Project

Zelfbalancerende Kubus

Hoogwaardig mechatronisch systeem dat behoud van impulsmoment gebruikt voor nauwkeurige oriëntatie- regeling.

Maart 2023
Mechatronica Regelsystemen Embedded Ontwerp PID-regeling

De Zelfbalancerende Kubus is een geavanceerde engineering-demonstratie die zijn balans behoudt op een rand of zelfs een enkele hoek. Dit wordt bereikt door het gebruik van snelle reactiewielen (vliegwielen) die corrigerende koppels genereren op basis van de fysische wet van behoud van impulsmoment.

De mechanische assemblage is ontworpen in SolidWorks met kritische focus op zwaartepunt- optimalisatie en structurele stijfheid om trillingen te minimaliseren. Het regelsysteem maakt gebruik van custom firmware geschreven in C++, die snelle oriëntatiedata van een IMU (Inertial Measurement Unit) verwerkt om nauwkeurige brushless motorcommando's uit te voeren via een afgestemde closed-loop regelaar.

Dit project is een geavanceerde showcase van dynamische stabilisatie, embedded realtime besturing en low-level mechatronische integratie, en bewijst het vermogen om complexe fysica-gedreven hardware-uitdagingen aan te pakken.

Voor wie is dit interessant?

Deze zelfbalancerende kubus is interessant voor iedereen die gefascineerd raakt van techniek die tegen de intuïtie in lijkt te werken, zoals een object dat blijft staan op een enkele hoek. Het is een mooi voorbeeld voor studenten en engineers die zich verdiepen in regeltechniek en stabilisatie, en voor iedereen die wil zien hoe sensoren en motoren in real time moeten samenwerken om iets in balans te houden. Ook als demonstratie van wat er mogelijk is met natuurkunde, elektronica en mechanica samen, laat dit project zien waar de combinatie toe kan leiden.

Wat maakt dit bijzonder?

Het bijzondere aan deze kubus is dat hij op slechts één rand of hoek in balans blijft, puur door het ronddraaien van reactiewielen die continu corrigerende krachten leveren. Een IMU meet de oriëntatie razendsnel, waarna de zelfgeschreven regelaar daar net zo snel motorcommando's op laat volgen, zodat de kubus voortdurend bijstuurt zonder dat je dat ziet gebeuren. De mechanische constructie is bewust ontworpen op een laag zwaartepunt en een stijf frame, zodat trillingen de nauwkeurige balans niet verstoren. Zo ontstaat een demonstratie waarin natuurkunde, elektronica en software volledig op elkaar zijn afgestemd.

Mechatronische uitdagingen?

Van dynamische stabilisatie tot snelle motorsturing, ik bouw systemen die fysieke krachten beheersen.

Neem contact op