본문 바로가기

교육 자료/Raduino

14. 밸런싱 로봇

밸런싱 로봇 




▼ 회로도 



▼소스 코드 


1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
#include "PID_v1.h"
#include "LMotorController.h"
#include "I2Cdev.h"
#include "MPU6050_6Axis_MotionApps20.h"
 
#if I2CDEV_IMPLEMENTATION == I2CDEV_ARDUINO_WIRE
    #include "Wire.h"
#endif
 
#define MIN_ABS_SPEED 20
 
MPU6050 mpu;
 
// MPU control/status vars
bool dmpReady = false;  // set true if DMP init was successful
uint8_t mpuIntStatus;   // holds actual interrupt status byte from MPU
uint8_t devStatus;      // return status after each device operation (0 = success, !0 = error)
uint16_t packetSize;    // expected DMP packet size (default is 42 bytes)
uint16_t fifoCount;     // count of all bytes currently in FIFO
uint8_t fifoBuffer[64]; // FIFO storage buffer
 
// orientation/motion vars
Quaternion q;           // [w, x, y, z]         quaternion container
VectorFloat gravity;    // [x, y, z]            gravity vector
float ypr[3];           // [yaw, pitch, roll]   yaw/pitch/roll container and gravity vector
 
//PID
//double originalSetpoint = 175.8;
double originalSetpoint = 175;    // setpoint가 줄어들수록 뒤로 간다
 
double setpoint = originalSetpoint;
double movingAngleOffset = 0.45;
double input, output;
int moveState=0//0 = balance; 1 = back; 2 = forth
 
double Kp = 20*0.90;
double Kd = 0.7;
double Ki = 60;
 
 
PID pid(&input, &output, &setpoint, Kp, Ki, Kd, DIRECT);
 
//double motorSpeedFactorLeft = 0.6;
//double motorSpeedFactorRight = 0.5;
double motorSpeedFactorLeft = 1;
double motorSpeedFactorRight = 1;
 
//MOTOR CONTROLLER
int ENA = 2;
int IN1 = 5;
int IN2 = 4;
int IN3 = 7;
int IN4 = 6;
int ENB = 3;
LMotorController motorController(ENA, IN1, IN2, ENB, IN3, IN4, motorSpeedFactorLeft, motorSpeedFactorRight);
 
//timers
long time1Hz = 0;
long time5Hz = 0;
 
volatile bool mpuInterrupt = false;     // indicates whether MPU interrupt pin has gone high
void dmpDataReady()
{
    mpuInterrupt = true;
}
 
 
void setup()
{
    // join I2C bus (I2Cdev library doesn't do this automatically)
    #if I2CDEV_IMPLEMENTATION == I2CDEV_ARDUINO_WIRE
        Wire.begin();
        TWBR = 24// 400kHz I2C clock (200kHz if CPU is 8MHz)
    #elif I2CDEV_IMPLEMENTATION == I2CDEV_BUILTIN_FASTWIRE
        Fastwire::setup(400true);
    #endif
 
    // initialize serial communication
    // (115200 chosen because it is required for Teapot Demo output, but it's
    // really up to you depending on your project)
    Serial.begin(115200);
    while (!Serial); // wait for Leonardo enumeration, others continue immediately
 
    // initialize device
    Serial.println(F("Initializing I2C devices..."));
    mpu.initialize();
 
    // verify connection
    Serial.println(F("Testing device connections..."));
    Serial.println(mpu.testConnection() ? F("MPU6050 connection successful") : F("MPU6050 connection failed"));
 
    // load and configure the DMP
    Serial.println(F("Initializing DMP..."));
    devStatus = mpu.dmpInitialize();
 
    // supply your own gyro offsets here, scaled for min sensitivity
    mpu.setXGyroOffset(220);
    mpu.setYGyroOffset(76);
    mpu.setZGyroOffset(-85);
    mpu.setZAccelOffset(1788); // 1688 factory default for my test chip
 
    // make sure it worked (returns 0 if so)
    if (devStatus == 0)
    {
        // turn on the DMP, now that it's ready
        Serial.println(F("Enabling DMP..."));
        mpu.setDMPEnabled(true);
 
        // enable Arduino interrupt detection
        Serial.println(F("Enabling interrupt detection (Arduino external interrupt 0)..."));
        attachInterrupt(4, dmpDataReady, RISING); //Mega 19pin 
        mpuIntStatus = mpu.getIntStatus();
 
        // set our DMP Ready flag so the main loop() function knows it's okay to use it
        Serial.println(F("DMP ready! Waiting for first interrupt..."));
        dmpReady = true;
 
        // get expected DMP packet size for later comparison
        packetSize = mpu.dmpGetFIFOPacketSize();
        
        //setup PID
        
        pid.SetMode(AUTOMATIC);
        pid.SetSampleTime(10);
        pid.SetOutputLimits(-255255);  
    }
    else
    {
        // ERROR!
        // 1 = initial memory load failed
        // 2 = DMP configuration updates failed
        // (if it's going to break, usually the code will be 1)
        Serial.print(F("DMP Initialization failed (code "));
        Serial.print(devStatus);
        Serial.println(F(")"));
    }
}
 
 
void loop()
{
    // if programming failed, don't try to do anything
    if (!dmpReady) return;
 
    // wait for MPU interrupt or extra packet(s) available
    while (!mpuInterrupt && fifoCount < packetSize)
    {
        //no mpu data - performing PID calculations and output to motors
        
        pid.Compute();
        
        motorController.move(output, MIN_ABS_SPEED);
        
    }
 
    // reset interrupt flag and get INT_STATUS byte
    mpuInterrupt = false;
    mpuIntStatus = mpu.getIntStatus();
 
    // get current FIFO count
    fifoCount = mpu.getFIFOCount();
 
    // check for overflow (this should never happen unless our code is too inefficient)
    if ((mpuIntStatus & 0x10|| fifoCount == 1024)
    {
        // reset so we can continue cleanly
        mpu.resetFIFO();
        Serial.println(F("FIFO overflow!"));
 
    // otherwise, check for DMP data ready interrupt (this should happen frequently)
    }
    else if (mpuIntStatus & 0x02)
    {
        // wait for correct available data length, should be a VERY short wait
        while (fifoCount < packetSize) fifoCount = mpu.getFIFOCount();
 
        // read a packet from FIFO
        mpu.getFIFOBytes(fifoBuffer, packetSize);
        
        // track FIFO count here in case there is > 1 packet available
        // (this lets us immediately read more without waiting for an interrupt)
        fifoCount -= packetSize;
 
        mpu.dmpGetQuaternion(&q, fifoBuffer);
        mpu.dmpGetGravity(&gravity, &q);
        mpu.dmpGetYawPitchRoll(ypr, &q, &gravity);
        #if LOG_INPUT
            Serial.print("ypr\t");
            Serial.print(ypr[0* 180/M_PI);
            Serial.print("\t");
            Serial.print(ypr[1* 180/M_PI);
            Serial.print("\t");
            Serial.println(ypr[2* 180/M_PI);
        #endif
        input = ypr[1* 180/M_PI + 180;
   }
   unsigned long currentMillis = millis();
   
   if (currentMillis - time5Hz >= 3000)
   {
      //moveBackForth();
      time5Hz = currentMillis;
      
   }
}
 
//move back and forth
 
 
void moveBackForth()
{
 moveState++;
 if (moveState > 2) moveState = 0;
  
 if (moveState == 0)
    setpoint = originalSetpoint;
 else if (moveState == 1)
    setpoint = originalSetpoint -1.50//backward
 else
    setpoint = originalSetpoint+1.50//forward
}
 
cs


▼ 밸런싱 로봇 소스코드 다운로드

AmBOT_final_nano_1023.zip



▼ 소스코드 출처 

https://github.com/kurimawxx00/arduino-self-balancing-robot


▼ 동영상