如何構(gòu)建自己的自平衡機器人

這篇文章是關(guān)于DIY自平衡機器人的，我將向您展示如何構(gòu)建自己的自平衡機器人。

這篇文章是關(guān)于DIY自平衡機器人的，我將向您展示如何構(gòu)建自己的自平衡機器人。我嘗試構(gòu)建該項目，但未能獲得預(yù)期的結(jié)果。但是這款機器人的表現(xiàn)相當(dāng)不錯且準(zhǔn)確，盡管與我以前的機器人相比，這并不完美。

我使用定制的PCB，Arduino nano，MPU6050，A4988驅(qū)動程序，HC-05 bt模塊，MDF板和一些硬件來構(gòu)建此自平衡機器人，詳細材料清單可在本文中找到。此項目中使用Balancingwii固件和EZ-GUIandroid應(yīng)用程序通過藍牙連接控制機器人。

因此，讓我們從一些基本的自平衡機器人開始。

自平衡機器人的基礎(chǔ)

自平衡機器人是指機器人通過不斷校正其位置來平衡兩個輪子。

陀螺儀傳感器用于自平衡機器人中，該傳感器連續(xù)將機器人方向數(shù)據(jù)發(fā)送到控制器。

根據(jù)該數(shù)據(jù)控制器的命令，電動機向前或向后運行，以保持機器人的位置筆直。

這是自平衡機器人的理想位置，身體完美地向上注視著車輪。Y軸與機器人的身體之間的夾角為零。

當(dāng)身體向前傾斜時，Y軸與身體之間會有一定角度。MPU6050陀螺儀傳感器檢測到該角度，然后將此數(shù)據(jù)發(fā)送到Arduino。Arduino現(xiàn)在執(zhí)行PID計算，并命令步進電機正向運行，以將傾斜角最小化到零度。

如果機器人向后傾斜時，電機也會向后旋轉(zhuǎn)并將傾斜角校正為零，則會發(fā)生相同的情況。機器人繼續(xù)以每秒400次的速度向前和向后反轉(zhuǎn)電動機，因此我們看起來機器人在該位置穩(wěn)定。

所需組件

Arduino Nano………………………..1個

MPU605陀螺儀傳感器……………….1個

Nema 17步進電機………….2個

100mm車輪…………………………..2個

A4988步進驅(qū)動器IC…………..2個

HC-05藍牙模塊............ 1個

4mm MDF板

150mm M5螺紋桿——4個

一些螺母和螺栓

DIY自平衡機器人電氣圖紙

上圖是自平衡機器人的電路圖。

我已經(jīng)準(zhǔn)備好一塊PCB，您也可以下載Gerber文件訂購PCB，也可以在easyeda平臺中編輯PCB。
https://easyeda.com/sharmaz747/self-balancing

注意：-訂購PCB之前，請先對自己的產(chǎn)品進行交叉檢查。

您必須需要的基本連接和最小連接如下

I2C：

A4 – SDA

A5 – SCL

電機驅(qū)動器引腳：

D5 – STEP1（PORTD 5）

D6 – STEP2（PORTD 6）

D7 – DIR1（PORTD 7）

D8 – DIR2（PORTB 0）

D4 –啟用（均適用）

機器人構(gòu)造

以下是自平衡機器人的基本構(gòu)造圖

我

從4mm厚的MDF紙上切下了三張大小為130 x 65mm的圖片

在這里，我鉆了一些孔，以便步進電機，然后將M3桿插入所有三個MDF板上。

然后，我切成兩片20mm x 20mm鋁角，尺寸為42mm，用于安裝帶有平臺的步進電機。

現(xiàn)在，我使用一些硬件來組裝自平衡機器人的主體。

在這里，我將M5桿插入了基礎(chǔ)平臺，并借助20x20x42鋁角安裝了nema 17步進電機。

現(xiàn)在，我將中間和頂部平臺放在M5搖桿上，并用M5螺母固定。

并將PCB放在10 mm墊片上的中間平臺上。

將1500mah 11.7 V脂糊劑放在基礎(chǔ)平臺上，并用皮帶將其固定在適當(dāng)?shù)奈恢谩?/p>

現(xiàn)在，終于將車輪固定在步進電機的軸上，并用M3機器人將其擰緊。

這樣，我們的機器人組裝就完成了。

現(xiàn)在我們可以進行自平衡機器人的編程了。

程式設(shè)計

下載balancewii//github.com/mahowik/BalancingWii

首先要開始對arduino進行編程，我們需要下載一個稱為balancewii的用于平衡機器人的固件。

該固件基于用于四旋翼和多旋翼飛行無人機的Multiwii固件。您可以在此處了解有關(guān)Multiwii的更多信息http://www.multiwii.com/wiki/index.php?title=Main_Page 。

特別感謝開發(fā)此固件的Mahowik:https://github.com/mahowik

下載固件均衡wii//github.com/mahowik/BalancingWii，現(xiàn)在單擊綠色按鈕克隆或下載。固件將以ZIP格式下載到您的PC中。

現(xiàn)在解壓縮下載的文件，打開新創(chuàng)建的文件夾，并刪除圖像中突出顯示的三個文件，這根本不需要。

另外，包含balancewii.ino文件的文件夾的名稱都必須相同，否則您將得到編譯錯誤。

現(xiàn)在，在arduino中打開balancedwii.ino文件并編譯代碼并上傳它，而無需進行任何更改。

在上傳代碼之前，請不要忘記關(guān)閉BT模塊。

如果您的MPU6050方向不同，那么我需要在config.h文件中更改此行。
您可以在此處將PITCH更改為ROLL

#define CURRENT_AXIS PITCH //可以選擇ROLL或PITCH軸作為當(dāng)前軸。

默認情況下，大多數(shù)HC-05 BT模塊都帶有默認的9600波特率。

但對于此項目，請注意，您的HC-05 BT模塊的波特率必須為115200，否則您將無法連接android應(yīng)用

您可以通過AT命令在google上搜索HC-05 bt模塊的波特率來更改它，您將獲得許多有關(guān)它的教程。

/ *這是串行接口的速度* /

＃定義SERIAL0_COM_SPEED 115200

#define SERIAL1_COM_SPEED 115200

#define SERIAL2_COM_SPEED 115200

#define SERIAL3_COM_SPEED 115200

如果您認為機器人的響應(yīng)速度較慢，則可以嘗試在config.h文件中更改此設(shè)置，但請記住，這些值必須處于約束狀態(tài)。

#define MAX_SPEED 350 //應(yīng)該<= 500

#define MAX_TARGET_ANGLE 130 //其中10 = 1度，應(yīng)<= 15度（即<= 150）

#define MAX_STEERING 90 //應(yīng)該<= 100

Android應(yīng)用

EZ-GUI應(yīng)用程序是我們要在這里使用，你可以了解更多關(guān)于EZ-GUI（http://ez-gui.com/）從這里。EZ-GUI應(yīng)用程序可通過點擊以下或掃描下面的二維碼鏈接從Play商店免費下載。上面下載包已包含這個apk文件。

https://play.google.com/store/apps/details?id=com.ezio.multiwii

應(yīng)用程式設(shè)定

打開下載的應(yīng)用程序，然后單擊屏幕右上角的三個點，點擊設(shè)置。

在BT設(shè)備上選擇以選擇BT模塊，現(xiàn)在單擊NEXT按鈕

現(xiàn)在，從列表中選擇固件“ Multiwii 2.40”，然后單擊“下一步”，直到到達主屏幕。

單擊“連接”按鈕以連接藍牙。

按下“ AUX”按鈕

刻度線標(biāo)記如上所示。

這是我的PID設(shè)置

該PID設(shè)置對于您的機器人來說不是強制性的，每個機器人都是唯一的。PID取決于機器人的設(shè)計，重心，車輪尺寸，電機類型等。嘗試不同的設(shè)置，經(jīng)過一定的嘗試，您肯定會獲得最佳的設(shè)置。

現(xiàn)在從此屏幕返回，并單擊右上角的三個點并轉(zhuǎn)到“高級”，然后轉(zhuǎn)未經(jīng)測試”，然后單擊“模型控件”

現(xiàn)在，這是與您玩機器人的屏幕，您可以從操縱桿上運行自平衡機器人，
并在此屏幕上進行嘗試不同的設(shè)置以了解更多信息。

這樣，我們的DIY自平衡機器人就可以玩了。