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如何构建自己的自平衡机器人

单片机 2020-05-14 09:47 次阅读

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PCBArduino 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

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。

原文标题:DIY 自平衡Arduino机器人-【单片机教程-创客】

文章出处:【微信号:aidanpianji,微信公众号:单片机】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

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ST23L48A ST23L48AST23联系安全MCU具有48 KB的EEPROM 增强的安全性和Nescrypt加密处理器

型8位/ 16位ST23 CPU核心的16兆字节线性寻址存储器 用户的ROM 390千字节 用户RAM的6个字节 2千字节NESCRYPT RAM的 48个字节用户EEPROM,包括128个字节的用户OTP区的 30年的数据保存在25℃下 在25℃下500000次擦/写 1到64字节擦除或编程在1.5毫秒 工作温度:-25°至+ 85°C 增强NESCRYPT加密处理器,用于公共密钥加密 FIPS PUB 197兼容的AES加速器 使用看门狗和中断3个8位的定时器能力 ST23L48A设备是串行存取微控制器定制设计的用于安全智能卡应用程序。...
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ST23L48A ST23L48AST23联系安全MCU具有48 KB的EEPROM 增强的安全性和Nescrypt加密处理器

ST23YR48 ST23YR48ST23双接口安全MCU用48千字节的EEPROM 增强的安全性和Nescrypt密码处理器 RF B型(非接触式ID-护照/ PKI)

特性 增强型8位/ 16位ST23 CPU核心的16兆字节线性寻址存储器 390个字节用户ROM 6字节用户RAM 2千字节NESCRYPT RAM 48个字节用户EEPROM包括128个字节的用户OTP区: 30年的数据保存 1到64字节擦除或编程在1.5毫秒 增强NESCRYPT加密处理器,用于公共密钥加密 硬件安全增强DES加速器 与看门狗和中断能力三个8位定时器 3V和5V电源电压范围 外部时钟频率高达10 MHz 高性能 CPU时钟频率高达29 MHz的 省电待机状态 联系分配与ISO / IEC兼容:通过提供7816-3标准 异步收发器(IART),用于高速串行数据支持(ISO / IEC 7816-3和EMV™兼容) ESD prote ction大于5千伏(HBM)用于接触焊盘和4千伏用于非接触垫 接触设有 与ISO / IEC 14443个类型B标准的要求 13.56MHz载波频率 RF帧至多512字节 RFUART(RF通用异步收发器)高达848千位/秒 0.5千字节专用RFUART RAM BPSK - NRZ负载调制(卡到读取器) 8%至14%幅度调制的接收(读取器到卡)作为最小的范围 通过CPU的时钟频率高达设置到29兆赫加上时钟频率增强的RF性能分频器 安全性...
发表于 05-20 22:05 24次 阅读
ST23YR48 ST23YR48ST23双接口安全MCU用48千字节的EEPROM 增强的安全性和Nescrypt密码处理器 RF B型(非接触式ID-护照/ PKI)

STM86312 STM863121/4至十一分之一占空比VFD控制器/驱动器

ernal resistor necessary for driver output (P-channel open drain + pull down resistor output) General purpose input port (4 bits) Many display modes (11 segments & 11 digits to 16 segments & 4 digits) Dimming circuit (eight steps) Key scanning (6 x 4 matrix) LED ports (4 chs, 20mA max) Serial interface (CLK, STB, DIN, DOUT) High-voltage output (VDD- 35V max) The STM86312 is a VFD (Vacuum Fluorescent Display) controller/driver that is driven on a 1/4 to 1/11-duty factor. It consists of 11-segments output lines, 6 grid output lines, 5 segments/grid output drive lines, a display memory, a control circuit, and a key scan circuit. Serial data are input to the STM86312 through a three-line serial interface. This VFD controller/driver is ideal as a peripheral device for a single-chip microcomputer....
发表于 05-20 20:05 8次 阅读
STM86312 STM863121/4至十一分之一占空比VFD控制器/驱动器

PM6776 PM6776带有PMBus 6 + 1的双通道数字VR13多相控制器™

尔® VR13 6 + 1相紧凑数字控制器 VR13符合25MHz的SVID总线rev.1.7 高性能数字控制回路(数字STVCOT™) 专有自动调谐技术 通过PMBus的完全可配置的™ AutoDPM - 自动动态相位管理 远程感; 0.5%Vout的精度与校准 使用校准 在PM6776是被设计为功率英特尔VR13处理器的高性能数字双控制器电流监测信号:所有所需的参数是通过PMBus的™接口编程。
发表于 05-20 19:05 19次 阅读
PM6776 PM6776带有PMBus 6 + 1的双通道数字VR13多相控制器™

X-NUCLEO-NFC05A1 X-NUCLEO-NFC05A1NFC读卡器扩展板基于ST25R3911B的STM32和STM8核苷

NFC读卡器IC:ST25R3911B 47毫米x 34英寸毫米,四匝,13.56MHz的电感在PCB和相关联的调谐电路 6个通用的LED ISO 18092(NFCIP-1)活性的P2P ISO 14443A和ISO14443B ISO 15693 的FeliCa ™ VHBR 6.8 Mbit / s的AFE和PCD到PICC成帧 3.4 Mbit / s的PICC向PCD成帧 最多1.4 W的输出功率与差天线 的X细胞核 - NFC05A1是基于所述ST25R3911B的NFC读卡器扩展板。
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X-NUCLEO-NFC05A1 X-NUCLEO-NFC05A1NFC读卡器扩展板基于ST25R3911B的STM32和STM8核苷

EV-VNH7070AY EV-VNH7070AYVNH7070AY评估板

的单IC应用板专用于VNH7070AY 提供电连接和热散热,易于成型 EV-VNH7070AY为您提供了一种简单的方法,以ST的VIPower M0-7 H桥驱动器连接到现有的原型电路。该评估板自带预装配有VNH7070AY H桥。电气元件的车载最小设定(作为用于设备数据表建议)使用户能够直接连接的负载,在电源与所述微控制器在没有外部部件的设计和连接的任何额外的努力。
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EV-VNH7070AY EV-VNH7070AYVNH7070AY评估板

STSW-STPM003 STSW-STPM003为STM32F4探索套件和EVALSTPM32三相固件实现

4个STPMs计量 用于保存参数EEPROM支持(可选) USB虚拟Com端口(VCP),用于支持GUI和LabTools Minishell(命令行分析器),用于通过USB发送命令 在UART或SPI STPM通信 STM32处理程序和驱动程序支持基于立方MX 使用STPM3x和STM32F407装置中的固件实现的三相应用的开发。它已经开发了基于STM32F407VGT与EVALSTPM32接口的STM32F4发现套件,但它可以很容易地移植到其它微控制器。
发表于 05-20 15:05 4次 阅读
STSW-STPM003 STSW-STPM003为STM32F4探索套件和EVALSTPM32三相固件实现

STSW-IO-LINK STSW-IO-LINKIO-Link的演示套件固件

包STM32微控制器ARM ®皮质® -M0 +和ARM的Cortex-M3 符合STM32Cube开发框架 在其他STM32平台便携式 基于RS-485通信的PC接口 通信层用于交换主站和传感器节点 传感器配置和传感器数据采集 快速傅立叶变换(FFT)运算,以评估振动谱 此试剂盒包括用于一个完整的固件版本STEVAL-IDP004V1和STEVAL-IDP003V1评估板,以促进在配置中,数据交换和处理方面的系统管理。它是基于STM32CubeHAL库,并使用功能强大的STM32CubeMX工具来配置微控制器和更新而不会丢失数据的创建工作区。...
发表于 05-20 15:05 27次 阅读
STSW-IO-LINK STSW-IO-LINKIO-Link的演示套件固件

STSW-BFA001V1 STSW-BFA001V1软件包STEVAL-BFA001V1B

固件实施例来构建应用程序状态监测和预测性维护基于三维数字加速度计,环境和声学MEMS传感器 中间件包括算法为先进的时间和频率域信号处理振动分析 可编程FFT大小(512,1024或2048点) 可编程FFT平均和重叠 可编程窗(平顶,汉宁,汉明) 速度RMS均线,加速度最大峰值 中间件集成麦克风算法: PDM到PCM 声压 音频FFT 固件包STM32F469AI开发了在不同的微控制器系列便于携带 PC数据监视通过任何游离终端模拟器 示例示范固件STEVAL-IDP004V1 IO-Link的主功能的多端口评估板和DE通信dicated PC GUI 特殊STSW-BFA1PREDMNT状态监测固件配置成与STSW-IDP4PREDMNT相互作用,并且允许经由STM32MP157C-DK2网关数据上传至云。 在固件包旨在帮助您开发基于状态监测的工业预测性维护解决方案。...
发表于 05-20 14:05 14次 阅读
STSW-BFA001V1 STSW-BFA001V1软件包STEVAL-BFA001V1B

STSW-USBPD45CFW STSW-USBPD45CFWSW包STEVAL-USBPD45C 45瓦USB C型™电源适配器发货

包与应用实例的二进制为STEVAL-USBPD45C 45瓦USB C型™电源输送适配器。 应用固件基于所述认证X-CUBE-USB-PD软件设计的ARM ® 32位皮质® -M0 STM32F051 MCU和PD3.0认证STUSB1602A C型控制器。 在STSW-USBPD45CFW软件包被设计为支持STEVAL-USBPD45C 45瓦USB C型电源输送适配器参考设计。
发表于 05-20 13:05 26次 阅读
STSW-USBPD45CFW STSW-USBPD45CFWSW包STEVAL-USBPD45C 45瓦USB C型™电源适配器发货

STSW-IOD003 STSW-IOD003基于STM32Cube L6362A的IO-Link通信收发器设备IC评估软件

62A IO-Link通信收发器装置IC集成在STEVAL-IOD003V1评估板的管理驱动程序层 GPIO和IRQ的配置 用于接收和发射I / Q信道控制 故障中断处理 用于控制L6362A设备 易于在不同的微控制器系列可移植性示例应用程序,这要归功于STM32Cube 自由的,用户友好许可证条款 在STSW-IOD003是用于STEVAL-IOD003V1评估板它集成了L6362A IO-的评估软件链路收发器设备。
发表于 05-20 13:05 20次 阅读
STSW-IOD003 STSW-IOD003基于STM32Cube L6362A的IO-Link通信收发器设备IC评估软件

EVL6564H-100W EVL6564H-100W基于所述L6564H 100瓦过渡模式PFC预调节器演示板

压范围:90至265 VAC 最小线频率(f →):47赫兹 稳压输出电压:400伏 额定输出功率:100W 最大2F →输出电压纹波:20 V峰峰值 保持时间:10毫秒(V DROP 后保持时间:300 V) 最小开关频率:40千赫 最低估计效率: 92%(@ V 在 = 90 VAC,P OUT = 100 W) 最高环境温度:50℃ PCB类型和大小:单面为35μm,CEM-1,90×83毫米 此演示板是基于新的过渡模式PFC控制器L6564H和器具100 W,宽范围的电源输入,PFC预调节器适用于镇流器,适配器,平面屏幕显示器,并且所有具有SMPS以满足IEC61000-3-2或JEITA-MITI法规。...
发表于 05-20 12:05 26次 阅读
EVL6564H-100W EVL6564H-100W基于所述L6564H 100瓦过渡模式PFC预调节器演示板

STSW-L9177A STSW-L9177AEVAL-L9177A图形用户界面

RS232端口连接与微控制器 自动COM连接 L9177A SPI寄存器读取和写入 能够生成可编程durationactuations 可能性控制L9177A并行致动。 在STSW-L9177A是一个图形用户界面(GUI),其允许以初始化并通过SPI协议改变参数控制EVAL-L9177A评估板,管理并行PWM输入和读出的输出。该L9177A GUI已经使用Labview的开发和其使用,如微控制器接口,在SPC56M发现板。
发表于 05-20 12:05 27次 阅读
STSW-L9177A STSW-L9177AEVAL-L9177A图形用户界面

NCP1581 用于跟踪应用的同步降压控制器 高频PWM

1同步降压控制器IC旨在为14引脚SOIC中的板载DC-DC应用提供简单的同步降压稳压器。 NCP1581专为跟踪应用而设计,提供轨道输入。 NCP1581采用固定内部400 kHz开关频率工作,允许使用小型外部元件。该器件具有由外部电容设置的可编程软启动,欠压锁定和输出欠压检测,可在检测到输出短路时锁定器件。电路图、引脚图和封装图
发表于 07-29 16:02 150次 阅读
NCP1581 用于跟踪应用的同步降压控制器 高频PWM

AR1335 CMOS图像传感器 13 MP 1/3

是一款1 / 3.2英寸CMOS有源像素数字图像传感器,像素阵列为4208H x 3120V。 AR1335数字图像传感器采用突破性的1.1μm像素技术,通过领先的灵敏度,量子效率和线性全阱提供卓越的低光图像质量。这使得图像质量可以与数码相机相媲美。 AR1335采用专注于低功耗的传感器架构和低Z高度的高射线角度(CRA),是智能手机和其他移动设备应用的理想选择。它集成了复杂的片上相机功能,如窗口,镜像,列和行跳过模式以及快照模式。它可通过简单的双线串行接口进行编程。 AR1335传感器可以高达每秒30帧(fps)的速度生成全分辨率图像,并支持高级视频模式,包括4K 30fps,1080P 60fps和720P 120fps。 特性 13MP CMOS传感器,采用先进的1.1μm像素BSI技术 数据接口:2,3和4通道MIPI 可用于MIPI的比特深度压缩:10-8和10-6以降低带宽 启用立体视频捕获的3D同步控制 6.8 kbits一次性可编程存储器(OTPM) 可编程控制器:增益,水平和垂直消隐,自动黑电平偏移校正,帧大小/速率,曝光,左右和上下图像反转,窗口大小和平移 两个片上锁相环路(PLL)振荡器,具有超低噪声性能 片上...
发表于 07-29 16:02 196次 阅读
AR1335 CMOS图像传感器 13 MP 1/3

NCP3011 同步PWM控制器

1是一款同步降压控制器,设计用于宽输入范围,能够产生低至0.8 V的输出电压.NCP3011提供1.0 A栅极驱动器和内部设置的400 kHz振荡器。 NCP3011具有外部补偿跨导误差放大器,内置固定软启动。 NCP3011将输出电压监控与PowerGood引脚相结合,以指示系统处于稳压状态。双功能SYNC引脚使器件与更高频率(从模式)同步,或输出180°异相时钟信号以驱动另一个NCP3011(主模式)。保护功能包括无损耗电流限制和短路保护,输出过压和欠压保护以及输入欠压锁定。 NCP3011采用14引脚TSSOP封装。 特性 优势 输入电压范围为4.7 V至28 V 能够运行各种输入电压 400 kHz运行 效率高,体积小 0.8 V +/- 1%参考电压 准确的系统调节 缓冲外部+1.25 V参考 附加1 mA输出 电流限制和短路保护 系统级保护 PowerGood输出引脚 电源排序功能 启用/禁用引脚 电源排序功能 输入和输出电压保护 增强系统级保护 外部同步 能够同步到更高频率或180°异相 符合AEC-Q100和PPAP(NCV3011) 适用于汽车应用 应用 终端产...
发表于 07-29 16:02 121次 阅读
NCP3011 同步PWM控制器