[创新制造展示] 【改装】+直立平衡车

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 楼主 | 2019-9-22 11:01 | 显示全部楼层 |阅读模式
     去年自己做了一个平衡小车,使用的普通便宜减速电机,没有使用测量速度的编码器,小车的车架使用塑料壳子,电机使用热胶枪胶水固定,最终小车可以直立并且跑动,但是效果不是很好,这次重新改装设计了车架,并且使用比较好的电机以及霍尔传感器,同时使用航空锂电池,效果比较好。
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blust5 2019-10-16 10:07 回复TA
看成了使用锂空气电池,一下惊到了 
21ic小喇叭 2019-9-23 10:34 回复TA
可以继续分享改装过程呦 
 楼主 | 2019-9-22 11:07 | 显示全部楼层
以前小车的跑动效果,没有速度环,小车倾斜的比较大。
QQ空间视频_20180910220411.gif

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| 2019-9-22 21:45 | 显示全部楼层
改装过程和调试过程不分享分享

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 楼主 | 2019-9-23 14:09 | 显示全部楼层
一.硬件部分
1. 小车电池,电机,车架,测速模块组装照片。
小车使用质量好的航模锂电池,容量大,输出电流大。
电机使用GB37-520减速电机,现在的平衡车使用的比较多。
车架使用单面pcb打孔安装。
测速模块使用AB相霍尔传感器,需要测量速度方向。
20190923_111638.jpg

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 楼主 | 2019-9-24 11:05 | 显示全部楼层
本帖最后由 大秦正声 于 2019-9-24 11:07 编辑

2. 芯片模块
包括mcu蓝牙模块,mpu6050加速度陀螺仪传感器模块,电机驱动模块以及霍尔传感器测速模块。
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 楼主 | 2019-9-24 11:16 | 显示全部楼层
3.核心控制板
把上边的各种模块焊接上去,测速模块是安装在电机上边,通过排线连接到板子上。另外板子上还有电源管理芯片,jtag调试接口,前进,后退指示灯。
20190923_111845.jpg

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 楼主 | 2019-9-24 11:24 | 显示全部楼层
4.车架和螺丝
使用pcb车架,下边固定电机和电池,中间安装控制板,上边一层可以放东西。
采用直径3mm的铜柱和螺丝固定车架。
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 楼主 | 2019-9-24 11:27 | 显示全部楼层
5.平衡车整体照片

20190923_113952.jpg

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 楼主 | 2019-9-24 11:29 | 显示全部楼层
比原来的塑料壳子车架更漂亮,更稳定可靠。

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 楼主 | 2019-9-24 17:07 | 显示全部楼层
本帖最后由 大秦正声 于 2019-9-25 11:01 编辑

二.软件部分
1.平衡车的控制通常包括三部分,直立环,速度环和转向环。
mpu6050采用模拟i2c和mcu通信,使用硬件dmp获得陀螺仪和
加速度数据,然后四元数转换为欧拉角。
2.直立环
直立车的直立环控制部分通常只需要测量控制倾斜角和角速度,倾斜角使用
比例控制,角速度使用微分控制,PD两个参数需要不断调试,直到小车可以静止站立几秒钟左右。

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 楼主 | 2019-9-24 17:15 | 显示全部楼层
3.速度环
    速度环的控制也很重要,只使用直立环还不能保证小车长时间稳定站立和运动,
这时候需要加入速度环控制,速度环使用正反馈,采用比例积分控制算法,对速度的偏差进行比例放大和积分控制。需要注意的是小车运动速度有方向的 ,这个通过AB相霍尔传感器模块实现。

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 楼主 | 2019-9-25 10:42 | 显示全部楼层
补充一下,硬件dmp输出频率最高200hz,我的程序定时器使用5ms控制直立环,
速度环控制周期100ms。

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 楼主 | 2019-9-25 10:54 | 显示全部楼层
4.转向环
在国内nxp智能平衡小车比赛中转向环还是非常重要的,控制的不好速度快一点
转弯的时候就会冲出比赛轨道。平衡车简单的转向控制通常采用比例控制方式,给其中的一个电机比另一个电机大一些的pwm信号,就会绕另一个电机轮胎转动。

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 楼主 | 2019-9-25 10:55 | 显示全部楼层
平衡车快速转圈视频。
20190904_103016.gif

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 楼主 | 2019-9-25 16:52 | 显示全部楼层
5.控制算法介绍
平衡车直立环部分通常可以使用硬件dmp,互补滤波,卡尔曼滤波三种算法,硬件dmp不透明,互补滤波比较简单,卡尔曼滤波自己还不清楚。整个系统采用pid控制算法,直立部分采用pd控制,速度环采用pi控制,转向环采用比例控制,然后把三部分叠加就可以了。

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 楼主 | 2019-9-26 06:59 | 显示全部楼层

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 楼主 | 2019-9-26 07:33 | 显示全部楼层
效果还可以。
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 楼主 | 2019-9-26 09:35 | 显示全部楼层

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 楼主 | 2019-9-26 09:36 | 显示全部楼层
效果还不错。
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blust5 2019-10-16 10:15 回复TA
@戈卫东 :可以加个定位模块,增加自动追踪模式,买完菜往上面一放,自己就可以回家了,它会自动跟着你 
戈卫东 2019-10-14 13:52 回复TA
以后买菜就不用自己拎了! 
 楼主 | 2019-9-29 11:37 | 显示全部楼层
三.经验总结
   由于使用了好的机械架构以及好的电机,电池,同时使用了速度
测量模块,小车的稳定性和带载能力都比以前的小车效果好。这个可以从我
上传的视频演示看的出来。

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