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{| style="width: 1000px;" |- | ==概述== *项目名称:Microduino开源平衡车 *目的:DIY一台属于自己的两轮自平衡小车 *难度:中 *耗时:2小时 *简介: **两轮自平衡小车是一个集多种功能于一体的综合系统,是自动控制理论与动力学理论及技术相结合的研究课题. **平衡车在完成自身平衡的同时,还能够支持多种遥控方式 ***可以使用Joypad遥控 ***也可以支持蓝牙APP遥控 **这套系统完全由Microduino来实现,用户可以体验手工DIY的乐趣 ==材料清单== {| border="0" cellpadding="10" width="100%" |- |width="50%" valign="top" align="left"| ===模块清单(Joypad模式)=== {|class="wikitable" |- |模块||数量||功能 |- |[[Microduino-Core/zh]]||2||核心板 |- |[[Microduino-USBTTL/zh]] ||1||下载程序 |- |[[Microduino-Module nRF/zh]] ||2||无线通信 |- |[[Microduino-Module Motion/zh]] ||1||检测姿态 |- |[[Microduino-Shield Stepper/zh]] ||1||驱动连接地板 |} ===模块清单(蓝牙模式)=== {|class="wikitable" |- |模块||数量||功能 |- |[[Microduino-Core/zh]]||1||核心板 |- |[[Microduino-USBTTL/zh]] ||1||下载程序 |- |[[Microduino-Module BLE/zh]] ||1||无线通信 |- |[[Microduino-Module Motion/zh]] ||1||检测姿态 |- |[[Microduino-Shield Stepper/zh]] ||1||驱动连接地板 |} |width="50%" valign="top" align="left"| ===其他材料=== {|class="wikitable" |- |模块||数量||功能 |- |2.4G天线||1||2.4G通讯 |- |固定板材||1||固定支撑 |- |M2尼龙螺丝||4||固定底板 |- |M2尼龙螺柱||4||固定底板 |- |M2尼龙螺母||4||固定底板 |- |短铜柱||8||固定电机 |- |M4金属螺丝||2||固定车轮 |- |2s锂电池(7.4V) ||1||供电 |- |锂电池专用平衡充电器 ||1||电池充电 |- |Micro-USB数据线 ||1||串口通信,下载程序 |- |车轴连接器 ||2||连接电机轴和车轮 |- |车轮 ||2||结构 |- |步进电机 ||2||驱动车轮 |- |步进电机线 ||2||连接电机和驱动板 |} |} [[File:Balancematerial1.jpg||900px|center]] ==程序下载== 从以下地址下载源程序 '''[https://github.com/Microduino/BalanceCar_Microduino_PID BalanceCar_Microduino]''' ==程序烧写== *将'''[[Microduino-Core+/zh]]'''、'''[[Microduino-USBTTL/zh]]'''堆叠在一起。 **用数据线连接其中的'''[[Microduino-USBTTL/zh]]'''准备上传程序。 **注意:最好不要将所有模块堆叠在一起之后再上传程序 *打开Arduino IDE for Microduino,环境,(搭建参考:'''[[AVR核心:Getting started/zh]]''') *点击'''【工具】'''栏,确认'''板卡(Microduino-Core+)处理器(Atmega644pa@16M,5V)'''选择无误,并选中对应'''端口号(COMX)''' *点击'''【文件】'''->'''【打开】''',浏览到项目程序地址,点击'''“BalanceCar_Microduino.ino”'''程序打开 *几项都无误后,点击'''"→"'''按钮下载程序到开发板上 ==搭建步骤== {| border="0" cellpadding="10" width="100%" |- |width="50%" valign="top" align="left"| *'''Step1:''' *按图1-1所示将'''结构-A1'''和'''结构-A2'''对接 |width="50%" valign="top" align="left"| [[File:Balancestep1-1.jpg||250px|left]] |} {| border="0" cellpadding="10" width="100%" |- |width="50%" valign="top" align="left"| *按图1-2所示将'''结构-B1'''和'''结构-B2'''插在'''结构-A1'''两边 |width="50%" valign="top" align="left"| [[File:Balancestep1-2.jpg||350px|left]] |} {| border="0" cellpadding="10" width="100%" |- |width="50%" valign="top" align="left"| *步骤1完成后组成'''小车骨架''' |width="50%" valign="top" align="left"| [[File:Balancestep1-3.jpg||250px|left]] |} {| border="0" cellpadding="10" width="100%" |- |width="50%" valign="top" align="left"| *'''Step2:''' *按图2-1所示将2个'''步进电机'''与'''结构-C1'''对接,再用'''铜柱'''固定好 **'''注意:'''注意图中所示电机接口方向,两个电机接口应该对称安装。 |width="50%" valign="top" align="left"| [[File:Balancestep2-1.jpg||350px|left]] |} {| border="0" cellpadding="10" width="100%" |- |width="50%" valign="top" align="left"| *步骤2完成后组成'''电机组件''' |width="50%" valign="top" align="left"| [[File:Balancestep2-2.jpg||350px|left]] |} {| border="0" cellpadding="10" width="100%" |- |width="50%" valign="top" align="left"| *'''Step3:''' *按图3-1将'''电机组件'''卡到'''小车骨架'''上,注意电机接口需要对应'''小车骨架'''的缺口,请按图中所示方向将'''电机组件'''卡入卡槽内 |width="50%" valign="top" align="left"| [[File:Balancestep3-1.jpg||350px|left]] |} {| border="0" cellpadding="10" width="100%" |- |width="50%" valign="top" align="left"| *'''电机组件'''卡到位后,将'''结构-B1'''卡入卡槽缺口,卡紧'''电机组件''' |width="50%" valign="top" align="left"| [[File:Balancestep3-2.jpg||350px|left]] |} {| border="0" cellpadding="10" width="100%" |- |width="50%" valign="top" align="left"| *步骤3完成后组成'''小车底盘''' |width="50%" valign="top" align="left"| [[File:Balancestep3-3.jpg||250px|left]] |} {| border="0" cellpadding="10" width="100%" |- |width="50%" valign="top" align="left"| *'''Step4:''' *按图4-1所示将'''车轴连接器'''固定在'''步进电机'''轴上 *然后将'''车轮'''用'''螺丝'''固定在'''车轴连接器'''上 |width="50%" valign="top" align="left"| [[File:Balancestep4-1.jpg||450px|left]] |} {| border="0" cellpadding="10" width="100%" |- |width="50%" valign="top" align="left"| *步骤4完成后小车如图4-2所示 |width="50%" valign="top" align="left"| [[File:Balancestep4-2.jpg||350px|left]] |} {| border="0" cellpadding="10" width="100%" |- |width="50%" valign="top" align="left"| *'''Step5:''' *按图5-1所示将'''2s电池'''放在'''小车底盘'''的槽内 *然后将'''结构-C2'''和'''结构-C3'''分别固定在'''小车底盘'''的上下两面 |width="50%" valign="top" align="left"| [[File:Balancestep5-1.jpg||350px|left]] |} {| border="0" cellpadding="10" width="100%" |- |width="50%" valign="top" align="left"| *按图5-2所示用'''结构-A3'''、'''结构-C4'''和'''结构-C5'''对小车的结构进行加固 |width="50%" valign="top" align="left"| [[File:Balancestep5-2.jpg||350px|left]] |} {| border="0" cellpadding="10" width="100%" |- |width="50%" valign="top" align="left"| *步骤5完成后小车如图5-3所示 |width="50%" valign="top" align="left"| [[File:Balancestep5-3.jpg||350px|left]] |} {| border="0" cellpadding="10" width="100%" |- |width="50%" valign="top" align="left"| *'''Step6:''' *将'''[[Microduino-Shield Stepper/zh]]'''用'''尼龙螺丝'''、'''尼龙螺柱'''和'''尼龙螺母'''固定在'''小车底盘'''顶部 **'''注意''':请严格按照图中所示方向安装'''[[Microduino-Shield Stepper/zh]]'''底板 *然后将以下模块叠加到'''[[Microduino-Shield Stepper/zh]]'''底板上 **核心模块:'''[[Microduino-Core+/zh]]''' **姿态模块:'''[[Microduino-Module Motion/zh]]''' **通讯模块: ***Joypad模式下,通讯模块为'''[[Microduino-Module nRF/zh]]'''(注意先安装'''2.4G天线''') ***蓝牙模式下,通讯模块为'''[[Microduino-Module BLE/zh]]''' |width="50%" valign="top" align="left"| [[File:Balancestep6-1.jpg||350px|left]] |} {| border="0" cellpadding="10" width="100%" |- |width="50%" valign="top" align="left"| *然后将'''步进电机'''按以下示意图用'''步进电机线'''连接到'''[[Microduino-Shield Stepper/zh]]'''底板上 **请注意两个'''步进电机线'''的接口位置。 |width="50%" valign="top" align="left"| [[File:Balancestep6-2.jpg||350px|left]] [[File:BalancestepLine.jpg||350px|left]] |} {| border="0" cellpadding="10" width="100%" |- |width="50%" valign="top" align="left"| *'''注意''':在连接电机线的时候要注意方向,并稍微用力才能插入电机的接口,请按照图中方向插接。 |width="50%" valign="top" align="left"| [[File:Balancemotor.jpg||400px|left]] |} {| border="0" cellpadding="10" width="100%" |- |width="50%" valign="top" align="left"| *'''Step7:''' *按图7-1所示将'''2s电池'''插入'''[[Microduino-Shield Stepper/zh]]'''的电池接口,小车即上电工作,扶起小车,小车即能保持平衡不倒 |width="50%" valign="top" align="left"| [[File:Balancestep7-1.jpg||350px|left]] |} ==操作说明== *如果在'''Step6'''中堆叠的nRF模块,小车上电后默认会进入Joypad遥控模式,否则进入蓝牙模式 ===Joypad遥控指南=== *搭建过程可参考以下页面:'''[https://www.microduino.cn/wiki/index.php/Microduino-Joypad_Getting_start/zh Joypad使用指南]''' *'''Joypad通讯模式配置'''* *模式配置可参考以下页面:'''[https://www.microduino.cn/wiki/index.php/Microduino-Joypad_Getting_start/zh#.E9.80.9A.E8.AE.AF.E6.A8.A1.E5.BC.8F 通讯模式配置]''' **当我们使用'''[[Microduino-Module nRF/zh]]'''作为'''通讯模块'''时,Joypad对应选择'''nRF模式'''即可 *'''Joypad电池使用说明'''* *特别要注意的是电池使用说明:'''[https://www.microduino.cn/wiki/index.php/Microduino-Joypad_Getting_start/zh#Step-3_.E7.94.B5.E6.B1.A0.E9.80.9A.E7.94.B5 电池使用说明]''' ===蓝牙遥控指南=== *首先下载蓝牙遥控APP(Android):'''[[File:MTank.rar|mTank.zip]]''' *确定手机版本号是Andro 4.3以上,确定当前蓝牙功能已打开 *搜索到名为'''“Microduino”'''的蓝牙设备进行连接 *接下来就可以通过APP进行遥控了 ===锂电池充电=== *在平衡车使用过程中发现电机转速比较慢,平衡车无法直立起来,此时是'''2s电池'''电量不足,需要使用配套的锂电池平衡充给电池充电 *请按下图所示将'''2s电池'''的白色3pin接口插入'''平衡充'''的3pin插口内,然后接上'''平衡充'''的电源 [[File:BalanceCharge1.jpg||450px|left]] *可以通过'''平衡充'''的充电指示灯判断充电状态,各种状态如下: {|class="wikitable" |- |指示灯状态||充电状态 |- |绿灯闪烁||没有接电池 |- |红灯常亮 ||电池正在充电 |- |绿灯常亮 ||电池已充满 |} ==代码说明== *在“userDef.h”文件是我们的配置文件 *以下代码可以配置nRF模式下通道,需要保证和Joypad遥控器一致 *Joypad的nRF模式通道配置可参考:'''[https://www.microduino.cn/wiki/index.php/Microduino-Joypad_Getting_start/zh#nRF.E6.A8.A1.E5.BC.8F.E9.80.9A.E9.81.93.E9.85.8D.E7.BD.AE nRF模式通道配置]''' <source lang = "cpp"> #define NRF_CHANNEL 70 //nRF通道 </source> *以下代码可以设置'''[[Microduino-Module Motion/zh]]'''的安装方向 **按照'''搭建步骤Step6'''的方向安装,'''[[Microduino-Module Motion/zh]]'''模块需要选择PITCH方向。 <source lang = "cpp"> #define YAW 0 #define PITCH 1 #define ROLL 2 //姿态传感器安装方向 #define DIRECTION PITCH </source> *以下代码可以调整平衡车角度环和速度环的PID参数 **角度环参数设置如下: <source lang = "cpp"> #define KP_CON 0.2 // 0.25 #define KI_CON 0 #define KD_CON 28 // 30 28 26 </source> **速度环参数设置如下: <source lang = "cpp"> #define KP_THR 0.065 //0.08//0.065 #define KI_THR 0.0005//0.05 #define KD_THR 0 </source> ==疑难解答/FAQ== *'''Q:在使用过程中,平衡小车无法直立怎么办?''' **'''A:'''请对照如下图判断[[Microduino-Shield Stepper/zh]]模块方向是否安装正确,'''步进电机线'''是否连接正确。 [[File:Balancestep7-1.jpg||350px|left]] *'''Q:在使用过程中发现平衡车倒向一边,并听见'''步进电机'''堵转异响?''' **'''A:'''此时可以将平衡车拨倒向另一边,然后平衡车就可以立起来。 ==视频==
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