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自平衡踏板车 – DIY – 果壳网 guokr.com

做一个非常酷的代步工具,立刻变成有车族。

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DIYer: ScitechWA
制作时间: 前后约3星期
制作难度: ★★★★☆
GEEK指数: ★★★☆☆

编译来源1

编译来源2

1   自平衡踏板车1.0版本

前段时间,我看到有人DIY了一只平衡滑板,觉得自己也可以做一个类似的平衡平台来测试一下技术。所以我专门去购买了儿童踏板车的一些后端部件(里面有马达和驱动轮),还有XenonJohn建议的电子元件。

滑板车地址:

http://www.instructables.com/id/Easy-build-self-balancing-skateboardrobotsegway-/

我们可以用和平衡滑板相同的方法在平衡组件上搭一块站立台板,但轮子要分得更开,台板还要旋转90度。

儿童踏板车的后端部件非常小,但速度够快,易于测试。

另外,注意不要有太大的冲撞!比如我们就只少了腿上几块皮,还在墙上戳了个小洞洞。

1.1   先展示一些小细节

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现在,我们成功买到了儿童踏板车一些后端部件(马达和驱动轮)和XenonJohn推荐的的电子元件,还弄到了一些三夹板、平面金属板和钢管。

我们将所有东西焊在一起,做出一块可供站立的区域,还有前方凸出的握把。马达要用螺丝钉固定在两侧,电路则固定在前面。再把电池式手电筒拆成两半,装到一只马达上面当做电池盒用,这样电工们就得换个新的手电筒了。

我们又找了一块旧的胶合板制作站立台板,现在它看上去稍微有点踏板车的雏形了。

我颠来倒去几次,终于搞对了马达的极性。过程尽管艰难,但马达第一次跑起来效果就很不错。马达的额定电压是24V,我们用的电池只有18V,所以需要调整一下力矩和功率值,调整之后效果显著,马达跑得很好。

1.2   元件

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这次DIY,你需要用到以下元件(网购是你的好朋友):

○ Arduino UNO——看看手边有没有,没有可以网购
○ Sabertooth 2×52马达控制器
○ 5自由度的加速度计
○ 2只从儿童踏板车上拆下来的后端部件,或者分别购买马达和驱动轮
○ 电池——密封铅酸电池物美价廉,动力钻也可以买得很便宜。如果锂电池是你的菜,锂电池也不错。
○ 用于加速度计的屏蔽多芯电缆,用于马达的大功率电缆
○ 安全操作开关
○ 控制转弯的拨动开关
○ 调整平衡位置的拨动开关
○ Arduino直流接口
○ 匹配Arduino的DIL管脚
○ 双面胶
○ 螺丝钉

1.3   工具

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除了正常工具之外,最好请有焊接机的人帮你焊接固定框。

需要用到的其他工具:

● 钻子和钻头
● 烙铁和焊锡
● 剪线钳和剥皮钳
● 热缩材料和热气枪

1.4   固定框和马达

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为了制作固定框,我们在每一侧都用了几块三夹板、两片金属盘,把踏板车的马达部件固定住。

切割两块三夹板,宽度适合双脚踩踏就行。

再在金属板上钻几个洞,好匹配踏板车驱动轮部件上的螺栓孔,再把金属盘焊接到三夹板搭建的台板上面。

我们还在前端装了一根立杆,在立杆上焊了T型把手,方便双手握把。又在直立的把手和第二块三夹板上之间加了一块三角板加强固定。

现在可以把轮子拧上去了。

1.5   电路

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你可以看到,这儿并没有很多电子元件,只有Arduino、IMU(惯性测量单元)、马达驱动和一堆开关。

开关和IMU的接线都必须是屏蔽线,除非IMU非常靠近Arduino。IMU应该尽量装在台板的中央或前面,比如我们就把IMU固定在了前端的盒子里。

从图中你可以看到,我们其实把所有东西都固定在了那个盒子里,骑踏板车的时候只能操作切断开关,左右驾驶和倾斜控制。

另外,电池被安装在了马达的顶部。

1.6   代码

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代码和XenonJohns写的基本上一样,只是额外调整了功率值和力矩值,因为我们在用18V的电池跑24V的马达。

在代码的开始处,我们定义了2个负责调节功率和力矩的变量。

下载链接:

http://www.instructables.com/files/orig/F6S/Z50M/GZ0JI60O/F6SZ50MGZ0JI60O.txt

2   改进版自平衡踏板车(2.0版本)

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在制作了第一版自平衡踏板车作为测试平台之后,我们觉得它还挺酷的,所以决定再制作一版。

这次我们需要添加一些小特色:

1.2只14.4V的锂电池 2.马达和车轮组件的固定框 3.高度可调节的把手 4.性能优异的CNC(电脑数控)平台 5.花纹钢板

所以,这一版的制作材料基本和上一版的踏板车完全相同。

2.1   建造细节

首先,我们对第一个装置中存在的争论点进行了讨论,在这个版本中达成了一致。

最大的问题是儿童踏板车的后端部件是廉价的压盘,超重时会弯曲变形。所以我们用激光切割了一块金属盘来代替固定框固定马达和轮子。固定框用25mm的钢管制成,还进行了增强,好让它支撑更多重量。

前把手做成了高度可调节的,这样小矮个也可以骑了。

由于市面上没有比较便宜的、用我们现在用的这种电池的手电筒,只好自己做了个电池盒。

然后加上了花纹钢板,看起来更专业一点。

2.2   元件

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除了电池之外,其他的元件都和上一版相同。

你需要用到:

● Arduino UNO——看看手边有没有,没有可以网购
● Sabertooth 2×52马达控制器
● 5自由度的加速度计
● 2个从儿童踏板车上拆下来的后端部件,或者分别购买马达和轮子
● 电池——密封铅酸电池物美价廉,动力钻也可以买得很便宜。如果锂电池是你的菜,锂电池也不错。
● 用于加速度计的屏蔽多芯电缆,用于马达的大功率电缆
● 安全操作开关
● 控制转弯的拨动开关
● 调整平衡位置的拨动开关
● Arduino直流接口
● 匹配Arduino的DIL管脚
● 双面胶
● 螺丝钉

2.3   工具

http://img1.guokr.com/gkimage/2a/0b/ry/2a0bry.png

除了正常工具之外,最好请有焊接机的人帮你焊接固定框。

需要用到的其他工具:

● 钻子和钻头
● 烙铁和焊锡
● 剪线钳和剥皮钳
● 热缩材料和热气枪

2.4   固定框和马达

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固定框做得非常牢固。我们为“轮子+马达”的组件使用了25mm的RHS方管和激光切割的金属盘,所以它不会再像上一个固定框那样扭曲了。

前把手做成可调节式,我们还在顶部加了漂亮的握把。

2.5   电路

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就像你在电路图中看到的那样,这次的电路非常简单,和我们制作的前一个版本完全一样。

开关和IMU的接线都必须是屏蔽线,除非IMU非常靠近Arduino。IMU应该尽量装在台板的中央或前面,比如我们就把IMU固定在了前端的盒子里。

从图中你可以看到,我们其实把所有东西都固定在了那个盒子里,骑踏板车的时候只能操作切断开关,左右驾驶和倾斜控制。

另外,电池被安装在了马达的顶部。

2.6   代码

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代码和XenonJohns(这个DIYer的主页地址:http://www.instructables.com/member/XenonJohn/)的代码基本相同,不过额外调整了一些功率值和力矩值。

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