Segway (гироскутер) своими руками
В этой статье будет рассмотрено создание самобалансирующегося средства передвижения или просто «Сегвей». Практически все материалы для создания данного устройства легкодоступны.
Само устройство представляет из себя платформу на которой стоит водитель. Путем наклона туловища осуществляется управление двумя электрическими двигателями посредством цепи схем и микроконтроллеров, отвечающих за балансировку.
-Беспроводной модуль управления XBee.
-микроконтроллер Arduino
-аккумуляторы
-датчик InvenSense MPU-6050 на модуле “GY-521”,
-деревянные бруски
-кнопка
-два колеса
и прочее, указанное в статье и на фотографиях.
Шаг первый: Определение требуемых характеристик и проектирование системы.
При создании этого устройства автор старался, чтобы оно укладывалась в такие параметры как:
-проходимость и мощность, необходимая для свободного перемещения даже по гравию
-аккумуляторы достаточной емкостью, чтобы обеспечить как минимум один час беспрерывной работы устройства
-обеспечить возможность беспроводного управления, а так же фиксирование данных о работе устройства на SD-карту для выявления и устранения неисправностей.
Кроме того желательно, чтобы затраты на создание подобного устройства были меньше чем заказ оригинального внедорожного гироскутера.
Согласно приведенной ниже диаграмме, вы можете увидеть схему электрической цепи самобалансирующегося транспортного средства.
Выбор микроконтроллера для управления системами Сегвея разнообразен, автор система Arduino наиболее предпочтительна из-за своих ценовых категорий. Подойдут такие контроллеры как Arduino Uno, Arduino Nano или можно взять ATmega 328 для использования в качестве отдельного чипа.
Чтобы запитать сдвоенную мостовую схему управления двигателей необходимо напряжение питания в 24 В, этого напряжения легко достигнуть путем последовательного подключения 12 В автомобильных аккумуляторов.
Система построена так, что питание на двигатели подается, только пока нажата кнопка старта, поэтому для быстрой остановки достаточно просто ее отпустить. При этом платформа Arduino должна поддерживать последовательную связь, как с мостовой схемой управления двигателей, так и с беспроводным модулем управления.
За счет датчика InvenSense MPU-6050 на модуле “GY-521”, обрабатывающего ускорение и несущего в себе функции гироскопа, измеряются параметры наклона. Датчик был расположен на двух отдельных платах расширения. По шине l2c поддерживается связь с микроконтроллером Arduino. Причем датчик наклона с адресом 0x68 был запрограммирован таким образом, чтобы выполнять опрос каждый 20 мс и обеспечивать прерывание микроконтроллера Arduino. Другой датчик имеет адрес 0x69 и он подтянут прямо к Arduino.
Когда пользователь встает на платформу скутера, срабатывает концевой выключатель нагрузки, который и активирует режим алгоритма для балансировки Сегвея.
Шаг второй: Создание корпуса гироскутера и установка основных элементов.
После определения основной концепции схемы работы гироскутера, автор приступил к непосредственной сборке его корпуса и установке основных деталей. В качестве основного материала послужили деревянные доски и бруски. Дерево мало весит, что положительно отразится на длительности заряда аккумуляторов, кроме того древесина легко обрабатывается и является изолятором. Из этих досок был сделан короб, в который будут устанавливаться аккумуляторы, двигатели и микросхемы. Таким образом, получилась U-образная деревянная деталь, на которую за счет болтов крепятся колеса и двигатели.
Передача мощности двигателей на колеса будет идти за счет зубчатой передачи. Во время укладки основных компонентов в корпус Сегвея очень важно проследить, чтобы вес распределялся равномерно при приведении Сегвея в рабочее вертикальное положение. Поэтому если не учесть распределение веса от тяжелых аккумуляторов, то работа балансировки устройства будет затруднена.
В данном случае автор расположил аккумуляторы сзади, так, что компенсировать вес двигателя, который находится в центре корпуса устройства. Электронные составляющие устройства были уложены в место между двигателем и аккумуляторами. Для последующего тестирования так же была прикреплена временная кнопка старта на ручке Сегвея.
Шаг третий: Электрическая схема.
Шаг четвертый: Тестирование и настройка устройства.
После проведения предыдущих этапов, автор получил модель Сегвея для тестирования.
При проведении тестирования важно принять во внимание такие факторы как безопасность зоны тестирования, а так же защитная экипировка в виде защитных щитков и шлема для водителя.
Начать тестирование Сегвея автор решил с загрузки кода на микроконтроллер и проверки его связи со схемами управления и датчиками.
Для проверки работоспособности кода, а так же возможного поиска проблем для их последующей отладки отлично походит Arduino Terminal . Важно правильно настроить усиление ПИД-регулятора, которое будет зависеть от параметров используемого двигателя.
После проведения настройки регулятора на контроллер подается питание, и датчики переходят в состояние ожидания. Затем нажимается кнопка старта, и включаются двигатели. Путем наклона Сегвея водитель управляет движением за счет работы алгоритма балансировки.
На видео ниже показана работа собранного устройства гироскутера:
Источник
Мотосноуборд USA vs РФ. Что это?
Последнее время набирает популярность новый вид техники — мотосноуборд. Что это такое и зачем он нужен попробую структурировано рассказать.
Итак! МОтосноуборд — это малогабаритное гусеничное транспортное средство для перемещения человека по «сложным» поверхностям, в частности снег. Простыми словами это компактный вездеход.
Хотя формально транспортным средством его считать нельзя, оно все равно таковым является, поскольку не может самостоятельно и безопасно перемещаться без человека.
Название устройства сформировано из известного спорта сноуборд и прибавлена приставка мото, поскольку есть двигатель. По сути от категории сноуборда осталась только боковая стойка водителя.
Мотосноубординг позволит путешественникам и спортсменам ездить не только с горы но и вообще в любом направлении. Фанаты досочных видов спорта получают возможность путешествовать везде, и взрывать практически любой пухляк до 50 см.
По сути мотоснуборд это самостоятельный гусеничный модуль, на который встает человек сверху. Мотор в этом случае располагается между ног, а управление происходит за счет переноса веса водителя и ручки газа.
Мотосноуборд является аналогом различных устройств, поскольку выполняет схожие функции. В мире вездеходов уже много категорий и видов техники в зависимости от задачи и условий эксплуатации:
1. Мотобуксировщик или как называют в простонародье мотособака.
2. Мотосноубайк — гусеничный мотоцикл
3. Сноускутер или мото снегокат
4. Снегоход разборный или миниснегоход
Все эти устройства имеют свои плюсы и минусы, но мотосноуборд все же стоит немного в стороне, поскольку он вобрал плюсы всех устройств.
Мотосноуборд имеет складную ручку и небольшой вес. Вдвоем можно без проблем погрузить его в багажник хэчбека или универсала или на багажник на крыше авто.
Я возил без проблем их в ларгусе и дастере. Особые ключи не требуются.
ТРАНСПОРТ?
С точки зрения регистрации мотосноуборд это спортивный снаряд или средство малой механизации. Поэтому претензий от надзорных органов быть к пользователю не может. Но как всегда есть исключения:
1. Если считать его спортивным снарядом, то его нельзя использовать для дорог общего пользования. Т.е. если вы будете ехать на нем по дороге то конечно ДПС вас остановит. Поэтому данное средство только для бездорожья.
2. Если вы приделаете к нему лыжу или какой то руль то устройство автоматически становиться снегоходом, а это значит что вам нужны будут права и государственный номерной знак.
При этом совершенно точно могу сказать что устройство является опасным и требует прохождение инструктажа по безопасности а также некоторых навыков управления, о которых расскажу позже.
Оно достаточно тяжелое и развивает приличную скорость, поэтому для новичков и детей это опасный снаряд, особенно в условиях ограниченного пространства леса.
Но есть и хорошие новости, все мотосноуборды оборудуются чекой безопасности. И если вы упали то чека автоматически выключит двигатель.
ПРИМЕНЕНИЕ.
Поскольку устройство компактное и не требует регистрации или прав на управление используют его как для развлечения так и для утилитарных задач:
Отдых и развлечения:
1. Катание с друзьями и путешествия
2. Отдых на свежем воздухе с семьей. Можно тянуть за вездеходом ватрушку или санки. Но надо быть предельно осторожным.
3. Патрулирование лесного хозяйства или охотничьих угодий, .
1. Прокат в зоне отдыха
2. Охрана территории и патрулирование по маршруту
3. Доставка малогабаритных грузов в сельской местности
На данный момент выявлено всего два производителя, с различных точек планеты. Оба устройства вы сможете найти на просторах русскоязычного интернета.
Американский вариант был первым. Причем первые версии судя по всему производились там и поставлялись по всему миру. Разработчик компания Mattracks. Они также производят гусеничные модули для автомобилей и тракторов. https://www.mattrackspowerboards.com/ Называется их версия Black Daimond Powerboard.
Позже появилась вторая версия, очень похожая на первую но с улучшениями. И по косвенным признакам считается что она уже производилась в Китае.
Ранее американский мотосноуборд привозил один из крупных дилеров мототехники и стоимость нового в России составляла около 85 тыс руб 2-3 года назад. Сейчас же новые уже не поставляются в РФ, и найти эту версию можно только в основном бу состояния на досках объявлений.
В позапрошлом году появилось устройство разработанное и производимое мелко серийно в России. Устройство разработано на базе российских комплектующих, кроме двигателя (надежный китайский). Сильно упрощена конструкция и поэтому устройство получилось дешевле американского аналога. Пока в интернете есть только одна версия русского мотосноуборда. Рекламировать российскую компанию не буду, а то хейтеры как всегда скажут что этот пост реклама, а мне хочется сделать именно информативную статью. Но я думаю для вас не составит труда самим найти ссылку в интернете.
Новый российский мотосноуборд в интернете можно найти по стоимости 71-75 тыс руб.
Есть конечно и различного рода самоделки. Гаражные любители строят свои версии и активно делаться информацией на форумах и в соц сетях. Проскальзывает даже информация по элетросноубордам (точнее электрическим мотосноубордам).
КОНСТРУКТИВ:
С точки зрения эксплуатации и ремонта мотосноуборд достаточно простое устройство и не требует супер специальных навыков для обслуживания, но конечно прямые руки всегда не помешают.
Мотосноуборд состоит из следующих укрупненных частей:
1. Гусеничное шасси. Собственно сама гусеница, внутри пространства которой находятся ведущие валы, склизы, катки, звезды.
2. Рама с ручкой и защитными кожухами. Рама как правило стальная или алюминиевая, а вот кожух и капот выполнены из морозостойкого пластика, для защиты не только механизмов от снега, но и защиты водителя от опасных частей конструкции. Ручка нужна в основном чтобы держаться, она не является рулем. На ручке также расположен курок газа и аварийная чека. Ручка складывается чтобы высота была как можно меньше для транспортировки. На американской версии ручка снимается, на русской же она просто опускается, видимо чтобы не потерять крепеж или саму ручку.
3. Двигатель с трансмиссией. Мотор как правило на обоих вариантах установлен китайский, что вроде лифана или зонгшена мощностью 6,5 — 7 л.с. В общем то этой мощности хватает для эксплуатации в «условно универсальном» режиме. Усилие от двигателя передается на ведущий вал трансмиссию и цепной редуктор. У обоих версий ведущий вал задний, это позволяет держать гусеницу в натянутом состоянии снизу во время езды.
Ручка газа на обоих устройствах выполнена курком под большой палец, как на всех снегоходах.
Габариты примерно одинаковые. Но у американской версии впереди есть имитация лыжи, которая трамбует снег перед гусеницей и тем самым снижает усилие. В РФ версии нет брызговика, в отличие от американского мотосноуборда.
Ключевые отличия двух версии в том что российская версия не имеет кантов а американская имеет канты по бокам выполненные слоями из специального пластика и алюминия. Это влияет на управляемость устройства.
Кроме того, стандарты используются различные. В РФ устройстве почти все комплектующие произведены в РФ, а вот в американском устройстве используются конечно же американско-китайские комплектующие. Это влияет на сроки поставки запасных частей для ремонта.
Гусеница в РФ мотосноуборде 38 см а в американском около 30 см. Высота грунтозацепа в РФ 1.6 см а в американском 2,5 см (максимальное значение).
В РФ используются склизы (рельсы с пластиковыми накладками), которые скользят по двум рядам окон зацепления. И это удобно, поскольку если стерся пластик рельса (а он стирается если попадает грязь) то можно заменить только накладку. А вот в американской версии сама гусеница на внутренних выступах содержит пластик, и если выступы стираются, тогда нужно менять всю гусеницу целиком.
Есть конечно и специфика управления. Я катался на обоих версиях, и первые ощущения что американская версия рулится чуть лучше из за кантов. Но у меня достаточно богатый опыт управления вездеходной техникой, поскольку я разрабатываю собственные варианты мотосноубайков, поэтому могу точно сказать, что управляемость очень сильно зависит от уровня навыка и опыта.
Российская гусеница в поперечном разрезе плоская а вот американская имеет скругленную форму, в центр грунтозапцеп больше по краям меньше. Это влияет на наклоняемость устройства во время руления. Американский мотосноуборд проще наклонить и соотв рулить, а вот чтобы наклонить российскую версию надо постараться и приложить некоторые усилия.
Один из способов управления это потянуть на себя ручку и перетащить нос вправо или влево для изменения направления, что то вроде рыка на себя. Иногда это единственный действенный метод, например когда едете по льду. При этом вес тела также нужно переносить назад.
НАСТОЯТЕЛЬНО РЕКОМЕНДУЮ. Если вы будете пробовать первый раз, то обязательно делайте это на открытой большой территории, чтобы не повредить людей или имущество. Для мужчин справиться с устройством будет легко, а вот девушкам или детям будет сложно удержать устройство и всегда есть вероятность потерять управление.
В пухляке рулиться по моему опыту лучше американская версия, поскольку есть канты. На пухляке они реально работают и позволяют увеличить площадь поверхности устройства. Но опять же это дело опыта, поскольку у российского мотосноуборда гусеница шире, он должен быть более проходимым.
1. По безопасности. Обязательно используйте шлем, это спасет вам жизнь. В идеале надо использовать также и защиту всего тела. Также важным является хорошая прочная обувь. Ноги всегда будут в снегу, поэтому легкие ботинки не подойдут, лучше используйтеся охотничьи или сноубордические ботинки, с защитой от влаги, и низких температур.
2. По эксплуатации. Обязательно нужно следить за уровнем масла в картере. Двигатель 4 тактный, поэтому в бак масло лить не нужно. Также нужно следить за натяжением цепи редуктора, если ослабла то подтянуть не сложно, поэтому лучше возить с собой минимальный набор ключей. Если поехали далеко, то конечно нужно иметь запас бензина, в дополнительной канистре.
1. Скорость до 40 км/ч
2. Вес устройства около 75 кг
3. Габариты в рабочем режиме 140 х 40 х 130 см
5. Потянет вес в санях до 200 кг
6. Вес водителя до 150 кг.
1. Рама металлическая
2. Кожух — морозостойкий пластик
3. Гусеница композитная — резиновая в усилением и вставками
Не могу сказать что какое-то из этих устройств лучше или хуже. Они хоть и похожи но имеют как плюсы так и минусы.
Но я точно могу сказать, что мотосноуборд удивительная штуковина, которая принесет море удовольствия не только водителю но и тому кто в санях (на ватрушке), при должном уровне безопасности.
Стоимость устройства не высокая, поэтому его можно купить даже если вы сомневаетесь, вы сможете протестировать его и легко продать на досках объявлений.
Часть информации я взял из открытых источников в интернете а часть описал из собственного опыта владения обоими видами устройств и практики катания.
Приглашаю к обсуждению тех, кто также имел удовольствие покататься на таком чудо звере. Расскажите про свой опыт, про минусы которые выявили вы и про крутые истории ваших путешествий. Ну а если я что то упустил в основной статье, то обязательно отвечу на вопросы в комментариях.
Источник