https://github.com/corinyi/auto_balancing_bike
Auto balancing bike with MPU6050, PID control and Bluetooth control. Made with SIOR
https://github.com/corinyi/auto_balancing_bike
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Auto balancing bike with MPU6050, PID control and Bluetooth control. Made with SIOR
- Host: GitHub
- URL: https://github.com/corinyi/auto_balancing_bike
- Owner: Corinyi
- Created: 2020-03-20T12:37:53.000Z (about 5 years ago)
- Default Branch: master
- Last Pushed: 2022-02-20T05:18:02.000Z (over 3 years ago)
- Last Synced: 2024-12-28T03:43:00.672Z (5 months ago)
- Language: C++
- Size: 17 MB
- Stars: 2
- Watchers: 2
- Forks: 1
- Open Issues: 0
-
Metadata Files:
- Readme: README.md
Awesome Lists containing this project
README
# Auto Balancing Bike
-------------------------
##스스로 균형을 잡고 컨트롤 할수 있는 자전거 로봇
완성된 모습
[전시회 판넬 자전거팀.pdf](https://github.com/Corinyi/Auto_Balancing_Bike/files/8103481/default.pdf)
## 하드웨어 구성
* 사 용 부 품
> 아두이노 : Arduino Nano V3 (328)
> 기울기 및 자이로 센서 : MPU6050
> 블루투스 모듈 : HC-05
> 서보 모터 : SG90
> DC 모터 : RoboRobo 200rpm DC 모터(모터 RPM 높은 것으로 변경 요망)
> 전원 : 6V
> 프레임, 휠 : 3D 프린터로 제작
> 바퀴 : 실리콘 도포로 마찰력 극대화
## 소프트 웨어 구성
### 칼만 필터(Kalman Filter)
MPU6050의 결과값을 통해 기울어진 값을 받아온다. 이 때 충격이나 오차 등의 원인으로 결과값이 불균일하게 도출되는 경우가 있다. 소위 결과값이 '튄다'라고 한다.
갑작스러운 결과값의 방지하기 위해 칼만필터를 사용한다. 쉽게 말해 결과값 변화를 완충한다.
위 프로젝트에서는 기울기 결과값의 변화를 완충하기 위해 아래 프로젝트를 참고하였다.
[MPU6050 칼만필터 적용](https://m.blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=roboholic84&logNo=220421114302&proxyReferer=https%3A%2F%2Fwww.google.com%2F)
### P.I.D. 제어(Proportional-Integral-Differential control)
PID 제어는 출력값과 목표값의 차이를 계산하여서 피드백 제어하는 제어 기법 중 하나이다.
위 프로젝트에서는 서보모터를 이용하여서 자전거의 조향장치인 앞바퀴 핸들을 조정한다.
기준값인 수평 기울기 0도를 목표으로 하여서 출력값인 서보모터 기울기의 오차를 측정하고 서보 제어값을 변화시킨다.
[PID 제어](https://ko.wikipedia.org/wiki/PID_제어기)
> 첨부한 코드에는 PID 제어 항목이 들어가 있지 않다. 실제 전시에는 PID 제어가 적용된 코드를 사용하였지만 제작자의 불찰로 인해 코드가 유실되어, PID 제어를 제외한 코드로 출력된다.
이 PID 제어를 거치게 되면, 자전거 로봇이 수평 기울기 0도를 최대한 유지하며 이동할 수 있다.
### 블루투스 컨트롤(Bluetooth Control)
블루투스 컨트롤은 아두이노에 외부 장치를 이용해서 신호를 주는 방식의 일환이다.
위 프로젝트에서는 스마트폰을 이용하여서 자전거 로봇의 이동과 속도 조절을 제어하였다.
스마트폰 어플리케이션으로는
[Arduino Bluetooth Controller](https://play.google.com/store/apps/details?id=com.giumig.apps.bluetoothserialmonitor&hl=en_US) 를 사용하였다.
콘솔모드에서 상하좌우에 해당하는 character를 설정할 수 있다. 이 설정된 문자가 아두이노에 들어갔을 때 모드의 역할을 하게 된다.
이 모드 결정변수를 switch문에 적용하여 모드(이동 방향, 속도)를 결정하였다.
특히 좌우 운행은 PID 제어 기준값의 변경을 이용하였다.(ex. 좌측 운행은 기울기 기준값을 -15도로 설정하였다.)
## 개발 환경
MacOS Catalina, Version 10.15.1
Arduino Application, 1.8.1.1
## 제작자
Corinyi and SIOR
Copyright @ 2019 Sungkyunkwan Institute of Robotics