Cubli, ein Würfel mit Lageregelung zum Aufrichten und Ballancieren

von M. Dittrich

Fast jeder kennt Ihn, den Würfel welche Forscher des Instituts für dynamische Systeme der ETH Zürich entwickelt haben. Es wurde schon häufig versucht Ihn zu kopieren, jedoch sind ebenso viele daran gescheitert. Die Technik gleicht einem inversen Pendel. Die Mathematik dahinter sind Differentialgleichungen eines nichtlinearem Systems 4. Ordnung.

Ich möchte mit euch zusammen dieses tolle Projekt erneut entwickeln. Der aktuelle Projektstand wird regelmäßig von mir aktualisiert. Letztes Update 16.10.2017

Technik

• Motoren: Maxon EC45 flat 12V mit Hallsensoren
• Motorcontroller: MP6532
• CPU: Basierend auf Arduino MKR1000
• Sensoren: MPU-9250 (Anzahl u. Anordnung TBD)
• Akku: LiPo 3S 1500mAh

Die ersten Tests mit der Hardware ergaben ein Problem mit der Drehzahlregelung bei kleinen Drehzahlen (n < 0,3 s^-1). Ursächlich hierfür war, für den Interrupt nur die steigende Flanke von H1 zu nutzen. Somit ergab sich eine Auflösung von 8/rev. (bei 8 Polpaaren) welche für eine saubere Regelung ungenügend war. Eine mögliche Lösung ist das interrupten auf jede Flanke aller 3 Hallsensoren. Somit ergibt sich eine Auflösung von 64/rev. welche schon ausreichend für eine saubere Regelung ist.

Downloads

Schaltplan MoBo
Schaltplan BLDC