Stabilizace a navádění balancujícího robota

Bc. Petr Mamula

Diplomová práce

Stabilization and Navigation of Balancing-bot

Anotace:

Tato práce se zabývá matematickým modelováním, návrhem elektrických komponent, konstrukcí, programováním, počítačovým viděním, a regulací dvoukolového balancujícího robota, poháněného stejnosměrnými sériovými motory. V první části práce je podrobně popsán výběr hardware balancujícího robota. Následně je v práci popsáno modelování šasi, které je vytištěno na 3D tiskárně a osazeno hardwarem komentovaném v první kapitole. Předposlední část se věnuje matematickému modelování včetně parametrizace na základě zkonstruovaného balancujícího robota. Na základě parametrizovaného simulačního modelu je navržena LQR regulace. Posledním bodem práce je softwarová vybavenost robota včetně návrhu a realizace kaskádní PID regulace. Výsledkem práce je funkční mechatronický celek, založený na robustní platformě s možností libovolné modifikovatelnosti nebo replikovatelnosti.

Abstract:

This work deals with mathematical modeling, design of electrical components, construction, programming, computer vision, and control of a two-wheel balancing robot driven by DC series motors. The first part of the thesis describes the selection of hardware balancing robots in detail. Subsequently, the work describes the modeling of the chassis, which is printed on a 3D printer and equipped with hardware commented in the first chapter. The penultimate part deals with mathematical modeling, including parameterization based on a constructed balancing robot. Based on the parameterized simulation model, LQR control is designed. The last point of the work is the robot software, including the design and implementation of cascade PID control. The result of the work is a functional mechatronic unit based on a robust platform with the possibility of any modifiability or replicability.

Klíčová slova

inverzní kyvadlo, PID, LQR, 3D tisk, Raspberry Pi, stavový model systému

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 11. 1. 2022

Obhajoba závěrečné práce

• Vedoucí: Ing. Lukáš Hubka, Ph.D.

Technická univerzita v Liberci

Fakulta mechatroniky, informatiky a mezioborových studií

Magisterský studijní program / obor:
Elektrotechnika a informatika / Automatické řízení a inženýrská informatika