创客项目

自平衡车

      很多人在网上都看到过在硅谷穿行的一种2轮小车,没错就是segway,世界最先进的自平衡车。每个第一次见到自平衡车的人,都被它的神奇所震撼,这种看似违背自然规律的小车让很多技术宅都幻想能拥有一辆,作为创客的我们自然不会错过,我们决定自己做一辆。其实实现一个基本的自平衡车不是很复杂,学会使用一些传感器,了解单片机编程,再掌握一些PID自动控制的知识就可以做出一辆自平衡车。


 


需求分析

1.实现陀螺仪和加速度计采样数据的换算;

2.实现PID自动控制和信号滤波;

3.arduino协调工作;


实现关键点

1.利用arduino芯片采集陀螺仪和加速度计数据,并换算成角度等有效数据。

2.根据采样数据形成PID自动控制系统,对信号进行滤波,结合波形显示软件,矫正PID波形。

3.驱动电机,调整PID。

4.难点:1)PID的调试 2)arduino的数据采集精度,数据精度对PID调试效果影响较大,所以选择精度较高的传感器。

5.元器件表

   

器件名称
数量 说明
L3G4200D三轴陀螺仪
1 九轴模块(三轴陀螺仪+三轴加速度+3轴磁场+气压)。
ADXL345三轴加速度计
1 使用芯片:L3G4200D+ADXL345+HMC5883L+BMP085
L298N电机驱动模块H桥式驱动驱动板
1
a、可实现电机正反转及调速。

b、启动性能好,启动转矩大。

c、工作电压可达到36V,4A。
智能小车车模底盘
1 底盘尺寸:10CM*15CM,底盘厚度:1.6MM(毫米);黄色轮胎2个;1:120大扭矩减速电机2个;
直流减速电机
1

6.软件开发准备工作:

1)arduino PID libraries :

http://playground.arduino.cc/Code/PIDLibrary
http://code.google.com/p/arduino-pid-library/

7.上位机调试陀螺仪和加速计信号

http://www.cnblogs.com/xf_z1988/archive/2010/05/11/CSharp_WinForm_Waveform.html

8.工作原理:

用小车角度数据结合当前的倾斜目标值,通过PID运算,得出电机PWM脉宽数据,指挥电机运行即可

9.PID算法和资料:

http://www.cnblogs.com/relax/archive/2012/01/17/2324311.html

http://www.geek-workshop.com/thread-197-1-1.html

http://brettbeauregard.com/blog/2011/04/improving-the-beginners-pid-introduction/

http://www.baiheee.com/Documents/091221/091221170510.htm

http://wenku.baidu.com/view/a923c700eff9aef8941e061f.html

http://ishare.iask.sina.com.cn/f/20045699.html

http://www.flickr.com/photos/mrigneous/2956869185/

http://ishare.iask.sina.com.cn/f/8438094.html

10.卡尔曼滤波:

http://www.cnblogs.com/relax/archive/2012/01/14/2322290.html

11.元器件

有关元器件可以在“e络盟”找到

“意法”L3G4200D(http://cn.element14.com/stmicroelectronics

Arduino UNO (http://cn.element14.com


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