動手實做兩輪平衡車

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Description

Description
作者:Regis雷基士

創作發想

最近走在路上看到有人腳踩著兩輪平衡車,在我面前呼嘯而過,覺得非常帥氣,也開始好奇兩輪平衡車的運作原理,不同於其他四輪自走車,機構只有兩個平行的輪子,所以需要考慮到前後平衡的問題,與其好奇不如直接開始動手做吧!!

原理

車身會前後搖擺產生加速度與角速度,因此每10ms(如前面所說的中斷設定)讀取MPU6050的值,然後算出車身現狀的角度,然後乘上一個固定值來產生PWM(50~255)來控制馬達電機的轉動角度與角速動。

動手實作

先用麵包板進行驗證,然後將其電路統整焊接,安裝馬達、電路和控制元件。

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使用了 MPU6050,慣性感測元件(Inertial Measurement Unit,IMU),其中融合了三軸加速度計及三軸陀螺儀的功能;Arduino控制板;Bluetooth module:HC-06;n20 5V電機馬達未附帶碼盤,自製編碼器;使用3D Printer打印車體結構;18650鋰電池。

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控制流程概念

  1. 1. MPU6050慣性感測元件的初始化與校正。
  2. 2. 讀取MPU6050 Accelerometer和Gyroscope的value。
  3. 3. timer interrupt設定 – 10ms。
  4. 4. Wheel counter by interrupt way:當輪子動時,觸動中斷服務(Interrupt Service Routine),開始量測轉速。
  5. 5. PID calculation:利用feedback的系統讓車子保持平衡。  [WIKI]:PID calculation
  6. 6. PWM control with deadzone of motor

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