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倒立振子の製作ー2 (とりあえず完成)

 現在倒立振子を製作中です。途中で一回ぐらい途中経過の記事を書こうかと思っていたのですが、組み立て始めるとあっという間に倒立までいってしまいました。
 それだけオリジナルの設計が優れているということでしょう。作者のArduinoDeXXXさんに感謝します。

 ということで、現在の状況です。なお、ArduinoDeXXXさんはアナログとデジタル二種類のジャイロを使った倒立振子を発表されていますが、作ったのは新しい設計の方、つまりデジタル版です。解説記事はこちら→もう一つの倒立振子(デジタル版)

 まずはその勇姿から、

▼倒立中
倒立中

▼製作中のシャーシ
シャーシ加工中
 シャーシというか骨組みというのでしょうか、木で作りました。オリジナルの設計はプラスチックの穴開きプレートを使うようになっています。でも木は重さの割りに丈夫だし、加工も簡単なのでこうしました。100円ショップでも手に入ります。

 以下は完成後の状態です。

▼表側
完成、表側
 ブレッドボード上の緑色のLEDは駆動力がゼロになった時、つまりジャイロが静止を検出した時に点灯させています。

▼裏側
完成、裏側
 右の黒い箱はモーター用の単三4本のスイッチ付き電池ボックス。左は単三2本使った携帯電話用のUSBチャージャーでArduinoの電源供給に使います。

▼回路図
回路図
 オリジナルのページには実体配線図しか無いので、回路図を起こしました。回路図が無いと安心して配線が出来ません。なお、この回路図には静止確認用LEDはありません。

 Q1~Q3は5V→3.3Vのレベルコンバーターで、オリジナルの図面にはありません。ひょっとしたら3.3V動作のArduinoを使われているのかも知れませんが、その場合はレベルコンバーターは不要です。ここは抵抗で分圧してもいいのですが、今回は趣向を変えてFETでやってみました。なお、Arduinoの入力になるSDOは逆向きの変換回路を入れた方がいいのですが、こっちは手抜きしました。

▼動作の様子

 音も残してあるので、ギア音とサーボのキュィキュィという音(PWMに伴うモーターの唸り)が聞こえます。それ以上に三脚から伝わるいろんな音も聞こえてしまってすみません。
 
 ぴたっと静止は出来ず、こんなふうに安定点の前後を行ったり来たりする動きになります。いじめすぎると思いっきりコケます。(^_^.)

 右回りになってしまうのはメカのフリクションあるいは重量バランスが悪いのでしょうか。

 今後の予定ですが、オリジナルの資料では赤外線リモコンで前後/左右に運転。更にPCに運転状態を表示させています。

 それも面白いのですが、何から何まで真似していたのでは進歩がありません。そこで、小さな液晶を側面に付けてセンサーの状態や振子の姿勢などをリアルタイムグラフィック表示することを目指してみたいと思います。うまくいったら記事で紹介したいと思いますが、、果たしてどうなることやら。
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No title

おお、いきなり完成ですか(笑)
揺れが大きい小さいは、制御の単位時間当たりの数ですかね?
ってか、大きく、ゆらゆら 動く方が見ていて楽しいですよ。それを狙った制御なのかな?

SGさん、今晩は

あっさりといきなり完成しちゃいました。

プログラム見たのですが、揺れの振幅との関係まで判らなかったです。過渡現象なので伝達関数をちゃんと把握しないといけないのでしょうね。

ただこれ、フローリングの床の溝でよろけるくらいに常にゆらゆらしてるので、液晶にその様子を書き出すと面白いはずです。

No title

こんにちは~
面白いことができるんですね。
安く簡単に二輪の乗り物ができたらいいなって思うのですが
制御部分はこのまま、segwayぐらいの大きさにするのは難しいのでしょうか?

oink!さん、こんにちは

制御系はこのままで大型化することは可能だと思います。

ただ乗り物にするにはこんなにゆらゆらしていたら、酔っちゃいそうなので、センサーを増やしてもっと洗練された制御にしないといけないでしょうね。

それと、このサイズでも車輪の回転力トルクが結構あるので、大型化する場合は安全装置などをしっかりさせないと危険な気がします。

No title

ラジオペンチ 様。 お久しぶりです又面白そうな物を見つけましたね まだスケッチが未完との事ですが納得のいくスケッチが出来たら公開お願いします楽しみに待っています。

座頭位置さん、今晩は

興味を持っていただいてありがとうございます。

これのスケッチは原作者の方が書かれたままのものを使っています。もし作られるのでしたら原作者の方のスケッチをお使い下さい。

実は私はプログラムを読みやすくするための修正などを加えたものを使っています。でも中身は原作者が書かれたものと同じなのでそのまま公開するのははばかられます。

No title

ご無沙汰しています

モーターものは面白そうですね~

この前、ラジコンのサーボ改造してたら思いっきり
煙が出ましたけど(笑)

壊れるのも派手ですね

ほんごうさん、おはようございます

ご無沙汰しています。

12月でリタイヤしたので家で勝手なことやってます。モーターは面白いですね、子供の頃を思い出します。
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