反作用輪&自平衡
這裡提到的反作用輪(Reaction Wheel)是一種有趣的話題,有立陶宛的高手利用這種原理做了許多自平衡的機構,以前逛網是看過日本人做的(正方體靠一個角平衡站立),這種作品很吸引人,所以努力的研究了一下,找了許多資料…終於有了一點頭緒~
這裡提到的反作用輪(Reaction Wheel)是一種有趣的話題,有立陶宛的高手利用這種原理做了許多自平衡的機構,以前逛網是看過日本人做的(正方體靠一個角平衡站立),這種作品很吸引人,所以努力的研究了一下,找了許多資料…終於有了一點頭緒~
Reaction Wheel
Reaction Wheel
它的發明主要用於控制衛星在太空中的方向,在不使用推進器的情況下控制衛星的姿態,運用角動量守衡的原理,當輪子轉動時產生一定比例的反作用力於航空器上,達到轉動方向的目的
它的發明主要用於控制衛星在太空中的方向,在不使用推進器的情況下控制衛星的姿態,運用角動量守衡的原理,當輪子轉動時產生一定比例的反作用力於航空器上,達到轉動方向的目的
這個話題牽涉的學問實在深奧,太多動力學的原理實在搞不懂,又是角動量又是靜動力的…我們並沒有要研究航太科技,只是想運用這個原理來實作一下物體的傾斜穩定,使用Arduino加上mpu-6050及電機來弄,簡單地說就是讓Arduino一直取得mpu-6050的數值,知道自己傾斜了就驅動電機帶動輪子轉動,利用反作用力來平衡。
這個話題牽涉的學問實在深奧,太多動力學的原理實在搞不懂,又是角動量又是靜動力的…我們並沒有要研究航太科技,只是想運用這個原理來實作一下物體的傾斜穩定,使用Arduino加上mpu-6050及電機來弄,簡單地說就是讓Arduino一直取得mpu-6050的數值,知道自己傾斜了就驅動電機帶動輪子轉動,利用反作用力來平衡。
Reaction Wheel獨腳平衡測試
Reaction Wheel獨腳平衡測試
使用Arduino nano v3來當主控板,馬達使用Nidec24H404H (這是一顆自己編碼器的無刷馬達),一開始很難想像這東西就這樣站著了,靠的是這個馬達一下正轉一下反轉,有時取得中間值的時候,馬達呈現愛轉不轉的…讓我想起小時候騎腳踏車喜歡展現不動不倒的技術
使用Arduino nano v3來當主控板,馬達使用Nidec24H404H (這是一顆自己編碼器的無刷馬達),一開始很難想像這東西就這樣站著了,靠的是這個馬達一下正轉一下反轉,有時取得中間值的時候,馬達呈現愛轉不轉的…讓我想起小時候騎腳踏車喜歡展現不動不倒的技術
參考資料
參考資料
https://www.youtube.com/watch?v=Ih-izQyXJCI
https://www.youtube.com/watch?v=UzjqdoTVhOU
https://github.com/remrc/One-Axis-Reaction-Wheel-Stick
https://github.com/remrc/Reaction-Wheel-Bike
https://www.youtube.com/watch?v=XPUuF_dECVI
https://www.youtube.com/watch?v=GKKE8AIoGp8
https://www.youtube.com/watch?v=2Ob512ifH8M&t=24s
https://www.youtube.com/watch?v=9GHkSuQ97WA&t=6s
https://www.youtube.com/watch?v=m3eBjW3lPvI&t=28s
關於自平衡小車
關於自平衡小車
這幾年陸續看到這種二個輪子平衡的專案,對於為什麼可以這樣子站著感到很有興趣,所以就要花時間去研究是怎樣達成的,原則上是一種微調的能力,車子知道自己開始傾倒便做出一些反應來反制,而這個反制的動作又要恰到好處,這就是「控制」,其實在日常生活中,我們也常遇到的,比如騎腳踏在紅燈時,我們可以在車上藉由東扭西扭的在不前進的狀況下保持車子不倒下~
這幾年陸續看到這種二個輪子平衡的專案,對於為什麼可以這樣子站著感到很有興趣,所以就要花時間去研究是怎樣達成的,原則上是一種微調的能力,車子知道自己開始傾倒便做出一些反應來反制,而這個反制的動作又要恰到好處,這就是「控制」,其實在日常生活中,我們也常遇到的,比如騎腳踏在紅燈時,我們可以在車上藉由東扭西扭的在不前進的狀況下保持車子不倒下~
jjrobot-B-Robot_V1.1自平衡車
jjrobot-B-Robot_V1.1自平衡車
這是我幾年前買的套件組裝的二輪平衡車(前陣子被我玩壞了),使用二顆步進馬達做為動力
這是我幾年前買的套件組裝的二輪平衡車(前陣子被我玩壞了),使用二顆步進馬達做為動力
https://www.jjrobots.com/much-more-than-a-self-balancing-robot/
Qbit平衡小車
Qbit平衡小車
這是幻爾科技出品的Qbit平衡小車,可以使用Micro:bit當控制主板,事實上Micro:bit並不負責二輪平衡的運算,是這部車的底盤晶片內建的…電機使用二顆含編碼器的n20,原則上它的訴求是偏向小孩子用Makecode來編程控制機器人(感測器、前進後退…),平衡這事則是硬體直接做好
這是幻爾科技出品的Qbit平衡小車,可以使用Micro:bit當控制主板,事實上Micro:bit並不負責二輪平衡的運算,是這部車的底盤晶片內建的…電機使用二顆含編碼器的n20,原則上它的訴求是偏向小孩子用Makecode來編程控制機器人(感測器、前進後退…),平衡這事則是硬體直接做好
https://www.hiwonder.com/product-detail/Qbit.html?cate=4
自動控制系統
自動控制系統
控制系統(control system)是指用控制迴路管理及控制另一個裝置或是系統的系統。控制系統可以小到家中用自動調溫器實現的溫度控制器,也可以大到控制製程或是機器的大型工業控制系統。
控制系統(control system)是指用控制迴路管理及控制另一個裝置或是系統的系統。控制系統可以小到家中用自動調溫器實現的溫度控制器,也可以大到控制製程或是機器的大型工業控制系統。
維基百科:zh.wikipedia.org/zh-tw/%E6%8E%A7%E5%88%B6%E7%B3%BB%E7%B5%B1
幾百年來,科學家們充分揭示了能量、質量、效率、運動之間的關係,並把它們準確概括為一個個美妙的公式。 其中,有一門學科就是自動調節,更多的人說是自動控制 ,自動調節,又稱自動控制,如今已經涵蓋了社會生活的方方面面,在工程控制領域屬於應用最普遍的範疇之一,在生物、電子、機械、軍事等各個領域,甚至連政治經濟領域,似乎也隱隱存在著自動控制的原理。
幾百年來,科學家們充分揭示了能量、質量、效率、運動之間的關係,並把它們準確概括為一個個美妙的公式。 其中,有一門學科就是自動調節,更多的人說是自動控制 ,自動調節,又稱自動控制,如今已經涵蓋了社會生活的方方面面,在工程控制領域屬於應用最普遍的範疇之一,在生物、電子、機械、軍事等各個領域,甚至連政治經濟領域,似乎也隱隱存在著自動控制的原理。
瓦特的蒸氣機
瓦特的蒸氣機
公認的自動調節機構的誕生,應該是瓦特的蒸汽機轉速調節機構(左圖)。蒸汽機的輸出軸通過幾個傳動部分,最終連接著兩個小球,連接小球的棍子的另一端固定。蒸汽機轉動的時候,傳動部分帶動兩個小球旋轉,小球因為離心力的原因張開,小球連桿帶動裝置控制放汽閥。如果轉速過快,小球張開就大,放汽閥就開大,進汽減少,轉速就降低。
公認的自動調節機構的誕生,應該是瓦特的蒸汽機轉速調節機構(左圖)。蒸汽機的輸出軸通過幾個傳動部分,最終連接著兩個小球,連接小球的棍子的另一端固定。蒸汽機轉動的時候,傳動部分帶動兩個小球旋轉,小球因為離心力的原因張開,小球連桿帶動裝置控制放汽閥。如果轉速過快,小球張開就大,放汽閥就開大,進汽減少,轉速就降低。
(資料取自網路:知乎)
關於PID
關於PID
PID控制器的三個最基本的參數:kP,kI,kD 的作用
PID控制器的三個最基本的參數:kP,kI,kD 的作用
PID已經有107年的歷史了 ,大家一定都看過PID的實際應用。例如四軸飛行器,再例如平衡小車......還有汽車的定速巡航、3D列印機上的溫度控制器.... ,PID,就是“比例(proportional)、積分(integral)、微分(derivative)”,是一種控制演算法,需要將某一個物理量「保持穩定」的場合(例如維持平衡,穩定溫度、轉速等),PID都會派上大用場。
PID已經有107年的歷史了 ,大家一定都看過PID的實際應用。例如四軸飛行器,再例如平衡小車......還有汽車的定速巡航、3D列印機上的溫度控制器.... ,PID,就是“比例(proportional)、積分(integral)、微分(derivative)”,是一種控制演算法,需要將某一個物理量「保持穩定」的場合(例如維持平衡,穩定溫度、轉速等),PID都會派上大用場。
這是一門很奇妙的知識,只要上網搜一下PID自動控制,就可以找到很多說明,公認的自動調節機構的誕生,應該是瓦特的蒸汽機轉速調節機構。蒸汽機的輸出軸通過幾個傳動部分,最終連接兩個小球,連接小球的棍子的另一端固定。蒸氣機轉動的時候,傳動部分帶動兩個小球旋轉,小球因為離心力的原因張開,小球連桿帶動裝置控制放汽閥。如果轉速太快,小球張開就大,放汽閥就開大,進汽減少,轉速就降低。雖然沒有任何電子元件,但它確確實實就是一個自動調節系統。雖然沒有資料顯示它如何調節參數,可是可以想像影響調節參數的因素 …
這是一門很奇妙的知識,只要上網搜一下PID自動控制,就可以找到很多說明,公認的自動調節機構的誕生,應該是瓦特的蒸汽機轉速調節機構。蒸汽機的輸出軸通過幾個傳動部分,最終連接兩個小球,連接小球的棍子的另一端固定。蒸氣機轉動的時候,傳動部分帶動兩個小球旋轉,小球因為離心力的原因張開,小球連桿帶動裝置控制放汽閥。如果轉速太快,小球張開就大,放汽閥就開大,進汽減少,轉速就降低。雖然沒有任何電子元件,但它確確實實就是一個自動調節系統。雖然沒有資料顯示它如何調節參數,可是可以想像影響調節參數的因素 …