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  • 共轴麦轮平衡车

  • 2024-05-10 17:17:44 阅读量:874

本文作者:立创开源硬件平台 OSHWHu@Yu_XBai禁止商用,未经许可禁止转载点击看原文章


100多元 做了个共轴麦轮平衡车!设计了两种外型。


图片

第一种外型:动图为2.0倍速


图片

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


图片


《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

热门物料
型号
价格
1N4007 A7/通用二极管 0.013511
TMS320F28335PGFA/单片机(MCU/MPU/SOC) 51.46
TPS5430DDAR/DC-DC电源芯片 1.5
ADUM4160BRWZ-RL/隔离式USB芯片 23.08
TPS54331DR/DC-DC电源芯片 0.8037
TMS320F28027PTT/单片机(MCU/MPU/SOC) 12.65
OP2177ARZ-REEL7/运算放大器 8.07
MAX3232EUE+T/RS232芯片 6.2
XTR111AIDGQR/ADC/DAC-专用型 3.26
AM26C31IDR/缓冲器/驱动器/收发器 1.42
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