Управление двумя моторами джойстиком

В данной статье будет рассмотрен алгоритм управления 4-х колесным роботом с помощью одного джойстика.

Видео:Уроки Arduino. Управление моторами с библиотекой GyverMotorСкачать

Принцип действия

Его составной частью будет алгоритм «архивации» скорости.

Для начала рассмотрим принцип движения нашего робота (немного известной вам теории). Его ходовая часть состоит из 4-х мотор-редукторов (по одному на каждое колесо). Поэтому движение происходит следующим образом:

Вперед. Все 4 двигателя вращаются вперед с равной скоростью.

Назад. Все 4 двигателя вращаются назад с равной скоростью.

Плавный поворот направо. Правые двигатели вращаются медленнее левых. Но все 4 вращаются в одну сторону.

Плавный поворот налево. Левые двигатели вращаются медленнее правых. Но все 4 вращаются в одну сторону.

Резкий поворот направо. Левые двигатели вращаются вперед, правые назад. Если все двигатели вращаются с одной скоростью, то робот развернется на месте.

Резкий поворот налево. Правые двигатели вращаются вперед, левые двигатели вращаются назад. Если все 4 вращаются с одной скоростью, то робот развернется на месте.

Таким образом, для управления движением робота, то есть подачей управляющего сигнала на драйвер двигателя (можно рассматривать это как прямое подключение, представив, что Ардуино способно отдавать со своих пинов большой ток) нам необходимо знать направление вращения и модуль скорости для правых и левых двигателей. Будем хранить их в соответствующих переменных speed_right и speed_left .

Видео:Проблема с управлением двумя моторами одним джойстиком.Скачать

Схема соединения

Для передачи данных от пульта к роботу я использую радио модули NRF24L01. Они передают каждый раз массив значений. Чем меньше вес этого массива, тем быстрее будет передан сигнал и тем меньшую скорость передачи данных мы можем задать модулю, что уменьшит его энергопотребление. Поэтому данные с джойстика управления будем записывать в 2 ячейки массива типа byte.

Теперь рассмотрим как считываются данные с джойстика на пульте. VCC модуля соединяем с 5V Ардуино, GND с GND, потенциометр горизонтальной оси с A0, вертикальной с A1, кнопку не подключаем, так как задействовать не будем. Схема приведена ниже. Вид модуля может отличаться, но пины будут такими же (кроме случаев с отдельным подводом VCC и GND к каждому потенциометру и кнопке).

Считав данные с джойстика функциями analogRead(A0) (можно заменить А0 на horizontalSticPin ) и analogRead(A1) (можно заменить А1 на verticalSticPin ) получим следующие диапазоны значений. Вперед 0 на вертикальной оси, назад 1023 на вертикальной оси, резкий поворот вправо 0 на горизонтальной оси, резкий разворот влево 1023 на горизонтальной оси. Значения между ними будут давать градации поворотов: положение 0,0 даст плавный правый поворот вперед, а значение 1023,1023 даст плавный левый поворот назад.

Видео:Управление двумя униполярными шаговыми двигателями с помощью джойстика на базе Arduino uno.Скачать

Алгоритм

Исходя из вышеописанного составляем алгоритм, преобразующий показания горизонтальной и вертикальной осей джойстика в две «вертикальные» оси скорости двигателей.

1. Вводим следующие константы:
   — verticalSticCenter – значения, соответствующие центральному положению джойстика в вертикальной оси (средняя скорость робота равна 0);
   — horizontalSticPin – значения, соответствующие центральному положению джойстика в горизонтальной оси (скорость разворота равна 0)
   — k – коэффициент отклонения, от центральных положений, позволяет исключить влияния «шумов» на показания в положении полной остановки робота)
2. Считываем показания вертикальной оси потенциометра в переменную speed , хранящую значение средней скорости. Считанные значения нужно перевести в диапазон типа byte , разделив на 4 (можно использовать функцию map ), в таком случае средняя скорость будет изменяться от 255 до 0. Затем вычесть из них значение verticalSticCenter , теперь средняя скорость изменяется от 128 до -128. Но для удобства расчетов хотелось бы видеть изменения скорости в диапазоне от -128 до 128 (тогда центральное положение будет давать 0, что очень важно), для этого делим показания на единицу.
3. Смотрим, если значения относительной скорости отличаются от 0 менее чем на k (джойстик находиться в центральном положении по вертикальной оси), то приравниваем ее к 0.
4. Считываем значения горизонтальной оси в переменную horizontal_value так же приведя к диапазону byte , будем называть их скоростью поворота.
5. Если значения скорости поворота отклонились более, чем на k от центра в право, то скорость левого двигателя приравниваем к сумме средней скорости и величине отклонения в угловой скорости от условного 0 (вычитаем значения скорости поворота из значений ее центра), а скорость правого к их разности.
6. Если значения скорости поворота отклонились более, чем на k от центра влево, то скорость левого двигателя приравниваем к разности средней скорости и величине отклонения от условного центра (из скорости поворота вычитаем значения условного 0), а правого к их сумме.
7. Не выполнение условий пунктов 5 и 6 говорит о том, что значения скорости поворота лежат в пределах центра (условного 0), в этом случае приравниваем скорости обоих двигателей к средней скорости.
8. Теперь необходимо ограничить полученные значения скоростей, что бы по модулю они не выходили за половину максимального значения типа byte для предотвращения переполнения переменных в пункте 9. Просто сравним значения с константно-объявленной границей, и если они больше, то приравняем их к ней.
9. Сейчас скорости двигателей лежат в диапазоне от -128 до 128, но мы хотим хранить их в массиве типа byte , который не может хранить отрицательные числа, поэтому «зашифруем их»:
   — 0 элемент массива data будет хранить скорость левого двигателя, а 1 скорость второго.
   — Если скорость будет отрицательной, мы положим в data ее модуль, а если положительной, то прибавим к ней половину диапазона значений типа byte . Таким образом значения от 0 до 128 хранят скорость вращения назад, а значения от 128 до 255 вперед.

Читайте также: Генератор в моторе ваз 2106

Видео:#плата #гироскутера управление #RC + #джойстикСкачать

Коды проекта

Ниже вы можете скачать или скопировать необходимые скетчи для данного урока. Далее я объясню все основные моменты программирования проекта. Также перед началом работы нужно скачать и установить необходимые библиотеки:

Теперь переходим непосредственно к коду проекта.

Напишем этот алгоритм в функции getValue . Чтобы не перегружать код в комментариях стоят номера выше написанных пунктов, а не их текст.

Теперь нужно передать значения роботу через радио модуль и неплохо было бы вывести их в терминал. Воспользуемся функциями sendData и printData :

Осталось только вызвать функции в loop :

Тут нам нужно будет написать алгоритм «дешифровки значений». Для его работы понадобится функция управления двигателями.

Вначале программы объявим пины на которые подключен драйвер двигателей (если вы таковой используете). Константно зададим границу скорости (середину максимального значения типа byte ). И напишем функцию управления двигателями.

Она принимает на вход 4 параметра:

• направление левого двигателя,
• его скорость,
• направление правого двигателя,
• его скорость.

1 – вращение вперед, 0 – назад. Скорость в диапазоне от 0 до 255. Как известно, ток течет от высокого потенциала к низкому, поэтому если подать на первый пин высокий сигнал, а на второй низкий, ток пойдет от первого ко второму и двигатель начнет вращаться в соответствующую сторону. Вместо постоянного высокого сигнала можно отправлять ШИМ сигнал, тогда мы сможем контролировать еще и скорость вращения, так и сделаем. Если принятое направление 1 (вперед), то на первый пин подадим низкий сигнал, а на второй ШИМ-ом принятую скорость, если направление 0, то наоборот. Для другого двигателя аналогично. Пропишем это в функции Motor.

Теперь можно писать сам алгоритм «дешифровки».

Проверяем, если значение скорости, лежащее в массиве data меньше либо равно установленной нами границе speed_border , то в функцию Motor передаем направление 0 (вращение назад) и само значение скорости. Если же значение больше чем граница, то передаем в Motor направление 1 (вперед), а из значения скорости вычитаем границу (это будет эквивалентно нахождению остатка от деления скорости на границу).

Читайте также: Газель с мотором от камри

Этот алгоритм одинаков для обоих двигателей. Однако мы не можем передавать в функцию значения для двигателей по отдельности, для вызова функции мы должны сразу знать направления и скорости для обоих двигателей. Поэтому придется проверять условие сначала для левого, и если оно верно, то для правого и, если оно тоже верно, вызывать функцию Motor . Напишем это в функции drive . Сейчас скорость лежит в диапазоне от 0 до 128, а ШИМ сигнал имеет диапазон 0-255, совпадающий с диапазоном byte (именно поэтому использовался этот тип данных, ну еще он самый меньший из стандартных после bool , который нам не подходил). Поэтому скорость нужно умножать на 2. Предлагаю умножать значения скорости на 2 в функции driveHigh , а в drive передавать их без изменений, потом это может пригодиться.

Перед тем, как обрабатывать значения скоростей, их нужно еще получить, для этого сделаем функцию getData .

Аналогично скетчу для пульта, выведем данные скоростей в терминал функцией printData . Вывод данных в терминал будет полезен при отладке программы, и потому обязательным не является.

Осталось лишь вызвать все функции в основном цикле loop .

Напоследок еще перспектива оптимизации. У каждого двигателя есть минимальные значения тока и напряжения, при которых он сможет работать, то есть двигатель робота будет вращаться только тогда, когда значения ШИМа превышают какой-то порог значений, назовем его «мертвым» интервалом. Этот порог в наибольшей степени зависит от мощности источника питания и самого двигателя, обычно он имеет значение от 30 до 70.

Поскольку двигатель в промежутке этих значений не работает, можно ими воспользоваться для кодирования чего-либо еще. При самом малом пороге в 30, мы получим 30 позиций кодировки с каждого двигателя, при комбинировании позиций с 2-х двигателей уже 900! Если от вашего робота не требуется мгновенная скорость отклика и количество отправляемых пакетов велико (>300-500), то можно потратить до 20% пакетов на отправку дополнительных кодов в «мертвых» интервалах, и вы этого не заметите.

Читайте также: Олег погудин моторы пламенем объяты

Чем больше пакетов за 1 секунду получает робот, тем большее их количество в процентном соотношении можно потратить на отправку кодов, но чем больше их теряется, тем больший процент стоит оставлять для пакетов скорости, если вы хотите своевременного отклика. Для вылавливания этих пакетов нужно будет просто проверить, что значения скорости меньше заданной вами границы, а как обрабатывать их дальше (через математические вычисления, if или switch-case конструкции) и для чего применять подумайте сами.

Используя описанную в данной статье идею разбиения больших диапазонов на интервалы можно закодировать обе скорости для двигателей и еще какие-либо значения в одной переменной типа int , но нужно помнить, что одним пакетом мы можем передать столько кодов, сколько он содержал элементов массива, то есть при использовании массива из 2 элементов мы получали обе скорости за 1 пакет, а при использовании одной переменной нам пришлось бы использовать уже 2 пакета данный.

Видео:Подключение джойстика к Arduino Управление сервоприводами.Скачать

Управление двумя моторами джойстиком

Один из подписчиков решил сделать привод для телескопа, и попросил меня помочь с написанием скетча.

Раз уж скетч написан, то будет не лишним рассказать что для этого понадобится, и предоставить схему для сборки устройства.

Так выглядит устройство для управление двумя шаговыми двигателями с помощью джойстика на базе Arduino UNO.

Для его сборки понадобится:

Плата Arduino UNO, модуль двух осевой джойстик, два униполярных шаговых двигателя 28BYJ-48 5V, два драйвера на базе микросхемы ULN2003 и соединительные провода.

Загрузите на плату Arduino UNO этот скетч.

В скетче есть 4 настройки!

Переменная t12 отвечает за скорость вращения первого шагового двигателя при первоначальном отведении джойстика.

Переменная t11 отвечает за скорость вращения первого шагового двигателя при отведении джойстика в крайнее положение.

Переменная t22 отвечает за скорость вращения второго шагового двигателя при первоначальном отведении джойстика.

Переменная t21 отвечает за скорость вращения второго шагового двигателя при отведении джойстика в крайнее положение.

Чем больше значение этих переменных тем медленнее скорость вращения шагового двигателя!

//Начало скетча

//Конец скетча

После настройки и загрузки скетча соберите все согласно этой схемы.

Проверьте! И если все верно, то можете подключить устройство к блоку питания, павербанку или USB компьютера.

Так как устройство в режиме вращения вала шагового двигателя потребляет около 350 миллиампер, то источник питания должен быть минимум на 500 миллиампер.

Чтобы инвертировать направление вращения вала шагового двигателя:

Поменяйте местами контакты 5, 6 или 4, 7 для 1 шагового двигателя.

Поменяйте местами контакты 11, 12 или 10, 13 для 2 шагового двигателя.

Чтобы поменять местами оси X, Y поменяйте местами контакты A0, A1.

Видео:Управление двумя униполярными шаговыми моторами по Bluetooth на базе Arduino nano. Проекты Arduino.Скачать

Видео версия проекта «Управление двумя шаговыми двигателями с помощью джойстика на базе Arduino UNO.»

Творческая мастерская Мастер Колотушкин 2021

Проекты на базе Arduino для начинающих, электронные самоделки своими руками.

• Свежие записи
  • Чем отличается двухтактный мотор от четырехтактного
  • Сколько масла заливать в редуктор мотоблока
  • Какие моторы бывают у стиральных машин
  • Какие валы отсутствуют в двухвальной кпп
  • Как снять стопорную шайбу с вала
  • Правообладателям
  • Политика конфиденциальности

  Механика © 2023
  Информация, опубликованная на сайте, носит исключительно ознакомительный характер

  
  

  источники:

  https://evakuatorinfo.ru/upravlenie-dvumya-motorami-dzhoystikom

  🎬 Видео

  Согласованная работа двух шаговых двигателей на ардуино.Скачать

  

  Управление 2-мя шаговыми моторами джойстиком через MSP430Скачать

  

  Уроки Arduino - управление бесколлекторным моторомСкачать

  

  Танковое управление от 2 джойстиков. 3 скорости /firmware tank control board hoverboard/Скачать

  

  Управление моторами с ArduinoСкачать

  

  Советы моделистам. Как подключить два мотора к одному приемнику | Хобби Остров.рфСкачать

  

  Ардуино. Управление двигателем через джойстикСкачать

  

  Гироскутер/Подключение джойстика для двух моторов / СхемаСкачать

  

  ✅Как подключить два контроллера к одной ручке✅Скачать

  

  два мотора от одного контроллераСкачать

  

  Управление джойстиком без Ардуино / Joystick control without ArduinoСкачать

  

  Управление ШД джойстиком.Скачать

  

  Драйвер двигателей L298N - Обзор, Тест, Подключение к ArduinoСкачать

  

  🕹️ Подключение ДЖОЙСТИКА к ARDUINOСкачать