极客迷独自开发迷你两轮平衡小车

在城市空气污染和交通拥堵问题日益严重的今天，平衡车因其体积小、携带方便、运动灵活等优点，越来越受到年轻人士的欢迎。作为一种新型、绿色环保的代步工具，平衡车系统具有典型的高阶、非线性、欠驱动、静不稳定等特性，对其进行建模和姿态平衡控制的研究已成为目前机器人研究领域的热点之一。

正是因为平衡车成为当前年轻人追逐的热点，很多工程师对平衡车的相关技术也比较感兴趣，但是在实际搭建平衡车或者购买套件时会发现其实成本很高，动辄需要300~400的价钱，而且搭建出来的东西块头很大，做好后的存放也是个问题。这不我们快包平台就有一位工程师独自开发一款模块化迷你两轮平衡小车，我们在此展示给大家瞧瞧！

熊工是快包平台的资深工程师，虽然之前他并不是电子行业的，但是他对这个行业非常感兴趣，一直都利用空余时间不断学习，致力于平衡小车的研究。然而在开发前期他花了不少时间进行器件选型，经过三次PCB打样后，才做出了一款非常小巧的平衡小车。这款平衡小车具有小尺寸、高模块化且模块可拆洗等优点，其整体尺寸仅为8cm*4cm*4cm，其传感器，电机驱动器，红外遥控接收器，以及马达和电池均是可以拆卸的模块。

先给大家展示整体的效果。

刚才提到了模块化的问题，在设计中，所有可以安装的模块均采用模块化处理的方式，这样就算以后不用小车了，它的很多模块都是可以放到别的地方继续使用的。

再来一张分体照。

其实整个平衡小车的东西不多，由一个核心板，一个mpu6050陀螺仪加速度计，一个电机驱动，两个无刷电机减速马达，两个轮子，一个红外遥控器，一块锂电池，一个红外接收管等组成。

接下来给大家看看电路原理图和PCB图，截图有点模糊，原理图不是很难，最小系统+电机控制+电机电源。

熊工不是电子专业出身，所有的工具均是自学的，只是因为兴趣。虽然平衡小车布线有点凌乱，但是整体的功能还是可以实现，大家也可以多提提意见，大家共同探讨学习。

上面是关于硬件设计部分，接下来是软件部分，软件分为数据部分和控制部分：

数据部分是围绕MPU6050传感器展开，分为数据获取，滤波，数据处理。

数据获取：STM32通过I2C和MPU6050进行通讯，其中涉及到基础的I2C通信协议实现，在I2C基础上，涉及到MPU6050各种参数的设置，比如加速度的范围等。不同的设置获取到的数据会不一样并且精度也不一样。

滤波：在获取到原始数据后经过简单转化变为角度，但是这个数据是不准确的，因此需要滤波处理，由于小车比较简单，滤波就用的是互补滤波。这样就能获取比较精确的数据的了。

数据处理：在滤波前需要对获取的原始数据进行处理，这个需要一点点物理知识，还有一个就是角速度的积分操作，这个需要使用定时器来完成。

控制部分主要分为PID算法，电机驱动

PID算法：就是比例，积分，微分这三个变量相互作用最后输出到控制器上去。刚开始时以为需要P就够了，最后发现效果不好，在加入了D之后，效果就很好了。

电机驱动：主要设计的知识就是PWM波的控制，STM32有相关的库操作，只需要按要求设置好就OK了。然后将PID算法产生的结果作为参数输入到这里就可以实现控制了。

软件部分涉及的东西不多，就算是单片机新手，花功夫肯琢磨也不会用多久时间。

为了让大家更加清晰的看见整体的效果，熊工还录了一小段小视频。

熊工做这个小车花了不少时间，小车目前还有很多不足需要改进，由于选型问题，没有找到合适的码盘测速，所以目前这个小车还没有车轮的速度反馈，如果解决这个问题，小车的性能会更上一层楼，同时希望大家能多多提出意见。

此项目是熊工原创素材，如果想了解更多的项目信息，请将需求发送到editor@52solution.com 邮箱，谢谢！