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模塊化迷你兩輪平衡小車

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樓主
ID:158494 發(fā)表于 2016-12-28 22:01 | 只看該作者 |只看大圖 回帖獎(jiǎng)勵(lì) |倒序?yàn)g覽 |閱讀模式
很多人對平衡車的相關(guān)技術(shù)很有興趣,但是在實(shí)際搭建平衡車或者購買套件時(shí)會發(fā)現(xiàn)其實(shí)成本很高,動(dòng)輒需要300~400的價(jià)錢,而且搭建出來的東西塊頭很大,做好后的存放是個(gè)問題...
  之前自己就走這條路做過一個(gè)平衡小車,為了填坑,我專門花了不少時(shí)間進(jìn)行選型,最后在經(jīng)過三次PCB打樣后終于有了一款非常小巧的平衡小車,這個(gè)平衡小車在實(shí)現(xiàn)了平衡的前提下做到了非常小的尺寸以及高度的模塊化設(shè)計(jì),其整體尺寸僅為8cm*4cm*4cm;其模塊化設(shè)計(jì)做到了將傳感器,電機(jī)驅(qū)動(dòng)器,紅外遙控接收器,以及馬達(dá)和電池都是可以拆卸的模塊。
  其次就是關(guān)于代碼和資料方面,感謝很多網(wǎng)友的無私奉獻(xiàn),他們的資料給了我很大幫助,現(xiàn)在小車已經(jīng)差不多完成,我也在這里分享給大家。

  先上個(gè)全家福:


東西大小可以通過尺子看出來,控制方面采用的紅外遙控~

剛才提到了模塊化的問題,在設(shè)計(jì)中,我盡可能的將能夠安裝的模塊都采用模塊化方式處理,這樣就算以后不用小車了,它的很多模塊都是可以放到別的地方繼續(xù)使用的。
我專門把所有東西都拆開后照了張照片:

其實(shí)東西不多,
一個(gè)核心板,
一個(gè)mpu6050陀螺儀加速度計(jì),
一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng),
兩個(gè)無刷電機(jī)減速馬達(dá),
兩個(gè)輪子,
一個(gè)紅外遙控器,
一塊鋰電池,
一個(gè)紅外接收管

  接下來給大家看看電路原理圖:

因?yàn)槭墙貓D,有點(diǎn)模糊,如果需要源文件,我待會兒放在附件里面~
原理圖沒什么難的,最小系統(tǒng)+電機(jī)控制+電機(jī)電源
繪制時(shí)細(xì)心加耐心就沒什么問題,不然就會和我畫第一版時(shí)一樣吧tx和rx給畫反了...

PCB圖:

各位大神看見我這凌亂的布線就不要吐槽了,畢竟不是電子專業(yè)出身,這些工具什么的都是自學(xué)的,如果哪位大神有關(guān)于PCB方面比較好的書籍推薦我學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)我會非常樂意接受的,嘿嘿~

上面是關(guān)于硬件設(shè)計(jì)部分,接下來是軟件了:
軟件流程:
軟件部分分為兩個(gè)大部分:
1數(shù)據(jù)部分
數(shù)據(jù)部分圍繞MPU6050傳感器展開。分為數(shù)據(jù)獲取,濾波,數(shù)據(jù)處理
1.1數(shù)據(jù)獲取
STM32通過I2C和MPU6050進(jìn)行通訊,其中涉及到基礎(chǔ)的I2C通信協(xié)議實(shí)現(xiàn),在I2C基礎(chǔ)上,涉及到MPU6050各種參數(shù)的設(shè)置,比如加速度的范圍等。不同的設(shè)置獲取到的數(shù)據(jù)會不一樣并且精度也不一樣。
1.2濾波
在獲取到原始數(shù)據(jù)后經(jīng)過簡單轉(zhuǎn)化變?yōu)榻嵌,但是這個(gè)數(shù)據(jù)是不準(zhǔn)確的,因此需要濾波處理,由于小車比較簡單,濾波就用的是互補(bǔ)濾波。這樣就能獲取比較精確的數(shù)據(jù)的了。
1.3數(shù)據(jù)處理
在濾波前需要對獲取的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,這個(gè)需要一點(diǎn)點(diǎn)物理知識,還有一個(gè)就是角速度的積分操作,這個(gè)需要使用定時(shí)器來完成。

2控制部分
控制部分主要分為PID算法,電機(jī)驅(qū)動(dòng)
2.1PID算法
PID算法就是比例,積分,微分這三個(gè)變量相互作用最后輸出到控制器上去。剛開始時(shí)以為需要P就夠了,最后發(fā)現(xiàn)效果不好,在加入了D之后,效果就很好了。
2.2電機(jī)驅(qū)動(dòng)
電機(jī)驅(qū)動(dòng)主要設(shè)計(jì)的知識就是PWM波的控制,STM32有相關(guān)的庫操作,只需要按要求設(shè)置好就OK了。然后將PID算法產(chǎn)生的結(jié)果作為參數(shù)輸入到這里就可以實(shí)現(xiàn)控制了。

軟件部分涉及的東西不多,就算是單片機(jī)新手,花功夫肯琢磨也不會用多久時(shí)間。

  七七八八說了那么多,沒有視頻說個(gè)毛線,在這里錄了個(gè)小視頻,讓大家見笑了:

做這個(gè)小車還是花了些時(shí)間,目的是希望給后來者多填坑,小車目前還有很多不足需要改進(jìn),由于選型問題,沒有找到合適的碼盤測速,所以目前這個(gè)小車還沒有車輪的速度反饋,如果解決這個(gè)問題,小車的性能會更上一層樓。

  希望大家能給我多多提出意見,如果有什么疑惑,我也會盡可能幫助解決~


  差點(diǎn)把資料的事情給忘記了,我的這個(gè)小車的所有相關(guān)資料都放在github上面,地址:

  https://github.com/bigbearishappy/BBear_balance_car


  如果覺得還行的話給我點(diǎn)個(gè)星星,如果覺得做的不好的話也希望大家能夠幫我一起改進(jìn)~



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ID:95821 發(fā)表于 2016-12-29 09:20 | 只看該作者
在我眼裡,你已經(jīng)是大神了
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板凳
ID:95821 發(fā)表于 2016-12-29 09:44 | 只看該作者
大神, 能否用百度盤壓縮上傳呢,那個(gè)網(wǎng)站弄了一會,不會下載.謝謝
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地板
ID:95821 發(fā)表于 2016-12-29 09:53 | 只看該作者
已下載了,謝謝
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5#
ID:158494 發(fā)表于 2016-12-29 22:58 | 只看該作者
alai318 發(fā)表于 2016-12-29 09:20
在我眼裡,你已經(jīng)是大神了

為了讓更多人能體會小車的魅力,我最近在籌備小車的眾籌,到時(shí)會推出套件,你如果有興趣的話可以給我發(fā)郵件聯(lián)系我,我的郵箱:
BBear_mail@163.com
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6#
ID:95821 發(fā)表于 2016-12-30 09:10 | 只看該作者
建議把紅外線改為433射頻發(fā)射/接收. 這樣這會不錯(cuò)的案子
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7#
ID:158494 發(fā)表于 2017-1-8 22:27 | 只看該作者
alai318 發(fā)表于 2016-12-30 09:10
建議把紅外線改為433射頻發(fā)射/接收. 這樣這會不錯(cuò)的案子

您說的這個(gè)傳感器具體是什么樣子的啊,我之前沒有接觸過,還勞煩指教
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8#
ID:95821 發(fā)表于 2017-4-19 16:26 | 只看該作者
淘寶上你打433MHz的收發(fā)模組就有了,因?yàn)榧t外線距離太近,而且一定要可視距離,有點(diǎn)東西擋著就無法控制,換成射頻發(fā)射模組就好多了

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9#
ID:404627 發(fā)表于 2018-10-1 14:34 | 只看該作者
好東西,謝謝大神
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10#
ID:400629 發(fā)表于 2018-10-6 13:47 來自手機(jī) | 只看該作者
佩服佩服
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