Balancing One-Wheeled Scooter ล้อเดียว ซิ่งๆ กันไปเลย

      จริงๆเป็นโปรเจคที่มีมานานแล้วแหละ แต่ที่เอามาให้ดูคิดว่ามันยังน่าสนใจอยู่ โดยเฉพาะใครที่คิดจะทำหุ่นยนต์ที่เดินได้ แม้แต่จะเคลื่อนไหวด้วยล้อเพียงล้อเดียว สิ่งหนึ่งที่ขาดไม่ได้เลย คือเรื่องของการทรงตัว โปรเจค Balancing One-Wheel Scooter ก็เป็นตัวอย่างหนึ่งที่น่าสนใจไม่น้อย ด้วยชิ้นส่วนและการทำงานที่ไม่ซับซ้อนมากนัก และยังทำให้เราเพลิดเพลินได้อีกด้วย

      เจ้า scooter ล้อเดียวนี้ เล่นเหมือนคล้ายๆ snow board นั่นแหละ (แต่ผมไม่เคยเล่นหรอก) อาศัยการถ่ายเทน้ำหนักของผู้เล่นไปข้างหน้าหรือไปข้างหลัง ก็จะทำให้ sensor balancing ส่งสัญญาณไปสั่งให้มอเตอร์หนุนไปข้างหน้าหรือข้างหลังเพื่อให้เกิดผลให้เจ้า scooter นี้รักษาตำแหน่งที่จะไม่ทำให้มันเอียงเลยจุดที่จะทำให้มันล้ม

      

ภาพโดยรวมของเจ้า scooter ล้อเดียวนี้ ประกอบไปด้วย

แบตเตอรี่แบบแห้ง DCมอเตอร์  สายพาน และชุดควบคุมมอเตอร์ซึ่งมีชุด balancing sensor ประกอบอยู่ด้วย

แบตเตอรี่

ใช้แบตเตอรี่ขนาด 12 V 12Ah เป็นแบตเตอรี่แบบตะกั่วกรดแบบแห้ง จำนวน 2 ก้อนแล้วนำมาต่ออนุกรมกันเพื่อทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าขนาด 24 V เพื่อนำไปใช้เป็นแหล่งพลังงานของ DC มอเตอร์

 

 

 

 

DC Motor

ใช้ DC motor ขนาดแรงดัน 24V 400 watt เพื่อใช้ในการฉุดสายพานเพื่อหมุนล้อที่ติดอยู่กับเฟือง มอเตอร์นี้ไม่ควรจะกินกระแสไฟฟ้าเกิน 21 A

 

 

 

OSMC - High Current Motor Driver Driver OSMC - High Current Motor

ในการควบคุมทิศทางการหมุนของมอเตอร์ ก็ใช้วงจร H-Bridge เพื่อขับให้มอเตอร์ scooter ซึ่งเป็นวงจรที่นิยมในการขับมอเตอร์มาก ทำงานได้ไว และมีประสิทธิภาพ

 

 

 

 

Controller

ไมโครคอนโทรลเลอร์ที่ใช้ในการควบคุมการทำงานทั้งหมดของ scooter ล้อเดียวนี้ ก็คือ ไมโครคอลโทรลเลอร์จากค่าย Microchip คือเจ้า PIC16F878 ทำงานที่ความถี่ 20MHz โดยทำหน้าที่ประมวลผลสัญาณที่ส่งมาจาก  ADXRS300 Rate Gyro ซึ่งเป็นเซ็นเซอร์วัดอัตราการโน้มเอียง มีการตอบสนองดีต่อความถี่สูง ส่งสัญญาณออกเป็น อะนาลอก สามารถตอบสนองอัตราเร็วได้ถึง 300 องศาต่อวินาที เมื่ออินทิเกรตสัญญาณจะได้สัญญาณบอกตำแหน่ง

และเจ้าตัวเซ็นเซอร์อีกตัวหนึ่งที่ขาดไม่ได้ ก็คือ ADXL202 คือ ไอซีที่พัฒนาบนพื้นฐานของเทคโนโลยีที่ชื่อว่า MEMS® สามารถวัดค่าความเร่งแบบเต็มค่าสเกลในช่วง -2g ถึง +2g และมีความไวหรือ Sensitivity 12.5% ต่อ g สามารถวัดค่าได้ทั้งความสั่นสะเทือน(dynamic หรือ vibration ) และ วัดค่าความโน้มถ่วง(static acceleration หรือ gravity )โดยทำการป้อนกลับแบบ PID ไปที่ตัวไมโครคอลโทรลเลอร์ด้วยความถี่ 100 Hz เพื่อไม่ให้เจ้า scooter เอียงไปข้างหน้าหรือข้างหลังมากไปจนล้ม โดยการส่งควบคุม PWM เพื่อป้อนให้กับมอเตอร์เพื่อให้มอเตอร์หมุนเพื่อต่อต้านการเอียงที่มากเกินไป

Chassis ตัวโครงรถ

ในโครงงานนี้ เค้าทำขึ้นมาเองโดยใช้เหล็กแผ่น 100mm x 3mm แล้วพับขึ้นรูป แต่ทั้งนี้ทางเจ้าของโปรเจคเค้าไม่ได้ให้แบบพิมพ์เขียวไว้ อาจจะต้องออกแบบขึ้นมาเอง

Drive Belt สายพานขับเคลื่อน

ใช้เฟืองทดขนาด 4.28:1 จำนวน 14 ฟัน เพื่อทำเป็นมูเล่ย์ โดยสายพาน และ pulleys ถูกจัดจำหน่ายโดย Wyko

ก็หวังคงจะมีประโยชน์บ้างสำหรับใครที่คิดจะเอาไปทำเป็นโปรจคจบนะครับ ถ้ามีโอกาสผมคงหาตัวอย่างโปรเจคมาเขียนลงในบล๊อกให้เพื่อนๆได้อ่านอีกแน่ๆ สุดท้ายได้เอาคลิปวีดีโอการทำงานของ Balancing One-Wheeled Scooter มาให้ดูกันครับ