Mini-Segway


FH-Prof. DI Christian Halter, David Krieger (FH Campus Wien)

Ziel des Projektes ist die aufrechte Stabilisierung des Roboters. Die Regelung übernimmt ein STM32 Discovery EvalBoard der Firma ST. Um die Fähigkeit des Reglers unter Beweis zu stellen, kann der Roboter ferngesteuert einen Parcours abfahren. Die Fernbedienung erfolgt mit einer Java-Plattform auf einem Tablet, das via W-LAN mit dem Mini-Segway verbunden ist. Bei diesem Aufbau handelt es sich um die inverse Pendel-Problematik. In die-sem Fall befindet sich der Masseschwerpunkt oberhalb der Drehachse. Ein sol-ches System ist von Natur aus instabil, das bedeutet in seiner senkrechten Stel-lung kippt das Pendel immer wieder auf eine Seite. Um trotzdem eine aufrechte Ruhestellung des Roboters zu erreichen, muss die aktuelle Lage zyklisch be-stimmt und gegebenenfalls nachgeregelt werden. Dies erfolgt durch das Anle-gen eines variablen Drehmoments an den Antriebsrädern. Die aktuelle Lage des Mini-Segways wird durch elektrische Sensoren gemessen. Mit Hilfe eines Gyroskops wird die aktuelle Winkelgeschwindigkeit bestimmt, ein weiterer Beschleunigungssensor liefert die dazugehörigen Beschleuni-gungswerte. Diese werden durch digitale Filter von auftretenden Störungen, wie Rauschen oder Störimpulsen bereinigt. Aus diesen gefilterten Werten wird die aktuelle Lage des Roboters berechnet. Dieser Lagewert wird dem Eingang des PID-Reglers zugeführt. Dieser berechnet die Differenz der aktuellen „Soll“ und „Ist“ Größe und bildet daraus die aktuelle Stellgröße, die das Drehmoment an den Antriebsrädern steuert.

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