制作基于Arduino的自平衡踏板车

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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
) i" z, ]& ]; j) s. O9 n6 c编译来源2
双向电梯
8 W9 D& N# ~) g& C( {9 Q/ O, w1   自平衡踏板车1.0版本        1.1   先展示一些小细节                1.2   元件                1.3   工具                1.4   固定框和马达                1.5   电路                1.6   代码                2   改进版自平衡踏板车（2.0版本）        2.1   建造细节                2.2   元件                2.3   工具                2.4   固定框和马达                2.5   电路                2.6   代码                2.7   DIYer签到处         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。
7 p, |1 s4 W6 @- j% Y0 e; b; H滑板车地址：
+ v- a0 l# B; b6 v# O# Y: S* Shttp://www.instructables.com/id/Easy-build-self-balancing-skateboardrobotsegway-/
- R+ B" ?& w9 n" B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。
" @" P& y9 s  I# \$ G 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。
  B) L% }; K# \. L$ m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。
6 y$ b. L6 K" z! r/ `0 F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。
: [& U) S, |" e$ ^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。
8 Y3 m& v! T3 l+ z 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）：
7 p8 t0 j/ i$ v1 p% r, k○ Arduino UNO——看看手边有没有，没有可以网购○ Sabertooth 2x52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。
' [" k1 U4 u  E0 U0 q# q5 s1 c切割两块三夹板，宽度适合双脚踩踏就行。
4 L8 C5 n$ \# z- j. t) C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。
: z" O: L3 G# U. I 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。
& m' x/ S# K+ m! S; U+ P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。
: A  ~6 ?* |6 V9 ?5 c) Z  j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。
9 ~& o: T  s2 V+ N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。
4 q0 U- ~. D# c" [1 P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：
8 A+ g1 A1 g! [http://www.instructables.com/files/orig/F6S/Z50M/GZ0JI60O/F6SZ50MGZ0JI60O.txt
# b( z& Y: q, P& T: w' w) ] 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。
* f$ p7 ^; t/ Q9 d这次我们需要添加一些小特色：
3 b- N0 V2 J4 i+ x5 M: O2 H7 w# U- O; h1.2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
8 O' N; z8 b, s, \8 j, S所以，这一版的制作材料基本和上一版的踏板车完全相同。
; O( T) h% O. h5 i0 _! N! l 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。
) Z& y% L6 b: p' @4 f9 _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。
8 L$ X6 M" _6 h7 f) I1 z 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：
$ D' t- D$ M( Y( c' _7 {● Arduino UNO——看看手边有没有，没有可以网购● Sabertooth 2x52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

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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。
+ n! r8 G3 i9 G# }需要用到的其他工具：
  c1 [0 |3 O3 ^, u! }2 h0 _● 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。
7 r9 B5 A  Q' I3 G 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。
1 m- Y; G0 K! D/ V; M( G4 S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。
# N+ Y* o+ s+ S$ z5 o; w# K 下载链接：
http://www.instructables.com/files/orig/F6S/Z50M/GZ0JI60O/F6SZ50MGZ0JI60O.txt
4 ]- n  Q9 B' A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。
2.7   DIYer签到处 编辑:                        秦皇汉武                果壳DIY站QQ群：132647923, 2群：179240860，3群：155086317（加入时请报上你在果壳的个人主页地址，以防广告ID）
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