Электро роликовые коньки

[DED]

Центра колес от земли на уровне ~40мм.
Металлопластовая труба около 25мм.
Но она крепится не жестко к осям колес, а на пружинящей пластине. Естественно, только с внутренней стороны ботинка.
Передний торец трубы желательно немного загнуть вверх, как на "снегурочках", чтоб не цеплять бугорки.
Высота  нижней кромки зависит от стиля катания. Чем выше, тем сильнее надо кантовать конек (более агрессивное катание).
Чем ниже, тем легче начинающему.
Когда конек кантуется, эта труба прижимается к плосткости полиуретана колес, и по мере закантовки сильнее подклинивает их.
Весь вес конька постепенно переходит на трубу.
Она со временем начинает лохматиться и потихоньку стираться. Но радует, что продается метрами в любом магазине.
Примерно так.

Гибкий вал можно сгибать с радиусом 12см. Он расположен с внешней стороны ботинка, и сразу загибается вверх с предельным радиусом.
Даже если почти лечь на внешнюю сторону ботинка (почти нереальный случай), вроде не должно зацепить.

[Алекс24]

DED - ну надо пробовать, думаю, должно получиться все... Я, наверное, просто не докатал в этом году на лыжах, вот и хочу на роликах летом)))
А про Чегет напомнили, - аж кошки заскребли, я там колупался на двухметровых Эланах, прямых как доска, при моем росте тогда 180 см... Давно это было...

[DED]

В конечном итоге мне хотелось бы сделать вариант, подходящий для любой возрастной категории и квалификации катающихся.
Комфортный, драйвовый, но безопасный.
С конструктивом вроде уже вырисовывается концепция.
Теперь важен удобный алгоритм управления.
По-началу представлялся оптимальным полностью автоматизированный вариант управления. Чтобы контроллер сам выявлял режимы ножного разгона и торможения, и удерживал постоянной выбираемую катающимся скорость. Без каких-либо кнопок управления.
Это можно реализовать, но только для уверенно катающихся.
При катании начинающих могут возникать ложные разгоны или торможения моторов за счет неуверенных дерганых движений, которые контроллер будет честно отрабатывать. Это как, если чайника сразу посадить на спортивный автомобиль - пойдет в неуправляемый разнос.
Поэтому после долгих раздумий решил все-таки оставить в  руке у катающегося брелок с одной кнопкой.
Логика управления такова.
Пока кнопка не нажата, на ногах обычные роликовые коньки.
Как только кнопка нажата, начинается автоматический контроль и удержание скорости роликов, набранной при ножном разгоне.
Контроль и удержание скорости осуществляется с точностью  0,1км/час в интервале 0,5...40км/час.
Если надо сбавить скорость удержания, то достаточно отпустить кнопку. Начнется плавное снижение скорости накатом, как на обычных роликах.
При достижении нужной скорости надо снова нажать и удерживать кнопку брелка. Теперь эта скорость будет автоматически удерживаться контроллером.
Если быстро нажать на кнопку несколько раз подряд (не менее двух), то включится режим рекурперативного торможения ведущего колеса.

Кнопка управления может быть проводной, либо радио.
В последнем случае хорошо подойдет кнопка от обычного радиозвонка. Я использовал для этого в качестве донора серийный недорогой звонок за 310р.

[SMILE1]

При достижении нужной скорости надо снова нажать и удерживать кнопку брелка. Теперь эта скорость будет автоматически удерживаться контроллером.

Поддерживаться наверняка предполагается обороты (просто отслеживать линейную скорость сложно, а зн. дорого). Тут есть нюанс: если катающийся едет зигзагами, а потом переходит к прямолинейному движению, то контроллер воспримет это как снижение скорости и поддаст газу. Это придется учитывать или пилоту, или контроллеру.
Возможно нужна небольшая задержка или регулировка плавности ускорения при работе круиз-контроля.

Когда конек кантуется, эта труба прижимается к плосткости полиуретана колес, и по мере закантовки сильнее подклинивает их.
Весь вес конька постепенно переходит на трубу

Этот вариант можно пробовать и без электропривода... Вполне возможно что подтормаживать об ролики - рабочая идея.    :bw:Мне правда пока непонятно куда поедет при торможении вторая нога если кант только с внутренней стороны ботинков.
Прошу отписать как пройдут пробы с перекантовкой.

[DED]

SMILE1, по считыванию и управлению скоростью роликами пока примеряюсь так.
На каждом моторе стоят датчики скорости вращения (оптрон или холла).
При разгонных толчках или маневрах на них будут несколько отличаться показания.
Когда разгон  завершен и коньки стоят параллельно, скорости их вращения выравниваются, и это является командой контроллеру на запоминание этой скорости для последующего ее удержания.
Если возникнет желание увеличить эту скорость, то надо сделать еще несколько разгонных толчков, или торможение.
При этом контроллер автоматически переназначит новую скорость удержания.
Также контроллер переназначит новую скорость, если была отпущена и потом снова нажата кнопка на брелке.

По поводу закантовки всего одного конька.
Как роликовый начинающий я подловил себя на рефлекторном желании тормозить плугом, выставляя вперед внутренним боком одну ногу.
Вторая при этом остается также подстраховочно опорной, и направлена по ходу движения.
Вставать на канты обоих ботинок требует очень высокого мастерства и риска.
Впрочем возможность тормозить "шпорой"  для тех, кто к этому привык, тоже оставляется на обоих ботинках.

[zap]

Алгоритм слишком сложный, в реальной жизни будет работать плохо.
В жизни хорошо работают простые понятные алгоритмы с одним-двумя параметрами.
Например, с датчиком веса. Вес на коньке - удерживаем постоянный ток через двигатель (уставка тока каким-то образом задаётся кнопкой, например).
Веса нет - останавливаем двигатель.
Датчик оборотов вообще не нужен.

[DED]

Удерживать постоянный ток двигателей неправильно.
Будет меняться скорость при маневрах, или разных уклонах дороги.
Кроме того, при любом отрыве конька от дороги движек на холостом ходу сразу начнет уходить в максимальные обороты.
При этом как раз и будут заюзаны два параметра - вес и ток, вместо одного -  постоянные обороты двигателя.

[zap]

Я же сказал - при исчезновении веса (отрыв конька от земли) двигатель отрубаем.
Скорость быстро меняться не может, ибо у человека большая инерция.
Чтобы обеспечить постоянную скорость вращения, Вам придётся делать собственный сложный контроллер.
При этом полно готовых контроллеров, стабилизирующих ток потребления (т.е. момент двигателя, в первом приближении).
Вам надо всего лишь сделать псевдо-"ручку газа", которая будет управлять контроллером.

[SMILE1]

По управлению:
сложно сказать заранее какой способ управления будет лучше работать (мне вот кажется что ноги роллера редко едут по одной траектории, мало того при таком движении очень быстро устают ноги - вот не приспособлены они к статике в полусогнутом положении). Поэтому скорее всего предстоит серия проб разных способов управления.

 
По торможению:
погоды у нас пока роликов не предполагают, а коньки сегодня у сына отобрал и попробовал:

тормозить плугом, выставляя вперед внутренним боком одну ногу.

и нифига - падаю. Задняя нога резко догоняет переднюю и дотормаживаешь филеем. Чутка получается если ВЕСЬ вес на задней ноге, но тогда передняя практически на весу и тормозит очень слабо. Только вес чуть вперед - задняя нога сразу атакует переднюю.
Но это на обычных коньках, может на роликах с трубой все иначе?? Хз.

[DED]

zap, совершенно верно - незачем делать новый контроллер (драйвер) управления мотором. Проще использовать готовый для своего движка, и сделать к нему свою "умную" ручку газа на простом контроллере типа PIC200 серии. Там всего-то три ноги потребуются: два от датчиков скорости вращения колес, и один на выходной ШИМ ручки газа. Начинающему программисту на час работы. Именно так и задумывалось.

Если мотор будет успевать раскручиваться на холостом ходу при каждом отрыве конька от земли, то при опускании все равно будут ощущаться некомфортные толчки.

Следует еще подумать, как и когда лучше цепляться за скорость удержания.
Может по средней двух коньков, может по максимальной после каждого толчка, может еще как?
Главное, чтоб было удобнее и проще,  и не улететь в разнос.

[zap]

При "классическом" разгоне на роликах ноги двигаются туда-сюда друг относительно друга. Никакой постоянной скоростью вращения ролика тут и не пахнет.
Если Ваш контроллер начнëт насильно удерживать постоянную скорость вращения колеса, то при попытке такого разгона в лучшем случае ничего не получится.
В моëм же случае всë будет нормально - помощь двигателя будет восприниматься как некая постоянная добавка к скорости, не мешая относительным движениям ног.
Впрочем, я не настаиваю, конечно. Просто я бы сделал так, как описал.

[DED]

zap, к сожалению пока еще гибкие валы на пол пути ко мне, и сейчас могу оишь теоретически прокручивать в уме различные варианты.

В вашем варианте есть несомненный плюс - не придется ставить датчиков скорости вращения колес на каждый привод. Просто задавать уровень электрической "помощи"  мускульной тяге.
Но тогда придется вводить ручку газа, и постоянно держать на ней руку.
Кроме того, как я говорил, при постоянном уровне тока мотор при отрыве конька от земли моментально набирает обороты на холостом ходу. И при касании земли каждый раз будет возникать удар по трансмиссии, по полиуритану колеса, и отдаваться в ногу.
Все равно придется вводить петлю отключения питания двигателя по резко возросшим оборотам.  Кстати, это сразу дает приличную экономию аккумулятора.
Но все равно останется эффект самолетного шасси при касании полосы при посадке.
Ради этой "мелочи" и просится поддержание постоянных оборотов при отрыве конька.

Теперь классический вариант, когда идет  разгон "туда-сюда" с контролем и удержанием оборотов.
После каждого толчка фиксируются обороты колеса, до которых оно разогналось. И электроника включает свою помощь лигь при уменьшении этих оборотов.
Как бы, фиксирует минимум, начиная с которого включается помощь.
Когда катающийся прекращает ножной разгон, то электроника будет удерживать набранную им скорость. Не более.
В горку прибавлять ток моторов, под горку отключать их подпитку.
Хочешь сбросить скорость, или поработать немного ногами,  просто отпусти кнопку на брелке - коньки при этом станут обычными.
Не пойму, что тут не так, какие изъяны?

Вот весьма полезный материал по технике катания.http://rollerfit.deal.by/a7968-tehnika-kataniya-rolikovyh.html

[VVK]

Контроль и удержание скорости осуществляется с точностью  0,1км/час в интервале 0,5...40км/час.

Может я не совсем внимательно читал, а как Вы скорость собираетесь удерживать? Для этого ведь энкодеры нужны, чтобы обратную связь завести, а в конструкции они вроде бы не предусмотрены. Да и требования по точности Вы слишком серьезные написали - будет сложно реализовать, особенно на маленькой скорости.

[DED]

VVK, совершенно верно, планировал ставить открытые оптопары LTH301-07 непосредственно на обоих двигателях.
Диск с отверстиями прямо на валу. В диске порядка 50 отверстий по периметру.
Выходы датчиков идут на счетчики в контроллере. По их показаниям строятся выходные ШИМы псевдо "ручки газа" на движки.
Мерные интервалы частотомеров около 100мс.
На минимальных скоростях число импульсов в одиночном цикле измерения будет около 5...10. +/-1 и даст требуемую точность.
У кольца стабилизации оборотов задача не дать движку крутиться медленее установленного значения под нагрузкой; и не дать крутиться быстрее при отрыве конька от земли.

[VVK]

VVK, совершенно верно, планировал ставить открытые оптопары LTH301-07 непосредственно на обоих двигателях.
Диск с отверстиями прямо на валу. В диске порядка 50 отверстий по периметру.
Выходы датчиков идут на счетчики в контроллере. По их показаниям строятся выходные ШИМы псевдо "ручки газа" на движки.
Мерные интервалы частотомеров около 100мс.
На минимальных скоростях число импульсов в одиночном цикле измерения будет около 5...10. +/-1 и даст требуемую точность.
У кольца стабилизации оборотов задача не дать движку крутиться медленее установленного значения под нагрузкой; и не дать крутиться быстрее при отрыве конька от земли.

По моему опыту с таким энкодером ПИД-регулятор (а я думаю, Вы его собираетесь реализовать) сможет удерживать точность в лучшем случае +- 5% на средней скорости и при постоянной нагрузке. На низкой будет значительно хуже. Или время входа в режим будет недопустимо большим.
К тому же у нагрузка на двигатель может меняться в очень больших пределах (от 0 и до...), что сильно усложняет задачу.
Например, при отрыве конька от земли, регулятор резко снизит скважность ШИМ, соответственно сильно уменьшит мощность, подаваемую на двигатель. Когда человек опять наступит, будет рывок назад, т.к. ПИД-регулятор мгновенно отработать не сможет.

Я это к тому написал, чтобы Вы были готовы к всевозможным сюрпризам по этой теме. Вообще, я бы для такого изделия делал управление без обратной связи, так в разы проще.
Попробуйте поискать двигатель с энкодером, такие должны существовать.
На энкодерах много интересных идей погибло, в том числе и у меня. Я сам когда-то вытаскивал энкодеры из шариковой мыши... А еще печатал диск с насечками на принтере на прозрачной пленке.

Да, и еще. Подбор ПИД - коэффицентов желательно осуществлять в реальном времени с PC. Если отладчик это позволяет, хорошо. А если нет, желательно написать простую программу и включить комп. в кольцо регулирования. Так будет быстрее, чем через перепрошивку процессора.

[DED]

VVK, спасибо за поправки! Вроде, все перечисленное постарался учесть.
К сожалению, непосредственно написанием программы будет заниматься другой человек по моему ТЗ, и сделать комплексную онлайн отладку с РС самому вряд ли получится. Придется угадывать несколькими итерациями.

Конкретно по вашему примеру с ШИМ при возврате конька на землю.
После толчка конек идет вверх. Начинается холостой ход у двигателя. Обороты начнут возрастать, но алгоритм в течение нескольких циклов выравнивания  вновь вернет скорость вращения ведущего колеса к "доотрывной" скорости. Время единичного цикла контроля и выравнивания около 100мс.
То есть, колесо будет опускаться на землю с доотрывной скоростью. Не ниже.
Но в  момент приземления за счет переноса центра тяжести тела, и начале толчка другой ногой, приземляемая нога должна идти с увеличивающейся скоростью, а не с прежней доотрывной.
И в этой фазе (начало скольжения на приземляемой ноге) первые 0,1сек нагрузка действительно будет как на обычных коньках, не более. Но после первых же циклов кольцо слежения подхватит новую скорость вращения и перенастроит ШИМ.

Большая точность слежения за скоростью вращения моторов тоже не принципиальна. При достаточно маломощных моторах рывки мощности сглаживаются.
Кроме того, какие-либо толчки могут замечаться лишь в разгонном ножном режиме. При последующей езде на электротяге с постоянной выбранной скоростью вообще никаких толчков быть не может.

[DED]

Вот только что получил гибкие валы.
Это Bosch 125см. Длина подходит идеально для рюкзачного варианта.
Попробовал крутить на предельных оборотах - класс! Очень тихо работают, то, что надо для электро девайса!
Также попробовал максимально согнуть на оборотах. Получается выступ не более нескольких сантиметров за габариты ботинка.
На фотке (извините за качество) просто приложил вал к ботинку для наглядности.
Попробовал также подвигать коньком с "привязанным" валом, второй конец которого закрепил на спине. Никакого ощутимого дискомфорта не обнаружил.

Вывод. Вполне можно продолжать работать в данном направлении!

[Andrey0479]

А эти тросики рассчитаны на нагрузку в обоих направлениях вращения?