爱游戏APP-雷尼绍RLS磁编码器增强两轮自平衡机器人小车的稳定性控制

在设计两轮自均衡机械人小车时，切确、快速地丈量角度扭转是一项要害要求。除此以外，零部件的重量和尺寸最小化也一样主要。东京机电年夜学(Tokyo Denki University, TDU) 工学部的学生，操纵雷尼绍联系关系公司RLS的RM08磁扭转编码器解决了这个问题。

布景

东京机电年夜学是一而至力在科学和手艺教育的高校，在1907年由两位年青的工程师广田精一和扇本真吉创建，其办学主旨是鞭策工程学科教育，为国度经济成长奠基基石。

石川淳师长教师在TDU的机械人与电机一体化学科任教，而且在机械人节制系统开辟等多个手艺范畴展开前驱研究。石川淳师长教师向工学部的学生们提出一项考验：建造一辆两轮自均衡机械人小车。在这个项目中，学生们选择了雷尼绍联系关系公司RLS的RM08磁扭转位置反馈编码器。

挑战

石川淳师长教师对学生们提出的考验是：若何解决经典的节制理论困难 — 倒立摆。好比闻名的Segway（赛格威）电动均衡车，它的手艺根本是将倒立摆的质心设计在支点上方。

倒立摆与吊挂摆分歧，吊挂摆会在移位后天然恢复到不变的均衡位置，而倒立摆具有内涵的不不变性。想象一下，将台球杆或扫帚柄竖立倒放在手掌上，假如不延续调剂手的位置，它就会翻倒。

较短的倒立摆比力长的倒立摆加快阔别垂直位置的速度更快，是以需要更频仍地调剂位置，并且更难节制。好比，在手掌上连结钢笔挺立比连结台球杆竖立更难。

Segway所采取的一种解决方案是，将支点放在轮式平台上。这类车辆从IMU（惯性丈量单位）获得惯性输入。IMU包括两个传感器：加快度计和陀螺仪。

在这类环境下，垂直轴和程度轴上的加快度计均用在肯定重力引发的角度加快度。经由过程不竭监测摆锤的倾斜角和角速度，可以使用PD（比例微分）节制系统来驱动车轮向前或向后转动，以此连结均衡。

学生们决议在他们本身设计的节制系统中采取一种近似的方式，是以他们需要设计并集成一个高效的三件式解决方案，包罗倾斜角度传感、节制逻辑和机电驱动电路。对为此节制利用设计的PCB（印刷电路板），尺寸小且重量轻是集成到车把内的决议性要素。他们对PCB的布局进行了优化，以确保在最小的封装尺寸内集成所有必须的功能。

解决方案

将PCB节制板安装在车把内，位在摆锤的顶部，承载所有必须的电子电路，包罗固态陀螺仪、微节制器、直流机电驱动器和电源治理组件。

轮式平台的底部有两条轴：毗连车轮的程度轴和由紧凑型直流机电驱动的垂直轴。两条轴的交叉处装有一个简单的锥齿轮传动装配，机电经由过程此传动装配爱游戏官方下载可朝肆意标的目的驱动车轮。

系统必需将标的目的连结在近乎垂直的极小角度规模内，才能进行有用节制。假如小车朝任一标的目的倾斜跨越30 °，则爱游戏官方网站入口可能会掉去不变性。为连结均衡，必需以颠末周详计较的加快度和速度持续驱动车轮。

为到达预期的活动节制机能，学生们需要一个高分辩率位置编码器来监控和调理机电输出。并且，这个编码器还必需小巧简便，可以或许容纳在小车纤薄的垂直布局中。

颠末深图远虑，他们终究选择了雷尼绍联系关系公司RLS的RM08磁扭转编码器。这款非接触式、无磨擦磁扭转编码器仅重2g（包罗电缆），具有铝制传感器外罩，直径为8 mm，厚度仅为3 mm。

学生们设计了一个细窄的尼龙衬圈，作为机电轴与RM08编码器的磁励体之间的机械毗连，而这个设计只增添了不到0.5g的重量。RM08编码器发生12位分辩率输出（每转4,096步），可用在运行速度高达30,000 rpm的利用，精度到达爱游戏app网站±0.3 °。

成果

东京机电年夜学的学生们设计出一个活动节制方案，利用RM08高速磁扭转编码器以12位分辩率丈量角度扭转，令两轮机械人小车连结自均衡和竖立。

RM08编码器的防护品级到达IP68，专用在集成到各类多量量OEM利用中，机能很是靠得住。

还一点也很主要，磁扭转编码器还解决了这辆小车刻薄的物理设计限制。它的外形极其紧凑且轻便，帮忙学生们同时降服了空间和负载限制。

这个项目标成功为学生们建立了决定信念，鼓励他们继续摸索更多的高阶机械人项目。

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-完-关在雷尼绍

雷尼绍是世界领先的工程科技公司之一，在周详丈量和医疗保健范畴具有专业手艺。公司向浩繁行业和范畴供给产物和办事— 从飞机引擎、风力涡轮发机电制造，到口腔和脑外科医疗装备等。另外，它还在全球增材制造（也称3D打印）范畴居带领地位，是一家设计和制造工业用增材制造装备（经由过程金属粉末“打印”零件）的公司。

雷尼绍团体今朝在37个国度/地域设有79个分支机构，员工4,400人，此中2,500余名员工在英国本土工作。公司的年夜部门研发和制造均在英国本土进行，在截至2020年6月的2020财年，雷尼绍实现发卖收入5.10亿英镑，此中94%来自出口营业。公司最年夜的市场为中国、美国、日本和德国。

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