如何利用超聲波傳感器制作一個(gè)輪式自平衡機(jī)器人

這是一個(gè)輪式自平衡機(jī)器人。由 Arduino UNO 供電并由超聲波傳感器平衡，同時(shí)它能夠自我保持垂直平衡。

動(dòng)力源

動(dòng)力由兩個(gè)齒輪直流電機(jī)為機(jī)器人提供。

構(gòu)建

第一步：將連接到齒輪直流電機(jī)

現(xiàn)在我們將輪子連接到電機(jī)的軸上。

第二步：準(zhǔn)備 PVC T 型接頭

這是PVC管的T型接頭。我們將用它來(lái)固定電機(jī)，電線將從頂部的孔中出來(lái)。

第三步：通過(guò) T 形接頭為電機(jī)接線

在將電機(jī)固定在該管道中之前，我們必須將它們接線。我們將從頂孔穿過(guò) 4 根電線。兩端分體，每臺(tái)電機(jī)2根線。

第四步：通過(guò)頂孔拉線

我們將從 T 型接頭拉回電線，以便電機(jī)就位。

第五步：將電機(jī)固定到位

現(xiàn)在我們已將電機(jī)固定在 T 形接頭中。

第六步：在頂孔中添加管道以安裝超聲波傳感器

我們?cè)?T 形接頭的線端添加了一些管道，稍后我們將在其上安裝傳感器。

電路原理圖

電路原理圖我們使用 L2938 H 橋電機(jī)驅(qū)動(dòng)器 IC 來(lái)雙向旋轉(zhuǎn)電機(jī)。

自平衡機(jī)器人的概念

這個(gè)自平衡機(jī)器人的概念很簡(jiǎn)單。我們有一個(gè)超聲波傳感器，它能夠測(cè)量機(jī)器人與前面障礙物的距離。

如果距離大于固定距離，則機(jī)器人將向前移動(dòng)；如果距離小于固定距離，則機(jī)器人將向后移動(dòng)避免摔倒。

使用 Arduino 為自平衡機(jī)器人連接超聲波傳感器

超聲波傳感器有 4 個(gè)引腳，分別是觸發(fā)、回波、電源和接地。4 根線從引腳連接到微控制器。

平衡機(jī)器人機(jī)體

現(xiàn)在，機(jī)器人垂直放置在地面上。看起來(lái)它是平衡的，因?yàn)樗谕ㄟ^(guò)不斷地移動(dòng)以保持自身平衡。但與此同時(shí)，其實(shí)它也從我手里拿著的電線得到了一些支持。

它不斷地來(lái)回振蕩，這些振蕩需要被阻尼。因此，機(jī)器人將保持平衡并站立在一個(gè)點(diǎn)上而沒(méi)有任何移動(dòng)。

可能遇到的問(wèn)題與解決方案

如果它超出特定點(diǎn)，那么它將無(wú)法自行恢復(fù)。這些電機(jī)需要更多的功率才能快速響應(yīng)。

在測(cè)試時(shí)，L293D 的第二個(gè) H 橋被炸了。所以，我沒(méi)有機(jī)會(huì)通過(guò) PID 來(lái)控制它。

為了真正做到平衡，我們可以使用 MPU-6050 慣性測(cè)量單元。相反，我們使用了這種便宜的超聲波傳感器。

自平衡機(jī)器人的CAD設(shè)計(jì)

這是輪式自平衡機(jī)器人的 CAD 設(shè)計(jì)。在這里我們可以看到兩個(gè)電機(jī)，連接著兩個(gè)輪子。這些電機(jī)安裝在 PVC T 形接頭中。垂直 PVC 管連接到 T 形接頭，超聲波傳感器連接在管道上。

結(jié)論

不過(guò)好在項(xiàng)目的最后，我們還是設(shè)法使它平衡了一點(diǎn)。這個(gè)結(jié)果對(duì)我來(lái)說(shuō)，還是挺滿意的，一切努力都沒(méi)有白費(fèi)。