MKNM "Synergia"

Stan: W ciągłym doskonaleniu

Mobilny robot samobalansujący

Mobilny robot samobalansujący

Mobilny robot balansujący – hit czy kit?

Na pomysł zbudowania samobalansującego robota wpadłem dzięki zauważalnemu trendowi na różnego rodzaju ‚hoverboard’y’, ‚segway’e’ i tym podobne. Projekt od fazy pomysłu do skręcenia ostatniej śrubki powstawał około pół roku z powodu małej ilości wolnego czasu i pozwolił na zrekrutowanie się się do MKNM Synergia.

Założenia projektowe

  • Zaprojektowanie oraz zbudowanie dobrze wyważonej platformy mobilnej, potrafiącej utrzymywać równowagę dzięki napędowi elektrycznemu
  • Zaprojektowanie i zaimplementowanie algorytmu pozwalającego na balansowanie oraz sterowanie robotem
  • Poszerzenie wiedzy oraz zdobycie doświadczenia w projektowaniu schematów elektronicznych oraz płytek PCB, programowaniu mikrokontrolerów a także projektowaniu CAD

Mechanika

Cała rama została zaprojektowana w środowisku Autodesk Inventor. Elementy zostały wydrukowane w technologii druku 3D metodą FDM z PETG, dzięki czemu robot jest wytrzymały na upadki a jednocześnie dostatecznie sztywny. Za poruszanie odpowiadają 2 silniki krokowe w standardzie NEMA 17. W przyszłości zostanie również zaprojektowane oraz zamontowane ramię, przymocowane do serwomechanizmu, dzięki któremu robot będzie w stanie samodzielnie podnieść się z pozycji leżącej.

Model zaprojektowany w środowisku Autodesk Inventor

Elektronika

Mózgiem operacyjnym urządzenia jest Atmega32 w wersji TQFP, która odpowiada za zbieranie informacji od urządzeń peryferyjnych, przetwarzanie oraz sterowanie elementami wykonawczymi. Położenie robota w przestrzeni monitoruje na bieżąco moduł akcelerometru oraz żyroskopu MPU6050, który dostarcza informacje na temat przyspieszenia kątowego oraz liniowego modelu. Nad poprawną pracą silników krokowych czuwają 2 układy driverów DRV8825. Na szczycie urządzenia znajduje się również wyświetlacz LCD 16×2 sterowany poprzez magistralę I2C (TWI), który może wyświetlać dowolną informację, np. aktualne napięcie na pakieci Li-Po, wartości parametrów regulatora PID, kody błędów lub tekst wysłany po bluetooth. Na płytce jest również zostawione miejsce na moduł BT HC-06, dzięki któremu można będzie sterować prędkością oraz kierunkiem jazdy robota z poziomu komputera lub telefonu z androidem wraz z odpowiednią aplikacją.

Płtyki PCB w trakcie lutowania
Urządzenie w trakcie montażu