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超声自平衡小车(新手入门自平衡小车最佳方案)

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发表于 2015-1-26 09:32:07 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 wujingyu 于 2020-1-30 22:30 编辑

超声自平衡小车

最新超级简单的实现:

ATtiny13A + Mixly编程 实现的超声自平衡小车(2020年1月13日)


1、项目概述(5楼)http://www.geek-workshop.com/for ... amp;page=1#pid84275

2、项目方案(5楼)http://www.geek-workshop.com/for ... amp;page=1#pid84275

3、硬件设计(7楼)http://www.geek-workshop.com/for ... 12538&pid=84279

4、器材采购(8楼)http://www.geek-workshop.com/for ... 12538&pid=84280

5、程序设计(20楼)http://www.geek-workshop.com/for ... 12538&pid=84678

6、调试流程(21楼)http://www.geek-workshop.com/for ... 12538&pid=84694

7、照片与视频展示(23楼)http://www.geek-workshop.com/for ... 12538&pid=84735

8、总结(24楼)http://www.geek-workshop.com/for ... 12538&pid=84760

9、后记(31楼)http://www.geek-workshop.com/for ... 12538&pid=85273

10、高档底盘的超声自平衡车(http://www.geek-workshop.com/for ... 12538&pid=89348


超声自平衡小车QQ群:1035774689

原创之星的奖品(95楼)http://www.geek-workshop.com/forum.php?mod=redirect&goto=findpost&ptid=12538&pid=89995
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 楼主| 发表于 2015-1-31 16:58:26 来自手机 | 显示全部楼层
本帖最后由 wujingyu 于 2015-3-23 14:42 编辑

5、程序设计

程序源代码:
v2.4.zip (7.66 KB, 下载次数: 1686)
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 楼主| 发表于 2015-3-24 21:34:42 | 显示全部楼层
这是在带AB相输出测速,好电机底盘上的超声自平衡小车
超声B小.jpg

下面是MPU6050的,用了两组电池、光耦隔离电机驱动
MPU6050C小.jpg

视频效果
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发表于 2015-1-26 09:47:04 | 显示全部楼层
真的挺棒的,想问一下LZ的车子对自身平衡有什么特殊要求吗?
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 楼主| 发表于 2015-1-26 09:57:05 | 显示全部楼层
xia0chun 发表于 2015-1-26 09:47
真的挺棒的,想问一下LZ的车子对自身平衡有什么特殊要求吗?

没什么特殊的要求,在板子上我加了一个电位器,用于调节设定平衡点的距离的
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发表于 2015-1-26 13:15:42 | 显示全部楼层
弄个教程出来
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 楼主| 发表于 2015-1-26 13:24:35 | 显示全部楼层
本帖最后由 wujingyu 于 2015-3-23 14:27 编辑

1、项目概述

2014年底在网上看到各种制作自平衡小车的帖子,也跟着做了起来。因为第一次做,心里没底,也就没有投入过多的资金,一切按照最小配置进行,所以选择“TT马达”,俗称“香蕉电机”的小车底盘。在等快递送货期间,才看到各种说用“香蕉电机”做自平衡小车的问题,最大的问题就是电机启动对传感器和单片机的干扰问题,还有就是平衡的稳定性不好等问题。在我以Arduino + MPU6050 + L298N为核心做完后,闲得没事干,就想做一款成本低,易上手,最小配置和最基本功能的自平衡小车,其目的就是给那些没有什么经验的刚入行的新手们提供一个入门的解决方案。所以这个项目的目标有以下几点:

a、成本低;

b、目标功能明确,就是实现小车的自平衡;

c、系统稳定可靠;

d、调试、操作方便简单。


2、项目方案


基于上述目标,本方案采用超声波测距模块作为小车平衡状态的检测,免去了对加速度、陀螺仪传感器的理解和复杂处理算法。小车的平衡控制仍然采用网络上流行的Arduino开源硬件,再加上电机驱动模块 L298N,电机仍然采用TT马达(香蕉电机)。

该方案为了降低成本,采用电位器调整设定小车的平衡参数,不使用蓝牙无线模块或有线串口在线调整参数。

用超声波测距的方式实现的自平衡小车,网络上有人提出这种方案无法在坡度变化的斜坡上保持平衡,这种说法经过我的实践,是有解决方案的,这个问题我将在后面进行阐述。

平衡控制的算法还是采用平衡车中经典的PD算法。
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发表于 2015-1-26 13:41:08 | 显示全部楼层
关键是 距离对应加速度的算法~
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 楼主| 发表于 2015-1-26 13:43:45 | 显示全部楼层
本帖最后由 wujingyu 于 2015-5-2 10:04 编辑

3、硬件设计

硬件设计比较简单,以Arduino Nano为核心控制模块,采用HC-SR04超声波测距模块,L298N电机驱动模块,供电采用7.4V/2200mAh锂电池。图中三个10K电位器分别用于平衡点设置、PD算法中Kp和Kd系数设置的调整。

电路原理图如下所示:
原理图.jpg
图中J1为HC-SR04超声波测距模块,J2、J3为L298N模块,Arduino Nano为核心控制模块,MG1、MG2分别为左右电机。

与之前用香蕉电机+MPU6050做的自平衡小车相比较要简单很多,在MPU6050方案中,用了两块电池,其中一块单独用于电机供电,而且L298N必须用光耦隔离的。

而用超声波做的自平衡小车,虽然用的是TT马达(俗称香蕉电机),但仅一块电池供电,L298N电机驱动模块也没有光耦隔离,从最终调试后的效果上看,还比前者更稳定。

成品照:
超声自平衡小车无光耦小.jpg

材料清单
材料清单.jpg
这个材料清单比较完整,是带遥控器的。
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 楼主| 发表于 2015-1-26 13:54:33 | 显示全部楼层
本帖最后由 wujingyu 于 2015-3-23 14:37 编辑

4、器材采购

a、Arduino Nano模块
http://item.taobao.com/item.htm? ... &_u=g79shmu5a7a
7df199a0d6a22e3007ec260292ea9c57.jpg

b、HC-SR04 超声波模块
http://item.taobao.com/item.htm? ... &_u=g79shmu19ea
90d64118d09677c965780c6d03ce92b5.jpg
注意,HC-SR04超声波模块,淘宝上有两种,我们用的是这种不带晶体的,还有种带晶体(见下图)3.80元左右不要买,在近距离不稳定,另外测量的最小周期要稍长一些。
29006efcc173f6157033321678131452.jpg

c、L298N电机驱动模块
http://item.taobao.com/item.htm? ... &_u=g79shmudeb2
8907e0bdd92159da9aac95a3c9c2431b.jpg

d、TT马达及固定件
http://item.taobao.com/item.htm? ... &_u=g79shmu0af1
de4de470ffdcbb80c7ff7263e118e135.jpg

http://item.taobao.com/item.htm? ... &_u=g79shmuc393
f0f590bbee3c3215342beef7048de25b.jpg

e、电池及充电器
http://item.taobao.com/item.htm? ... &_u=g79shmu6216
466c37fccd9be8dd5f30cb73b5ca90f1.jpg
http://item.taobao.com/item.htm? ... &_u=g79shmu44fe
5f2fd84a7ecb0e515f2273c2629492e1.jpg
http://item.taobao.com/item.htm? ... &_u=g79shmu98aa
0a0034e9a583743db5c33b918dedaf59.jpg
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发表于 2015-1-26 15:25:23 | 显示全部楼层
这个真的很好!!记号一下
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发表于 2015-1-26 15:55:57 | 显示全部楼层
wujingyu 发表于 2015-1-26 13:43
根据zwltanf的“弄个教程出来”的建议,陆续发一些相关技术资料,如果感兴趣的人多,再发一些关键的调试相关 ...

刚才突然想到,这个给小车前后均加装超声波传感器,是不是在上坡也可以正常运行呢?
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发表于 2015-1-26 16:36:51 | 显示全部楼层
楼主是直接7.4V接到arduino上?
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 楼主| 发表于 2015-1-26 16:57:08 | 显示全部楼层
本帖最后由 wujingyu 于 2015-1-26 16:58 编辑
wo123 发表于 2015-1-26 16:36
楼主是直接7.4V接到arduino上?


是的,Arduino模块有稳压电路,支持外部的3.8~12VDC供电
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发表于 2015-1-26 20:18:55 | 显示全部楼层
顶一下!!!
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发表于 2015-1-26 20:24:22 | 显示全部楼层
认真的学习中
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发表于 2015-1-27 02:05:56 | 显示全部楼层
楼主好强大!求教程
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