3D

Die Stabilisierung eines umgekehrten Pendels ist ein klassisches Problem in der Kontrolltheorie, und wenn Sie jemals einen Kurs über Kontrollsysteme besucht haben, erinnern Sie sich vielleicht daran, Seiten voller Differentialgleichungen und Bode-Diagramme gesehen zu haben, nur um seine grundlegende Funktionsweise zu beschreiben. Obwohl dies ein solches System furchtbar kompliziert erscheinen lässt, muss die tatsächliche Umsetzung dieser Theorie überhaupt nicht schwierig sein, wie [Limenitis Reducta] in seinem neuesten Projekt demonstriert. Sie benötigen lediglich einen 3D-Drucker, einige grundlegende elektronische Kenntnisse und Kenntnisse in Python.

Die benötigten Komponenten sind eine Karosserie, zwei Räder, Motoren zum Antrieb dieser Räder und etwas Elektronik. [Limenitis] demonstriert den Designprozess im Video unten (auf Türkisch, mit englischen Untertiteln verfügbar), in dem er das gesamte System in Fusion 360 zeichnet und dann mit der Herstellung fortfährt. Die Karosserie und die Räder sind 3D-gedruckt, wobei Gummibänder für eine gewisse Traktion der Räder sorgen, die sonst auf rutschigem Untergrund Schwierigkeiten hätten.

Zwei Schrittmotoren treiben die Räder an, gesteuert von einem DRV8825-Motortreiber, während eine MPU-9250-Beschleunigungsmesser- und Gyroskopeinheit den Winkel und die Beschleunigung des Systems misst. Der Regelkreis wird durch einen Raspberry Pi Pico geschlossen, der einen PID-Regler implementiert: ein weiterer Klassiker der Regelungstheorie, bei dem die Proportional-, Integral- und Ableitungsparameter abgestimmt werden, um den Regelkreis an das jeweilige physikalische System anzupassen. Über eine Bluetooth-Verbindung können externe Eingaben bereitgestellt werden, wodurch es möglich ist, den Roboter von einem PC oder Smartphone aus zu steuern und durch Ihr Wohnzimmer zu führen.

Alle Designdateien und Software sind auf der GitHub-Seite von [Limenitis] verfügbar und stellen einen hervorragenden Ausgangspunkt dar, wenn Sie einen Teil dieser Steuerungstheorie in die Praxis umsetzen möchten. Selbstbalancierende Roboter sind bei Robotik-Hackern beliebt, daher mangelt es nicht an Beispielen, wenn Sie noch mehr Inspiration brauchen, bevor Sie Ihre eigenen Roboter bauen: Sie können sie aus handelsüblichen Teilen, aus Holzstücken oder sogar aus lötfreiem Material bauen Steckbrett.