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[项目] 【Arduino 动手做】全新视角的自平衡远程呈现机器人算法

自平衡机器人是一个很酷的项目，许多创客喜欢在机器人世界的某个地方建造它。

在大多数情况下，您可以在互联网上找到自平衡机器人中使用的三种不同类型的电机：

步进电机
直流电动机
带正交编码器的直流电机

自平衡远程呈现机器人通过 https://cloud.husarion.com/ 提供的 Web 用户界面在全球范围内进行控制。您不仅可以控制该机器人，还可以通过 hVideo 应用程序（可在 App Store 或 Google Play 中找到）查看与该机器人集成的智能手机中的图像)

机器人的主要特点

• Web 用户界面
• 用于智能手机或小型平板电脑（iPad mini 是最大适配的平板电脑）的支架，带有 hVideo 应用程序（Android 或 iPhone/iPad）)
• 稳定算法不受干扰
• 用于平衡启动/停止模式的伺服电机控制支腿
• 平稳驾驶
• 防止机器人损坏的底盘

机器人硬件概述

【Arduino 动手做】全新视角的自平衡远程呈现机器人算法图1

• 基于 Husarion CORE2 机器人控制器，具有 Arduino 兼容层和 RTOS
• 2 个带正交编码器的直流电机
• MPU9250惯性测量单元（陀螺仪 + 加速度计）和集成的 DMP 功能，用于完整的 3D 方向数据
• 1 个用于腿的舵机
• 3 个 18650 锂离子电池座（无需充电即可运行长达 8 小时）

稳定算法概述

【Arduino 动手做】全新视角的自平衡远程呈现机器人算法图2

该机器人使用 4 个 PID 调节器：
• 每个直流电机 1 个，带有用于电机速度调节的编码器
• 用于在机器人底盘和地面之间保持所需的角度
• 用于控制电机角度以获得整个机器人所需的速度

以下是稳定算法代码的示例：

void RobotController::regTask()
{
        imu.resetFifo();

        pidIMU.reset();
        pidOut_IMU = 0.0;

        pidV.reset();
        pidOut_V = 0.0;

        wheelLeft.reset();
        wheelRight.reset();

        while (1) {
                dt = sys.getRefTime() - lastTime;
                lastTime = sys.getRefTime();
    
    //get new angle
                angleNow = imu.getAngle();  //wait for interrupt and a new angle (every 20ms)

                //compute mean speed
                speedNow = (wheelLeft.getSpeed() + wheelRight.getSpeed()) / 2;

                //PID to control robot speed
                errSpeed = speedNow - targetSpeed;
                pidOut_V = pidV.update(errSpeed, dt);

                targetAngle = angle0 - pidOut_V;

    //PID for controlling robot angle
                errAngle = angleNow - targetAngle;
                pidOut_IMU = pidIMU.update(errAngle, dt);

                if ((angleNow - angle0) > 30.0 || (angleNow - angle0) < -30.0) {
                        pidIMU.reset();
                        pidOut_IMU = 0.0;

                        pidV.reset();
                        pidOut_V = 0.0;

                        wheelLeft.reset();
                        wheelRight.reset();
                } 
    
                wheelLeft.setSpeed(pidOut_IMU + turnRight);
                wheelRight.setSpeed(pidOut_IMU - turnRight);

                wheelLeft.update(dt);
                wheelRight.update(dt);
        }
}
复制代码