斥资巨款:打造自平衡非线性立方体Cubli

龙猫太子

第一次接触Cubli大概是三四年前了，那个时候偶然从网上看到一个视频，瞬间惊呆了，如下图：

但是深入了解以后发现，不是一个本科生能搞得定的，首先里面涉及许多数学知识，其次，我本身是电子类专业的，根本不会机械制图，看起来就复杂的东西不会画。还有就是他们的资料大部分都是英文，看起来比较费劲。所以也就是感叹了一下遂放弃。
     随着时间推移，毕业以后因为工作原因接触到了Solidworks,看同事画图非常之简单，后来磨着同事教了我一下发现果然上手简单，功能强大。学会以后就又想起Cubli这个东西来了，试着画了一下，如下图：

基本完美复刻，现在送去加工了，过两天零件到了继续更新帖子。

今天有点空，找了下之前实验的一些图片，现在整理上来记录一下前期调试选型走过的坑，希望对感兴趣的人有点帮助.

这是最开始的时候构建的1D模型，调试平衡算法用的。

这是焊上元件的控制板，主控用的STM32的开发板，哈哈，省了点事。

这是最初选择的电机，但是后来发现它是转速与PWM相关，而不是扭矩相关，不能用。而速度与扭矩是非线性相关的。

这是最终选择的MAXON家的电机，这个扭矩和控制直接相关，因为它是控制电流的。

这个是通过Matlab里面的Simulink工具建模仿真的效果。

龙猫太子

ljlun 发表于 2019-5-23 22:52
这玩意重点应该是平衡的动态响应算法

对，重点是姿态估计与控制，多输入单输出系统，先打算用LQR搞一波。这个简单一点，等以后再搞非线性控制。

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人艰不拆了 发表于 2019-5-23 18:04
还是惯性陀螺仪原理，不过很复杂啊

其实这个不是陀螺，陀螺是定轴性，而这个是基于动量守恒来搞的。那个轮子叫反作用轮/动量轮。

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xiaoqi233 发表于 2019-5-23 17:34
以前看过视频，挺好玩的，期待楼主的作品

完美，我找到的都是视频，还没有这种动图。

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2545889167 发表于 2019-5-23 22:27
围观土豪玩具 外壳cnc要花好多好多钱吧

如果只是外壳的话不贵，里面的那些零件就贵了。现在光机械加工花了大概2万多了。

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praiseslow 发表于 2019-5-26 14:35
楼主的动手能力很强。但是这种东西还是需要配合理论才能弄好。
建议一步一步来。先把电机控制搞好。然后再 ...

是的，主要还是理论，不过这方面的论文不少，还有ETH他们发的Cubli的，里面原理人家已经讲的非常清楚了，基本就是按论文实现一遍罢了。

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feitian227 发表于 2019-5-26 19:37
LZ全才啊，
想知道你的结构是找哪家打样的，要是能和嘉力创一样有一家专门打样机械结构的公司，那DIY就方便 ...

我是在速加网打的，这个就类似JLC的机械打样网站吧，也是出图就可以等成品。

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winwinflyer 发表于 2019-5-26 15:06
某宝见过有成品，但表现没有国外视频上的功能多，只能简单运动

他那个是PID实现了简单控制，只能一个角稳定，而且还不是很稳，也没有制动起跳装置。

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klop 发表于 2019-5-26 16:45
没啥好说的，楼主不要烂尾就好了，期待佳作。

不会烂尾的，毕竟这么多钱都花了。。

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andy1020cn 发表于 2019-5-24 22:19
加工那个网址发来看看

我是在速加网做的，感兴趣可以去搜一下。不是广告哈。

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lisheng1365 发表于 2019-5-24 23:29
请问你的机械加工是在哪里做的啊？

我是在速加网做的，感兴趣可以去搜一下。不是广告哈。

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玫瑰余香 发表于 2019-5-25 06:57
送上视频连接就好了，看看如何玩，2万搞个玩具，真是土豪。

现在只做了算法仿真，具体控制还没有实现完，而且硬件也没有回来，视频估计还得一段时间。

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玛德陛下 发表于 2019-5-27 19:16
踢一脚会怎么样

飞了呗。。。

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subinbin7336 发表于 2019-5-27 17:21
特别想知道机加工是哪家加工的？价格如何？希望楼主赐教

往前翻一下就看到了。。

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klop 发表于 2019-5-29 12:41
看图片好像有3个飞轮，但只看到2个电机，这个究竟有几个电机几个轮子？

哈哈哈，是三个电机三个轮子，那个装配图上是两个电机，没有完全装配。装配图只完成了一面的完整装配。其他都是部分装配。这个影响不大，等明后天零件加工完了我实物装出来就清楚了。

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yilingking 发表于 2019-5-29 18:44
http://www.360doc.com/content/16/0828/06/6433232_586441016.shtml

谢谢分享。

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现在论坛居然不支持帖子重新编辑了么？？我又回来上传进度了。。

龙猫太子

时隔两年，我又回来了！！！！疫情期间经历了更换工作，搬家等一堆乱七八糟的事情，这玩意一直扔在那里没做。其实控制板我都重新改了一次了。先传一些没有改之前的。


第一版本的控制板是用STM32做的，当时这玩意便宜，然鹅这个版本电源还有通信设计问题，电机转起来的时候干扰会变得巨大无比，通信本来是用CAN通信，万万没想到这玩意延迟挺高的，控制这种实时要求比较高的根本跑不起来，无奈放弃这一版设计。


后来吸收上一次经验以后重新设计了一版，但是STM32价格已经起飞，上面那个片子原本只要40左右，涨价以后它居然在300多，告辞告辞。后来转了下商城找到一款双核DSP，这玩意我买的时候85一片，嗯，就它了。


为了调试方便我还加入了一片OLED屏幕，这样一些实时信息角度什么的就不用一直盯着串口了，而且脱机实验也比较方便。


最后报告一波进度，调试中发现机械设计还有点问题，过一阵子还得再加工两个零件，程序主要稳定算法已经搞完，基于LQR的。完工应该不是很远了。最后的最后，感谢大家两年来的关注。