开源平衡车/zh

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 模块清单（Joypad模式） 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） 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 其他材料 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 程序下载 从以下地址下载源程序 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 Step1: 按图1-1所示将结构-A1和结构-A2对接 按图1-2所示将结构-B1和结构-B2插在结构-A1两边 步骤1完成后组成小车骨架 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。 步骤2完成后组成电机组件 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 电机组件卡到位后，将结构-B1卡入卡槽缺口，卡紧电机组件 350px 步骤3完成后组成小车底盘 250px 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 450px 步骤4完成后小车如图4-2所示 350px 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 350px 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 350px 步骤5完成后小车如图5-3所示 350px 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 350px 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。 350px 350px 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。 400px 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 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：Joypad使用指南 Joypad通讯模式配置* 模式配置可参考以下页面：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：电池使用说明 蓝牙遥控指南 首先下载蓝牙遥控APP（Android）：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 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： 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：nRF模式通道配置 #define NRF_CHANNEL 70 //nRF通道 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。 #define YAW 0 #define PITCH 1 #define ROLL 2 //姿态传感器安装方向 #define DIRECTION PITCH 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： #define KP_CON 0.2 // 0.25 #define KI_CON 0 #define KD_CON 28 // 30 28 26 速度环参数设置如下： #define KP_THR 0.065 //0.08//0.065 #define KI_THR 0.0005//0.05 #define KD_THR 0 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。 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