Geregelter Fahrroboter

Wird ein Fahrroboter mit mehreren konventionellen Servomotoren angetrieben, besitzt dieser bei der Geradeausfahrt fast immer eine Drift, da die Motoren beispielsweise aufgrund von fertigungstechnischen Unterschieden nie perfekt synchron laufen. Durch die Ergänzung eines Beschleunigungssensors und Gyroskops kann die Abweichung der tatsächlichen Fahrtrichtung von der Fahrtrichtung bei idealer geradeausfahrt gemessen und auf die Ansteuerung der Servomotoren zurückgeführt werden. Es entsteht ein geschlossener Regelkreislauf.

Zunächst muss dazu die Richtung festgelegt werden, in die der Roboter fahren soll. Sind die Werte seines Beschleunigungssensors in x- und y-Richtung nahe 0 m/s² und in z-Richtung nahe -9.81 m/s², erkennt der Roboter seinen Stillstand und speichert seine Orientierung. Bei der anschließend angestrebten Geradeausfahrt wird nun mit Hilfe des Gyroskops der Verdrehwinkel zur Referenzrichtung gemessen. Kommt es nun beispielsweise durch das Fahren einer leichten Rechtskurve zu einer Abweichung, so wird diese durch einen P-Regler in eine neue Stellgröße für die Servomotoren umgewandelt. Um den Rechtsdrall zu kompensieren, werden in diesem Fall die rechten Motoren schneller angesteuert. Der Roboter kann so eine nahezu perfekte Geradeausfahrt umsetzen und dreht sich auch dann immer zurück in seine Referenzrichtung, wenn er beispielsweise von außen angestoßen wird.

Zur Visualisierung der Regelgrößen verfügt der Roboter über ein Display und kann mittels Potentiometer eingestellt werden. Während ein zu kleiner Kp-Wert des P-Reglers für eine zu langsame Kompensationsbewegung sorgt, schwingt sich das System bei einem zu großen Wert auf.

          



Themenbereiche
  • Automatisierungstechnik (Regelungstechnik, Sensorik, Aktorik, Mikrocontroller, …)
  • Elektronik/ -technik (Verkabelung, Stromkreis, …)
  • Informatik (Programmierung)

Einsätze
  • Lehrveranstaltungen Automatisierungstechnik und Automation Technology
  • Tage der Technik
  • Know-How-Messe
  • Tag der offenen Hörsäle
  • Tag der Lehre

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