الروبوت ذاتي التوازن مشروع متقدم ممتع يجسّد مسألة "البندول المقلوب" (Inverted Pendulum) المعروفة في هندسة التحكم: جسم يقف على عجلتين فقط ويحافظ على توازنه باستمرار عبر تصحيح دقيق وسريع لموضعه، تمامًا كما يحافظ الإنسان على توازنه عند الوقوف على قدم واحدة.
المكونات المطلوبة
لوحة أردوينو أونو، وحدة قياس التسارع والدوران MPU-6050، وحدة تشغيل محركات L298N، محركا تيار مستمر مروسان مع عجلتين، وحزمة بطاريات مناسبة.
طريقة التوصيل
تتصل وحدة MPU-6050 بالأردوينو عبر بروتوكول I2C (المنفذان A4 وA5)، وتتصل وحدة L298N بمنافذ رقمية تتحكم في اتجاه وسرعة كل محرك من المحركين عبر إشارات PWM.
مبدأ العمل: حلقة تحكم PID
تقرأ وحدة MPU-6050 زاوية ميل جسم الروبوت عن الوضع الرأسي بشكل مستمر وسريع جدًا (عشرات أو مئات المرات في الثانية). يُغذَّى هذا القياس إلى خوارزمية تحكم من نوع PID (تناسبي-تكاملي-تفاضلي)، التي تحسب مدى انحراف الزاوية الحالية عن الوضع الرأسي المثالي (صفر درجة)، وتترجم هذا الانحراف إلى قيمة سرعة ودوران تُرسَل فورًا إلى المحركين عبر L298N: فإذا مال الروبوت للأمام تسارع المحركان للأمام لإعادته إلى وضع التوازن، والعكس صحيح عند الميل للخلف. تتكرر هذه الحلقة بسرعة عالية جدًا بحيث تبدو الحركة التصحيحية مستمرة وسلسة، وتحتاج معاملات PID الثلاثة (النسبة، التكامل، التفاضل) ضبطًا تجريبيًا دقيقًا (Tuning) للحصول على توازن مستقر دون اهتزاز مفرط.
يمكنك إيجاد وحدة MPU-6050 ووحدة تشغيل L298N ومحركات الروبوت ضمن متجر Juthour Tech.
Leave your comment