在城市空氣污染和交通擁堵問題日益嚴重的今天，平衡車因其體積小、攜帶方便、運動靈活等優(yōu)點，越來越受到年輕人士的歡迎。作為一種新型、綠色環(huán)保的代步工具，平衡車系統(tǒng)具有典型的高階、非線性、欠驅(qū)動、靜不穩(wěn)定等特性，對其進行建模和姿態(tài)平衡控制的研究已成為目前機器人研究領(lǐng)域的熱點之一。

正是因為平衡車成為當(dāng)前年輕人追逐的熱點，很多工程師對平衡車的相關(guān)技術(shù)也比較感興趣，但是在實際搭建平衡車或者購買套件時會發(fā)現(xiàn)其實成本很高，動輒需要300~400的價錢，而且搭建出來的東西塊頭很大，做好后的存放也是個問題。這不我們快包平臺就有一位工程師獨自開發(fā)一款模塊化迷你兩輪平衡小車，我們在此展示給大家瞧瞧！

熊工是快包平臺的資深工程師，雖然之前他并不是電子行業(yè)的，但是他對這個行業(yè)非常感興趣，一直都利用空余時間不斷學(xué)習(xí)，致力于平衡小車的研究。然而在開發(fā)前期他花了不少時間進行器件選型，經(jīng)過三次PCB打樣后，才做出了一款非常小巧的平衡小車。這款平衡小車具有小尺寸、高模塊化且模塊可拆洗等優(yōu)點，其整體尺寸僅為8cm*4cm*4cm，其傳感器，電機驅(qū)動器，紅外遙控接收器，以及馬達和電池均是可以拆卸的模塊。

先給大家展示整體的效果。

剛才提到了模塊化的問題，在設(shè)計中，所有可以安裝的模塊均采用模塊化處理的方式，這樣就算以后不用小車了，它的很多模塊都是可以放到別的地方繼續(xù)使用的。

再來一張分體照。

其實整個平衡小車的東西不多，由一個核心板，一個mpu6050陀螺儀加速度計，一個電機驅(qū)動，兩個無刷電機減速馬達，兩個輪子，一個紅外遙控器，一塊鋰電池，一個紅外接收管等組成。

接下來給大家看看電路原理圖和PCB圖，截圖有點模糊，原理圖不是很難，最小系統(tǒng)+電機控制+電機電源。

熊工不是電子專業(yè)出身，所有的工具均是自學(xué)的，只是因為興趣。雖然平衡小車布線有點凌亂，但是整體的功能還是可以實現(xiàn)，大家也可以多提提意見，大家共同探討學(xué)習(xí)。

上面是關(guān)于硬件設(shè)計部分，接下來是軟件部分，軟件分為數(shù)據(jù)部分和控制部分：

數(shù)據(jù)部分是圍繞MPU6050傳感器展開，分為數(shù)據(jù)獲取，濾波，數(shù)據(jù)處理。

數(shù)據(jù)獲?。篠TM32通過I2C和MPU6050進行通訊，其中涉及到基礎(chǔ)的I2C通信協(xié)議實現(xiàn)，在I2C基礎(chǔ)上，涉及到MPU6050各種參數(shù)的設(shè)置，比如加速度的范圍等。不同的設(shè)置獲取到的數(shù)據(jù)會不一樣并且精度也不一樣。

濾波：在獲取到原始數(shù)據(jù)后經(jīng)過簡單轉(zhuǎn)化變?yōu)榻嵌?，但是這個數(shù)據(jù)是不準確的，因此需要濾波處理，由于小車比較簡單，濾波就用的是互補濾波。這樣就能獲取比較精確的數(shù)據(jù)的了。

數(shù)據(jù)處理：在濾波前需要對獲取的原始數(shù)據(jù)進行處理，這個需要一點點物理知識，還有一個就是角速度的積分操作，這個需要使用定時器來完成。

控制部分主要分為PID算法，電機驅(qū)動

PID算法：就是比例，積分，微分這三個變量相互作用最后輸出到控制器上去。剛開始時以為需要P就夠了，最后發(fā)現(xiàn)效果不好，在加入了D之后，效果就很好了。

電機驅(qū)動：主要設(shè)計的知識就是PWM波的控制，STM32有相關(guān)的庫操作，只需要按要求設(shè)置好就OK了。然后將PID算法產(chǎn)生的結(jié)果作為參數(shù)輸入到這里就可以實現(xiàn)控制了。

軟件部分涉及的東西不多，就算是單片機新手，花功夫肯琢磨也不會用多久時間。

為了讓大家更加清晰的看見整體的效果，熊工還錄了一小段小視頻。

熊工做這個小車花了不少時間，小車目前還有很多不足需要改進，由于選型問題，沒有找到合適的碼盤測速，所以目前這個小車還沒有車輪的速度反饋，如果解決這個問題，小車的性能會更上一層樓，同時希望大家能多多提出意見。

此項目是熊工原創(chuàng)素材，如果想了解更多的項目信息，請將需求發(fā)送到editor@52solution.com 郵箱，謝謝！