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Segway / Self Balancing Robot DIY mit Gyro, Accel, Sabertooth 2x60 und My1020z2 Motor
08.03.2014, 11:58 (Dieser Beitrag wurde zuletzt bearbeitet: 09.07.2014 16:04 von Wampo.)
Beitrag #1
Bug Segway / Self Balancing Robot DIY mit Gyro, Accel, Sabertooth 2x60 und My1020z2 Motor
Ich möchte hier mein neustes Projekt Vorstellen was kurz vor den Startlöchern steht.

Einen Segway oder auch genannt Self Balancing Roboter!

Zur funktionsweise brauch ich glaub ich nichts sagen das dürfte jedem hier soweit bekannt sein. Der Unterschied zu meinem Sagway ist das das Original von Segway kein Redundates System hat, das bedeutet: Ein Segway hat von allen Elektronischen Komponenten immer zwei verbaut. Zwei Gyros, Zwei Akkus, doppelte Spulenwicklung im Motor usw. Fällt ein System aus übernimmt das noch intakte System die vollständige Arbeit.

Geplante Verwendete Hardware/Software:

- als Basis dient ein ARDUINO NANO
- als Motorcontroller kommen zwei Controller in frage, die günstige Variante einer H-Brücke oder ein Sabertooth 2x60 Motorcontroller der vom Preis her aber einiges mehr zubuche schlägt (150€)
- als Gleichgewichtorgan kommen ebenfalls zwei Verschiedene Gyro/Beschleunigungssensoren zur auswahl, einmal von Sparkfun der SN-10121 6DOF Version für 55€ oder eine gleiche Version aus China für ein paar Euro. Beide sind Bestellt, und es muss herausgefunden werden welcher dieser beiden exaktere bzw. zuverlässigere Werte liefert, ein ausfall der Gyros bei voller Fahrt könnte ein apruptes Bremsen mit dem Gesicht herbeiführen und wäre somit eher nich so dolle. Beide Sensoren werden jedoch über I2C gelesen, die Frage ist dann hier wieder wie es mit den Elektromagnetischen einstreuungen von den Motoren auf die I2C Schnittstelle verhält.
- Zwei Motoren der Marke Unit MY1020Z2 mit einer Getriebeübersetzung von 6,7:1, 500Watt bei 24Volt und 12,7 Nm Drehmoment dürften den Saggy Stabil halten und gut Voranbringen.
- geplante 4 Blei/Gel-Akkus mit je 12Volt und 14Ah dürften den Fahrspaß dann für ca. 20-30Km unterstützen. Zwei Akkus sollen jeweils in Reihe geschalten werdung um eine Spannung von 24Volt zu erreichen, und nochmal zwei Akkus dazu Parallel sorgen dann für mehr Ausdauer.
- zwei 16"/ 3" ABS Kunststoffreifen dürften es für den anfang auch tun, später sollen dann vielleicht 16" / 8" Stollenbereifung drauf für ein bisschen mehr Geländespaß, allerdings leidet die endgeschwindigkeit und gesammtfahrdauer drunter, wir werden sehen wie alles funzt.
- wenn alles fertig ist, will ich eine Leuchtweitenregelung für die LED Scheinwerfer verbauen... :-D

Gesamtkosten für dieses Projekt beläuft auf ca.600€, im Vergleich dazu kostet ein Original Saggy knappe 8000€.

MfG Wampo, ich muss jetz in Keller.
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10.03.2014, 12:09
Beitrag #2
RE: Sagway Marke Eigenbau
Wow, das klingt wirklich interessant. Wäre schön, wenn du irgendwann von deinem Erfolg oder den Bauschritten etwas posten könntest.

Viel Spaß beim Tüfteln!

Gruß, Alex
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10.03.2014, 12:16
Beitrag #3
RE: Sagway Marke Eigenbau
Werde euch auf dem Laufenden halten, jedoch ist jetzt erst mal warten angesagt...
Das die lieferungen aus China immer so lang dauern...Tongue

Ich werde alles Dokumentieren und Bebildern wie sich das Projekt entwickelt, momentan Plane ich Bauzeit und Programmierung bis ca Juni/Juli ein.
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10.03.2014, 14:25
Beitrag #4
RE: Segway / Self Balancing Robot DIY
ja, das ist technisch sicher interessant, aber ob ich so ein Ding haben möchte? Ich finde es schon immer zum Piepen, wenn Wachopas in den Malls darauf herumschnurren oder sich Touristengruppen als "daisy-chain" durch Orte schlängeln. Ein Riesengag ist es sicher und vermutlich auch ein gutes Geschäft, wenn man sie am rechten Ort verleiht. Cool

Gruß, Stefan . . . . . . //Wo mein Kölbchen dampft, da bin ich unverkrampft.
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27.03.2014, 08:23 (Dieser Beitrag wurde zuletzt bearbeitet: 27.03.2014 08:30 von Wampo.)
Beitrag #5
RE: Segway / Self Balancing Robot DIY
Nach langem Überlegen, Lesen und Forschen in Foren und Blogs steht nun ein Plan!

Es werden nun folgende Bauteile Verwendet:

2x Motoren der Marke Unit MY1020Z2 mit Getriebe (je 500Watt)
1x Sparkfun SEN-10121(wegen seine hohen genauigkeit bzw. zuverlässigkeit)
1x Motorcontroller Sabertooth 2 x 60 Ampere von dimension-engineering (eigtl. für Modellbau)
4x Akkus von Rotek mit je 12V / 14 Ah (Blei/Gel-Vliesakkus)
1x Arduino Nano
1x UART LC-Display
und bissl Kleinzeug wie Potis, LED´s und so weiter.

Zum Programmaufbau bzw. Funktion:

Da der Sabertooth Motorcontroller angesteuert werden kann wie ein Servo werde ich das Programm auch wie für einen Servo schreiben.
Für die Glättung der Daten des Gyros werde ich einen Kalman Filter benutzen, zudem kommt noch ein PID Controller ins Boot der mir das Balancieren des Segways erleichtern wird bzw. verfeinert, ich will ja nicht auf ner Schiffsschaukel stehen.
Das Accelerometer ist ein ADXL345 und der Gyro ein ITG3200 die beiden sitzen auf einem Board (IMU-Version)

Nach einem Kurzem Gespräch mit einem der Ausbildungsleiter der Lehrlinge in der BMW konnte ich auch seine Aufmerksamkeit gewinnen. Unsere BMW Lehrlinge sind hellauf begeistert von diesem Projekt und können es kaum erwarten das Sie die Konstruktionszeichnungen sehen und umsetzen dürfen. Sehr Praktisch an dieser stelle fast alle Berufsgruppen kommen zum einsatz die auch dort Ausgebildet werden: Mechatroniker, Dreher, Fräser, Schlosser, Elektriker usw.

Ein Geschweisster Hohlprofilalurahmen geben dem Segway eine hohe festigkeit und vermindern das Gewicht erheblich im vergleich zu Stahl. Die Verkleidung des Alukäfigs wird ebenfalls aus Kohlefaserplatten bestehen, von unserer CFK-Fertigungshalle kommen Ausschussdächer vom M3 und i3 zum einsatz die so oder so Entsorgt werden.
Ein Absolutes HIGHLIGHT werden die Kohlefaserkotflügel die eigens für den Segway Laminiert werden.


Die Akkus sind der größte Knackpunkt an der ganzen Geschichte, zu groß, zu schwer zu "schwach"! Falls da noch jemand Ideen dazu hat, bezüglich Leistungsfähigkeit, Gewicht und Größe bitte immer her mit den Gedanken und Ideen.
Akkus auf LI-PO basis fallen leider aus da viiiiel zu teuer.

Updates folgen.... Wink

MfG Wampo
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03.05.2014, 12:17 (Dieser Beitrag wurde zuletzt bearbeitet: 03.05.2014 12:18 von Wampo.)
Beitrag #6
RE: Segway / Self Balancing Robot DIY
Kurzes Schnellupdate:

Das Programm läuft zur zeit ganz gut und unkritisch. Hab Fotos und Code drangehangen es fehlen aber die libs. Im Einsatz is noch momentan der MPU6050 der sollte ja eigentlich rausfliegen aber ich bin noch am Überlegen ob das überhaupt nötig ist, Läuft sehr fein und ohne ausfälle.

Leider Warte ich immernoch auf die zwei Motoren Sad ich hoff die kommen bald mir geht's nämlich aufn geist immer nur am Schreibtisch zu spielen---> Mama hat gesagt geh mal an die Frische luft xD


Es fehlen noch die Libs im Attachment : Digole Serial, I2CDev, MPU6050


Greez Wampo


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.ino  Segway_test2.ino (Größe: 5,77 KB / Downloads: 219)
.ino  sensors.ino (Größe: 376 Bytes / Downloads: 189)
.ino  settings_adjust.ino (Größe: 1,65 KB / Downloads: 177)
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03.05.2014, 18:45
Beitrag #7
RE: Segway / Self Balancing Robot DIY
Letztes Bilderupdate für heute, Steuerplatine mit Neigungssensor, Ardu Nano, PID Potis, Akkuspannungsdisplay und DualMotor Controller im Steuerkasten. Noch nicht ganz angeschlossen mir fehlen noch die Printklemmen aber die dürften Montag eintreffen. Dann mach ich das Teil fertig.

Schönes Wochenende

Greez Wampo


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04.05.2014, 08:07
Beitrag #8
RE: Segway / Self Balancing Robot DIY
fein, fein, feinShy
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