Мы в Telegram
Добавить новость
ru24.net
News in English
Июнь
2022

Magnetic encoders support the stabilization control of a self-balancing two-wheeled robotic vehicle

0
Magnetic encoders support the stabilization control of a self-balancing two-wheeled robotic vehicle

In the design of a self-balancing two-wheeled robotic vehicle, accurate high-speed measurement of angular rotation is a key requirement. Furthermore, the minimization of component weight and size is an equally vital consideration. Engineering students at Tokyo Denki University found the answer in the RM08 rotary magnetic encoder, from Renishaw’s associate company, RLS. Background Dedicated to…

The post Magnetic encoders support the stabilization control of a self-balancing two-wheeled robotic vehicle appeared first on The Robot Report.

In the design of a self-balancing two-wheeled robotic vehicle, accurate high-speed measurement of angular rotation is a key requirement. Furthermore, the minimization of component weight and size is an equally vital consideration. Engineering students at Tokyo Denki University found the answer in the RM08 rotary magnetic encoder, from Renishaw’s associate company, RLS.

Background

Dedicated to the teaching of science and technology, Tokyo Denki University was established in 1907 by two young engineers, Seiichi Hirota and Shinkichi Ogimoto. Their founding principle was to promote engineering education as a basis for national economic development.

Working in the University’s Robotics and Mechatronics Department, Jun Ishikawa is a pioneering researcher in several technological fields including robot control system development. He challenged his engineering students to create a two-wheeled, self-balancing robotic vehicle. For this project, his students chose the RM08 rotary magnetic position feedback encoder from RLS, a Renishaw associate company.

Challenges

Ishikawa challenged his university students to solve a classic control theory problem – the inverted pendulum. The basis for the well-known Segway personal transporter, the inverted pendulum has its center of mass located above the pivot point.

Unlike a suspended pendulum, which will naturally return to a stable equilibrium position after being displaced, the inverted pendulum is inherently unstable. Imagine holding a pool cue or a broom handle upright on the palm of your hand – it would tend to fall over without continuous adjustments to the position of your hand. A shorter inverted pendulum accelerates away from the vertical position faster than a longer one, requiring more frequent position adjustments and presenting a more challenging control problem – balancing a pen on your hand is trickier than balancing a pool cue.

One solution to the problem, as implemented by Segway, is to mount the pivot point on a wheeled platform. This type of vehicle takes inertial inputs from an IMU (inertial measurement unit) which comprises two sensors: an accelerometer and a gyroscope.

In this case, both vertical-axis and horizontal-axis accelerometers are used to determine the angular acceleration due to gravity. By constantly monitoring the tilt angle and angular velocity of the pendulum, a PD (proportional derivative) control system can be used to drive the wheels forwards or backwards to maintain balance.

Adopting a similar approach in their own control system, Ishikawa’s students needed to design and integrate what was effectively a three-part solution, comprising tilt-angle sensing, control logic and motor drive circuitry. When designing PCBs for this control application, small size and low weight is crucial for integration within the handlebars. PCB architectures have been optimized to ensure that all the required functionality is delivered in the smallest package size.

Solution

The PCB control board sits at the top of the pendulum, inside the handlebars, and carries all the electronic circuitry required, including a solid-state gyroscope, microcontroller, DC motor drive and power management components.

In the wheeled platform, at the bottom, there are two axles: a horizontal axle linking the wheels and a vertical axle driven by a compact DC motor. Simple bevel gearing at the intersection between the axles enables the motor to drive the wheels in either direction.

For effective control, the system must maintain orientation within a small range of angles that are nearly vertical. If the vehicle tilts by more than 30 degrees in either direction, stability might be lost. To maintain balance, the wheels must be driven continuously with carefully calculated acceleration and speed.

To achieve the required level of motion control performance, the students needed a high-resolution position encoder to enable monitoring and regulation of the motor output. It also had to be small and light enough to be accommodated within the vehicle’s slim vertical structure.

After much consideration, the solution came in the shape of the RM08 rotary magnetic encoder from RLS, a Renishaw associate company. This non-contact, frictionless rotary magnetic encoder weighs just 2 g, including cabling, and features an aluminum sensor housing measuring 8 mm in diameter with a thickness of only 3 mm.

The students designed a narrow nylon collar, to act as a mechanical linkage between the motor shaft and the magnetic actuator of the RM08 encoder, which added less than 0.5 g to the assembly. The RM08 encoder produces a 12-bit resolution output (4,096 steps per revolution), is suitable for high-speed operation up to 30,000 rpm and delivers an accuracy of ±0.3 º.

Results

By using the RM08 high-speed rotary magnetic encoder to measure angular rotation at 12-bit resolution, the Tokyo Denki University students were able to design a motion control scheme for a two-wheeled robotic vehicle capable of self-balancing and staying upright.

The RM08 encoder is IP68-rated and designed for integration into a wide range of high-reliability, high-volume OEM applications.

Importantly, the rotary magnetic encoder also addressed the vehicle’s demanding physical design constraints. Being a highly compact and lightweight component, it helped the students overcome both space and load-carrying limitations.

The success of this project has given the students the confidence to explore other advanced robotics projects.

For more information visit, www.renishaw.com/denki

About Renishaw:

UK-based Renishaw is a world leading engineering technologies company, supplying products used for applications as diverse as jet engine and wind turbine manufacture, through to dentistry and brain surgery. It has over 4,500 employees located in the 37 countries where it has wholly owned subsidiary operations.

Throughout its history Renishaw has made a significant commitment to research and development, with historically between 13 and 18% of annual sales invested in R&D and engineering. The majority of this R&D and manufacturing of the Company’s products is carried out in the UK.

The Company’s success has been recognised with numerous international awards, including eighteen Queen’s Awards recognising achievements in technology, export, and innovation.

Further information at www.renishaw.com

Sponsored content by Renishaw

The post Magnetic encoders support the stabilization control of a self-balancing two-wheeled robotic vehicle appeared first on The Robot Report.




Moscow.media
Частные объявления сегодня





Rss.plus



Выгодно ли покупать квартиру в новостройке?

Доктор Кутушов назвал болезни, которые поджидают отдыхающих у водоёмов

Дивный новый мир цифровизации: в Москве пройдет Форум «Время цифры»

Eurasianet: Азербайджан публично и цинично уничтожает армянское культурное и историческое наследие в Нагорном Карабахе


Дары природы в Hilton Seychelles Labriz Resort & Spa

Раскрыт секрет, как и где отдохнуть в России летом за 11 тыс. рублей

Стоматолог Владимир Лосев: сколько времени нужно носить брекеты

Всеармянский союз «Гардман-Ширван-Нахиджеван» осуждает лживое заявление президента Азербайджана Алиева


When Narine asked Gambhir 'can I bring my girlfriend to IPL?'

Inside the mad Fenerbahce world Jose Mourinho is entering with rioting fans, players walking off and notorious hooligans

Fentanyl distribution indictment follows Westminster traffic stop

Brentford B and Tiverton Town Friendlies Announced


Стоматолог Владимир Лосев: сколько времени нужно носить брекеты

Портативный ТСД корпоративного класса Saotron RT-T70

ALMI Partner и «Даком М» будут совместно развивать и продвигать отечественные ИТ-решения

ТСД SAOTRON RT-T50: высокопроизводительный терминал сбора данных промышленного класса


Today's Wordle answer for Thursday, May 30

Началась предрегистрация на Command & Conquer: Legions — релиз в конце 2024 года

Четвёртое дополнение Age of Wonders 4: Eldritch Realms завершит первый цикл поддержки игры

Конец близок в релизном трейлере Destiny 2: The Final Shape



Eurasianet: Азербайджан публично и цинично уничтожает армянское культурное и историческое наследие в Нагорном Карабахе

Преступления мигрантов с рынков азербайджанского олигарха Года Нисанова продолжают шокировать Москву

Дивный новый мир цифровизации: в Москве пройдет Форум «Время цифры»

Международный день защиты детей: дети с ревматическими болезнями




Mash: блогер Саша Митрошина задолжала ФНС 96 миллионов рублей

Доктор Кутушов назвал болезни, которые поджидают отдыхающих у водоёмов

Четверть миллиона в вашем кармане: проверьте кошелек, прежде чем идти в магазин

Дивный новый мир цифровизации: в Москве пройдет Форум «Время цифры»


Админ Telegram-канала "Рынок шкур" получила четыре года за мошенничество

Семья Анастасии Заворотнюк ожидает ее погребения на Троекуровском кладбище

Мост на трассе М-7 в Нижегородской области отремонтируют за 62 млн рублей

Почему уйдут все, кроме поляков: скрытый смысл слов Путина, посеявших панику в Варшаве


Азаренко не смогла выйти в 1/16 финала открытого чемпионата Франции по теннису

В России отреагировали на "скрытую баранку" и достижение Рыбакиной на Ролан Гаррос

Мирра Андреева вышла во второй круг Открытого чемпионата Франции

Россиянин Котов уступил итальянцу Синнеру в третьем круге "Ролан Гаррос"


Джигурда заявил, что не поедет на СВО

Героиня скандального интервью гимнастка Мамун в юности и сейчас, в спорте и в жизни: фото

Минобороны Турции: Анкара выведет войска из Сирии в случае безопасности границ

Прокурор Анфиногенова: в Москве стали реже грабить, воровать и совершать разбой


Музыкальные новости

ГК «Садовое кольцо» приглашает уфимцев посетить первый VK Fest в Башкортостане

Концерт группы "Пикник" состоится 1 июня в Москве

«Мы думали, что будет легче!» Оксана Самойлова и Джиган будут выживать в песках дубайской пустыни в шоу «Выжить в Дубае. Возвращение» на ТНТ

В Уфе продолжается музыкальный фестиваль "Денис Мацуев представляет: Диалог поколений"



Дивный новый мир цифровизации: в Москве пройдет Форум «Время цифры»

Международный день защиты детей: дети с ревматическими болезнями

Eurasianet: Азербайджан публично и цинично уничтожает армянское культурное и историческое наследие в Нагорном Карабахе

Улыбка сделала слушателя «Юмор FM» миллионером


«СВЯТОЙ ЛЕНИН» легально изготавливает армии и спецслужбы. 6 серия. СЕРЬЁЗНЫЙ НОВОСТНОЙ СЕРИАЛ.

Певица Пелагея разделила имущество с бывшим мужем

Выгодно ли покупать квартиру в новостройке?

Выставка «Кремли России — взгляд художника» открылась в Нижегородском кремле


Дептранс: на закрытом участке метро Москвы работали 20 бесплатных автобусов

На МКАД в Москве частично пекрыли движение из-за массовой аварии

Юрист рассказал, как добиться компенсации за потопленный в дождь автомобиль

Движение на ряде набережных и улиц в центре Москвы перекроют из-за забега 1 июня


Лучшие фото за май // Запоминающиеся кадры месяца

Руководство Краснодара посетило китайский Харбин. Рассказываем подробности

Путин провел совещание с членами Совета безопасности России

Лучшие фото недели // Запоминающиеся кадры 27–31 мая





Международный день защиты детей: дети с ревматическими болезнями

Подмосковный НИКИ детства провел онлайн-марафон «Бегом за здоровьем» 1 июня

Первые звоночки и последствия: как живут и умирают люди с опухолью головного мозга

С днем защиты детей росгвардейцы поздравили юных пациентов детской больницы в Москве


Зеленский: после «заморозки» конфликт опять вспыхнет

НАТО оказалась не готова к войне с Россией. Тайное соглашение США и Киева: Враг нацелился на Белгород - источники


Дептранс Москвы раскрыл детали инцидента на станции метро "Спортивная"

Спортсмены из Химок выиграли Первенство Подмосковья по автокроссу

Муж Заворотнюк дал волю эмоциям на прощании с актрисой

Для пользы тела. «Мой спортивный район» начинает летние тренировки


Путин и Лукашенко обсудили по телефону предстоящий саммит ШОС

Путин и Лукашенко обсудили парад в Минске

БЕЛТА: Лукашенко и Путин обсудили представительство России на параде в Минске



Собянин посетил фестиваль "Москва – на волне. Рыбная неделя"

Сергей Собянин поздравил москвичей с Международным днем защиты детей

Собянин: Детский фестиваль искусств «Небо» станет праздником для всей семьи

Собянин: 1 июня начнется фестиваль «Лето в Москве. Все на улицу!»


«Восход», Тинькофф Банк и Альфа объявили о совместном pre-IPO фонде в секторе tech на 4 млрд рублей

Жителям Подмосковья рассказали о лесопожарной обстановке в регионе на 1–3 июня

Очень дорого: во сколько обходится владение электромобилем в крупных городах

Портал «Малый бизнес Москвы» насчитывает более 200 тыс пользователей


В Москве ввели «оранжевый» режим погодной опасности из-за жары в 31 градус

Сервис Russpass добавил страницу рекомендаций для семейного отдыха

Mash: блогер Саша Митрошина задолжала ФНС 96 миллионов рублей

Семья Анастасии Заворотнюк ожидает ее погребения на Троекуровском кладбище


В Архангельске с рабочим визитом побывал «арктический» министр

ТСД промышленного класса Saotron RT-T60

XXXIII Церемония «Хрустальная Турандот» объявит победителей сезона 2023/2024

В филиале фонда «Защитники Отечества» в Архангельской области подвели итоги первого года работы


Первый автобус «Санкт-Петербург — Симферополь» вышел на маршрут

Портативный сканер штрих-кодов Heroje H133U на базе CMOS-матрицы

ВТБ начал выдавать ипотеку на жилье в Крыму

Выставка-представление «Не просто город, а судьба, которой я не устаю гордиться!»


Прокурор Анфиногенова: в Москве стали реже грабить, воровать и совершать разбой

Сервис Russpass добавил страницу рекомендаций для семейного отдыха

Семья актрисы Анастасии Заворотнюк запретила фотографировать ее гроб

В Москве ввели «оранжевый» режим погодной опасности из-за жары в 31 градус












Спорт в России и мире

Новости спорта


Новости тенниса
Ролан Гаррос

Соболенко победила на старте открытого чемпионата Франции по теннису






Mash: блогер Саша Митрошина задолжала ФНС 96 миллионов рублей

Минобороны Турции: Анкара выведет войска из Сирии в случае безопасности границ

В Подмосковье после реконструкции открыли спортивную площадку

Сервис Russpass добавил страницу рекомендаций для семейного отдыха