如何构建自己的自平衡机器人

这篇文章是关于DIY自平衡机器人的，我将向您展示如何构建自己的自平衡机器人。

这篇文章是关于DIY自平衡机器人的，我将向您展示如何构建自己的自平衡机器人。我尝试构建该项目，但未能获得预期的结果。但是这款机器人的表现相当不错且准确，尽管与我以前的机器人相比，这并不完美。

我使用定制的PCB，Arduino nano，MPU6050，A4988驱动程序，HC-05 bt模块，MDF板和一些硬件来构建此自平衡机器人，详细材料清单可在本文中找到。此项目中使用Balancingwii固件和EZ-GUI android应用程序通过蓝牙连接控制机器人。

因此，让我们从一些基本的自平衡机器人开始。

自平衡机器人的基础

自平衡机器人是指机器人通过不断校正其位置来平衡两个轮子。

陀螺仪传感器用于自平衡机器人中，该传感器连续将机器人方向数据发送到控制器。

根据该数据控制器的命令，电动机向前或向后运行，以保持机器人的位置笔直。

这是自平衡机器人的理想位置，身体完美地向上注视着车轮。Y轴与机器人的身体之间的夹角为零。

当身体向前倾斜时，Y轴与身体之间会有一定角度。MPU6050陀螺仪传感器检测到该角度，然后将此数据发送到Arduino。Arduino现在执行PID计算，并命令步进电机正向运行，以将倾斜角最小化到零度。

如果机器人向后倾斜时，电机也会向后旋转并将倾斜角校正为零，则会发生相同的情况。机器人继续以每秒400次的速度向前和向后反转电动机，因此我们看起来机器人在该位置稳定。

所需组件

Arduino Nano………………………..1个

MPU605陀螺仪传感器……………….1个

Nema 17步进电机………….2个

100mm车轮…………………………..2个

A4988步进驱动器IC…………..2个

HC-05蓝牙模块............ 1个

4mm MDF板

150mm M5螺纹杆——4个

一些螺母和螺栓

DIY自平衡机器人电气图纸

上图是自平衡机器人的电路图。

我已经准备好一块PCB，您也可以下载Gerber文件订购PCB，也可以在easyeda平台中编辑PCB。
https://easyeda.com/sharmaz747/self-balancing

注意：-订购PCB之前，请先对自己的产品进行交叉检查。

 

您必须需要的基本连接和最小连接如下

I2C：

A4 – SDA

A5 – SCL

电机驱动器引脚：

D5 – STEP1（PORTD 5）

D6 – STEP2（PORTD 6）

D7 – DIR1（PORTD 7）

D8 – DIR2（PORTB 0）

D4 –启用（均适用）

机器人构造

以下是自平衡机器人的基本构造图

我

从4mm厚的MDF纸上切下了三张大小为130 x 65mm的图片

在这里，我钻了一些孔，以便步进电机，然后将M3杆插入所有三个MDF板上。

然后，我切成两片20mm x 20mm铝角，尺寸为42mm，用于安装带有平台的步进电机。

现在，我使用一些硬件来组装自平衡机器人的主体。

在这里，我将M5杆插入了基础平台，并借助20x20x42铝角安装了nema 17步进电机。

现在，我将中间和顶部平台放在M5摇杆上，并用M5螺母固定。

并将PCB放在10 mm垫片上的中间平台上。

将1500mah 11.7 V脂糊剂放在基础平台上，并用皮带将其固定在适当的位置。

现在，终于将车轮固定在步进电机的轴上，并用M3机器人将其拧紧。

这样，我们的机器人组装就完成了。

现在我们可以进行自平衡机器人的编程了。

程式设计

下载balancewii//github.com/mahowik/BalancingWii

首先要开始对arduino进行编程，我们需要下载一个称为balancewii的用于平衡机器人的固件。

该固件基于用于四旋翼和多旋翼飞行无人机的Multiwii固件。您可以在此处了解有关Multiwii的更多信息http://www.multiwii.com/wiki/index.php?title=Main_Page  。

特别感谢开发此固件的Mahowik: https://github.com/mahowik

下载固件均衡 wii//github.com/mahowik/BalancingWii，现在单击绿色按钮克隆或下载。固件将以ZIP格式下载到您的PC中。

现在解压缩下载的文件，打开新创建的文件夹，并删除图像中突出显示的三个文件，这根本不需要。

另外，包含balancewii.ino文件的文件夹的名称都必须相同，否则您将得到编译错误。

现在，在arduino中打开balancedwii.ino文件并编译代码并上传它，而无需进行任何更改。

在上传代码之前，请不要忘记关闭BT模块。

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

#define CURRENT_AXIS PITCH //可以选择ROLL或PITCH轴作为当前轴。

默认情况下，大多数HC-05 BT模块都带有默认的9600波特率。

但对于此项目，请注意，您的HC-05 BT模块的波特率必须为115200，否则您将无法连接android应用

您可以通过AT命令在google上搜索HC-05 bt模块的波特率来更改它，您将获得许多有关它的教程。

/ *这是串行接口的速度* /

＃定义SERIAL0_COM_SPEED 115200

#define SERIAL1_COM_SPEED 115200

#define SERIAL2_COM_SPEED 115200

#define SERIAL3_COM_SPEED 115200

如果您认为机器人的响应速度较慢，则可以尝试在config.h文件中更改此设置，但请记住，这些值必须处于约束状态。

#define MAX_SPEED 350 //应该<= 500

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

#define MAX_STEERING 90 //应该<= 100

Android应用

EZ-GUI应用程序是我们要在这里使用，你可以了解更多关于EZ-GUI（http://ez-gui.com/）从这里。EZ-GUI应用程序可通过点击以下或扫描下面的二维码链接从Play商店免费下载。上面下载包已包含这个apk文件。

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

应用程式设定

打开下载的应用程序，然后单击屏幕右上角的三个点，点击设置。

在BT设备上选择以选择BT模块，现在单击NEXT按钮

现在，从列表中选择固件“ Multiwii 2.40”，然后单击“下一步”，直到到达主屏幕。

单击“连接”按钮以连接蓝牙。

按下“ AUX”按钮

刻度线标记如上所示。

这是我的PID设置

该PID设置对于您的机器人来说不是强制性的，每个机器人都是唯一的。PID取决于机器人的设计，重心，车轮尺寸，电机类型等。尝试不同的设置，经过一定的尝试，您肯定会获得最佳的设置。

现在从此屏幕返回，并单击右上角的三个点并转到“高级”，然后转未经测试”，然后单击“模型控件”

现在，这是与您玩机器人的屏幕，您可以从操纵杆上运行自平衡机器人，
并在此屏幕上进行尝试不同的设置以了解更多信息。

这样，我们的DIY自平衡机器人就可以玩了。