طراحی، ساخت و کنترل ربات دو چرخ خود تعادلی

هدف از این مقاله نحوه طراحی، ساخت و کنترل ربات دو چرخ تعادلی است. در ابتدا تاریخچه ربات های تعادلی، نحوه کنترل آن ها و پژوهش-های صورت گرفته در این حوزه مورد بررسی قرار می گیرد. در ادامه، تحلیل یک شاسی از نظر ابعاد و جنس برای ربات انجام شده و معادلات حاکم بر ربات براساس طراحی صورت گرفته محاسبه می شود. سپس پارامترهای ربات توسط آزمایشات مختلف اندازه گیری شده و یا از برگه مشخصات قطعه استخراج می شود و در معادلات جای‌گذاری می گردد. معادلات بدست آمده ساده شده و توابع تبدیل آن‌ها از نظر پایداری ربات بررسی می گردد. در این ربات تعادلی از دو فیلتر کالمن ساده شده و فیلتر تکمیل کننده برای تشخیص زاویه انحراف از حالت عمود توسط تلفیق داده حسگر های شتاب سنج و ژیروسکوپ استفاده شده است. در ادامه کنترل کننده تناسبی-انتگرالی-مشتق‌گیر و توابع تبدیل ربات در نرم افزار متلب شبیه سازی شده است. سپس ضرایب کنترل کننده برای متعادل شدن ربات ساخته شده، به صورت تجربی تعیین شده و نتایج تعادل به صورت عملی و تیوری بررسی می شود. در پایان مدار الکترونیکی کنترل ربات توسط میکرو کنترلر به همراه سنسور تشخیص زاویه و ارتباط سریال با کامپیوتر برای تحلیل نتایج طراحی شده است.