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共轴麦轮平衡车
2024-05-10 17:17:44 阅读量：591

本文作者：立创开源硬件平台 OSHWHub 用户@Yu_XBai，禁止商用，未经许可禁止转载，点击查看原文章

花100多元 做了个共轴麦轮平衡车！设计了两种外型。

第一种外型：动图为2.0倍速

第二种外型：动图为2.0倍速

小编刚看到这个小车的时候，最好奇的地方就是——这轮子方向也没变过，怎么能万向移动啊？？

01、 项目功能/亮点？
1、主控采用ESP32
2、支持通过蓝牙遥控
3、支持左右平移及全向移动
4、采用串级PID进行直立平衡控制

5、支持双模式控制：共轴麦轮和经典麦轮，根据不同车身装配方式实现模式切换

02、 电路设计原理

原理图

PCB电路大部分采用排针焊接（模块直插）的方案。主打的就是焊接难度小，易于复刻。

PCB

如你所见，本项目的电路设计十分简单，下面简述一下工作原理。

01 ESP32主控

主控使用esp-wroom-32核心板，主频240Mhz，板载串口转TTL芯片可直接通过micro usb数据线连接电脑进行串口下载。

02 供电电路

使用3s锂电池11.1v直接给4个电机供电，11.1v再通过mp1584en降压模块输出5v给到esp32核心板的Vin引脚，通过核心板板载的ams1117得到3V3电压，给芯片mpu6050，oled模块供电。

03 IIC模块

MPU6050和oled显示模块通过一路iic控制。

04 电机接口

电机接口的8个引脚，都起到什么作用？

MxENCODERx是电机编码器的两相信号线。
MxDIR是电机的方向控制 引脚
MxBRK是电机的启停控制
MxPWM控制电机转速

注意！

pwm占空比为0，电机满速运行
占空比为1电机停转

电机由电池直接供电。

03、 软件说明

代码编写使用VScode Platformio +Arduino框架。

01 程序设计思路

如何通过蓝牙APP控制小车？

各模块初始化完成后，通过蓝牙app选择【共轴麦轮】和【经典麦轮控制模式】，然后进入loop主循环，判断各事件标志位，并执行对应函数。

定时器1周期触发中断函数 ，标记mpu6050姿态数据、编码器外部中断计数、pid计算的标志位，并读取。

函数复杂，导致出错怎么办？

注意了！esp32的定时器中断函数中，放太复杂的函数会出错，所以这里仅在中断函数中置位标记，然后再在loop循环中判断执行。

运动控制采用——串级pid，内环角度环，外环速度环，再加上一个转向环。

02APP说明

蓝牙APP使用app inventor 开发。

图形模块化编程，简单易上手。

04\结构设计

本章节会说明：车架结构设计，电机的选购，车轮的特殊设计。

车架使用solidworks进行建模。使用petg耗材3D打印制作。

说明：车架的3D外壳未计入总成本，因为是作者用自己的3D打印机制作的，在外面做一个这样的外壳大概50-100元。

电机使用的是拆机nidec无刷电机，内置电机驱动，带100线编码器。

麦克纳姆轮使用A轮B轮各两个。

轮子直径：80mm
联轴器：6mm

采用如图所示ABBA排列方式。

这样的车轮设计结构，如何实现左右平移？

其实只需在前后平衡的基础上叠加4个轮子的差速 即可实现。

轮子运动方向如下图所示：

前进

后退

左平移

右平移

左转

右转

05、开源网址

本项目已开源！开源网址：https://oshwhub.com/yuyxz/coaxial-wheat-wheel-balance-car

《共轴麦轮平衡车》已开源资料：

电路设计文件
外壳设计/物料/安装文件
程序源码

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