacker]

@manf:

kenne mich da ja nicht so aus, aber du hast dir den link scheinbar sehr genau angesehen.
dieses dmoeboard erinnert ja sogar einen anfänger an die microcontrollerboards hier, könnte man sich also eventuell das demoboard sparen und den an ein roboternetzboard anschliessen?
thx knacki

[Manf]

Bei Interesse kann ich gerne weitere Infos zur Verfügung stellen.

Doch, ja, das fände ich sehr schön. Besonders interessant wäre es wenn über praktische Probleme und die Machbarkeit berichtet würde.

Vielleicht lassen sich dann auch noch die Verhältnisse auf eine andere Größe übertragen und wir könnten herausbekommen ob, oder unter welchen Bedingungen der ASURO zum aufrechten Gang fähig wäre.

Aber ich will das Thema nicht gleich überfrachten. Erzähle mal von eingen Erfahrungen.
Manfred

[Florian]

Nabend!
@ Ulli:
Ich wohne bei Dir (naja fast) in der Nähe!
Melde Dich mal bidde bei mir per mail! ;o)
florian@cer-online.de

Bei Interesse kann ich gerne weitere Infos zur Verfügung stellen.

Doch, ja, das fände ich sehr schön. Besonders interessant wäre es wenn über praktische Probleme und die Machbarkeit berichtet würde.

Vielleicht lassen sich dann auch noch die Verhältnisse auf eine andere Größe übertragen und wir könnten herausbekommen ob, oder unter welchen Bedingungen der ASURO zum aufrechten Gang fähig wäre.

Aber ich will das Thema nicht gleich überfrachten. Erzähle mal von eingen Erfahrungen.
Manfred

Hallo Manfred,

was ist der ASURO ?
Wenn das der kleine "DLR - Roboter" ist, der von Conrad für 49,- angeboten wird, dann müsste man ihm das Balancieren beibringen können.
Ungünstig ist allerdings der tiefliegende Schwerpunkt aufgrund der Batterie in der Nähe der Antriebsachsen und generell das geringe Gewicht, was zu einer kleinen dominanten Zeitkonstante des Gesamtsystems führt. Möglicherweise scheiden die PSD Sensoren damit aus, weil die je nach Typ eine Antwortzeit von 50 bis 70ms haben. Gemessen mit GP2D02 und GP2D12.
Ich müsste das mal mit MATLAB simulieren....
Mit Gyro und Beschleunigungsgeber sollte es aber auf jeden Fall gehen.

Zu meinen Erfahrungen und praktischen Problemen:
puh, mittlerweile habe ich über 250 DIN A4 Seiten mit Notizen.

Das wichtigste in Kürze:
-Abtastzeit des Reglers sollte <= 20ms sein
-Sensorsignale müssen sauber gefiltert werden. Aliasing und Rauschen!
-PSD Sensoren linearisieren, oder Kennliniengleichung verwenden
-Integration des Gyrosignals zur Neigungswinkelbestimmung ist nur kurzzeitstabil
-wenn du ein Betriebssystem hast, trau ihm nicht. Debug, Debug...
-die Antriebe müssen ausreichend Drehmoment haben
-das Getriebespiel kann stören
-Simulieren, z.B. mit MATLAB hilft
-Telemetrie, oder Abspeichern von gemessenen Zustandsdaten und nachträgliche Übertragung und Auswertung hilft ebenfalls ungemein

Gruß
Ulli

[Manf]

@Ulli: Schön, wenn es viele Unterlagen gibt, und noch jemanden der sie kennt. Bei den Daten wie Abtastzeit, (oder Verzögerung) bei der Winkelmessung und Trägheitsmoment des Fahrzeugs und dem Drehmomnet des Antriebs gibt es sicher einige Zusammenhänge.

In einem ersten Schritt wäre sicher interessant einen Datensatz zu haben mit dem es funktioniert und auch Wege, Algorithmen, um die Funktion abzusichern. Später wäre es gut, auch den Zusammenhang zu verstehen. (Wege den ASURO (DLR) zu modifizieren um ihn in den Bereich zu bringen habe ich schon mal angedeutet, wenn auch zu Teil etwas übertrieben.)

@knacki: Ja, die Beschriebung bezog sich nur auf ein Demoboard für den eigentlichen Sensor.
Manfred

[recycle]

@Ulli

Man muß allerdings bei der Auswertung von Gyro und Beschleunigungssensor einen sog. Komplementärfilter einsetzen.

Hast du ein paer erklärende Worte oder einen Link zu dem Komplementärfilter? Google spukt mir dazu nur Angebote für Videokameras aus.

Zu meinen Erfahrungen und praktischen Problemen:
puh, mittlerweile habe ich über 250 DIN A4 Seiten mit Notizen.

Dann ist's wohl doch etwas komplizierter als ich mir das vorgestellt habe.
Damit kann ich meine Versuche per Try&Error ans Ziel zu kommen wohl einstellen

-Abtastzeit des Reglers sollte <= 20ms sein

Damit müssten die Sharp IR Sensoren mit ihren 40ms eigentlich ausscheiden, oder verstehe ich das falsch?

-Sensorsignale müssen sauber gefiltert werden. Aliasing und Rauschen!

Was verstehst du unter "sauber filtern"? Dass Schaltung möglichst sauber aufgebaut werden muss ist klar. Aber bei den Sharp-IR Sensoren fällt mir dazu nur eine saubere Versorgungsspannung ein.

[JanB]

Hallo,
hier gibts ein paar interessante Informationen und Links zu der Thematik:

http://fhznet.fh-bielefeld.de/fb2/la...le3einrad.html

Ich hab jetzt endlich meine ADXL202 Beschleunigungssensoren bekommen.
Mal sehen was ich damit anstellen kann...

Gruß Jan

[PicNick]

@Recycle /Komplementär-Filter

http://www.hsu-hh.de/ant/index_G1Vt6awcQaE6sYeY.html