Regis [雷基士]: 1.Balance car自平衡車

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2017年9月8日星期五

自平衡車 - 車輪升級

這平衡車有半年以上沒開機了~~
看到原作提供新輪軸的設計很酷，就download來升級。

不過，有個問題比較麻煩，就是輪胎的部分。原設計使用環形皮帶，但是我手上沒這個零件，把手上的零件翻過一遍，發現之前DIY 3D打印機留下來的皮帶的尺寸剛好，用AB膠應該可以黏上。試驗結果還不錯！

製作過程

download STL file，https://www.thingiverse.com/thing:2306541

打印出來後，準備用AB膠來黏傳動皮帶。

《傳動皮帶與AB膠》

《細心的把皮帶黏在輪軸上》

《還不錯看》

《準備上新鞋》

《幫他加上眼睛》

《酷吧！》

《內藏大腦》

成品發表

《跑起來很穩定，也很好看》

2017年2月27日星期一

自平衡車 - ESP8266 + A4988 + NEMA39 (7/xx)

上篇文章說明A4988控制電路板的製作，接下來當然就是把它裝上小車了。

還有，前後保護殼做修改，鎖上4顆螺絲，更結實！

而且在USB的位置開個孔，這樣upload code就不用拆殼，方便！

《V2控制模組看來比V1小，接線也比較牢靠與美觀》

《準備換心臟手術》

《整個心臟取出來》

《分解，與V2控制板結合》

《v2控制模組塞回去了》

《正好與機殼大小，沒有突出》

《前後都一樣，剛剛好》

《整齊》

為了提升結構強度，繼續升級：

《結構分解圖》

《前後保護殼設計為4顆螺絲固定》

《開USB孔》

《USB位置》

《屁股插著USB，像一條尾巴》

《很結實》

《裝上輪子》

《側視圖》

《俯視圖》

視頻分享：

自平衡車 - ESP8266 + A4988 + NEMA39 (6/xx)

追求提升作品的質量，這幾天把A4988控制板做修改。
老實說，我也不知在龜毛什麼。。。只是想把作品做的再好一點~~

V2 change list:
1. 因為servo需要大電流，換高電流的DC-DC power module
2. 節省空間，拿掉DC jack
3. 換防脫落的2.54接頭，不僅可以節省板子高度，也防止一般杜邦線容易脫落問題
4. 修改12v與vcc的trace，提供馬達更好效能。在v1版本因為trace太細，造成A4988的電流提高發燙，馬達也發燙。

當Eagle PCB打開來畫電路與Layout時，被提醒要升級到v8.0.2。升級之後，發現竟然是Autodesk？？！！原來Eagle PCB被AutoDesk併購了，還好還有免費版~v8.0.2版的畫面有比較好看，有一些細節改善的還不錯。

回到主題，layout改好后，就準備用我的Cyclone PCB雕刻機，這雕刻機已經被調試的很好，刻出的電路真不錯~

《先刻線路，再鑽孔，最後裁邊》

《把表面刷乾淨》

《準備材料，焊接》

《焊接完成，正面》

《焊接完成，增加注釋避免裝錯》

《焊接完成，反面》

《測試電路，一切正常，開心~~》

《組裝成模組》

《反面》

《正面》

《側面》

《接上馬達做最終測試》

《側面圖》

測試視頻：

2017年2月25日星期六

自平衡車 - ESP8266 + A4988 + NEMA39 (5/xx)

扎扎實實玩了幾天，結果輪子很容易掉落。

分析的結果是因為輪子是PLA的材質是軟的，小車在奔跑時，很容易被馬達連杆擠壓而把輪子軸心孔位撐開變形，輪子也會隨著變形。

知道問題後，腦海出現幾個方案，最後選擇這個方法：

1. 運用卡榫的原理，將輪子的軸心與輪子分離，這好處是未來輪子鬆脫，可以只換軸心卡榫就可以，不需要整個輪子重新印，浪費材料與時間。

2. 將輪子表面增加輻射的強化結構，讓輪子表面得以支撐而不易變形。

如圖示：

印出來的效果：

《新輪子(左方)：看起來結實一些》

《可看出馬達的軸心與卡榫緊緊結合》

2017年2月22日星期三

自平衡車 - ESP8266 + A4988 + NEMA39 (4/xx)

可以想象車子如果沒有輪胎，車子跑起來應該是個災難吧~~

本來很懶，不想幫小車裝上O型圈，但這幾個月在家裡地板上跑來跑去測試時，會發出猶如鐵球在樓板上滾來滾去的的聲響，令人很不舒服，尤其是在半夜做實驗，深怕樓下鄰居投訴~~~~

是的，這次就去淘了幾條橡皮O型圈，這效果只能說 ~~~ 真是太重要了，小車在行進間完全沒聲音！！！讃！！！

O型圈：

《下定決心買O型圈》

《外徑90mm，線徑2.4mm》

《套上去有點鬆，尺寸沒掌握好，未來會以加大輪框直徑1mm來應對》

橡皮輪框很重要，如果沒有這O型圈，這平衡車跑的時候聲音很大而且會滑動的現象。
套上這O型圈的效果：

視頻分享：

自平衡車 - ESP8266 + A4988 + NEMA39 (5/xx)

這陣子除了研究軟件的gyro陀螺儀演算法之外，最重要的部分就是OSC(Open Sound Control)的控制協議了。

為啥要研究OSC？因為我手上有套source code就是用OSC在手機上APP來遙控，原作者認為OSC是個通用而且容易擴充的protocol。經過研究source code後，也覺得還真的不錯用，而且OSC搭配UDP(User Datagram Protocol)可以讓遙控器與robot傳輸更直接，速度更快。
日後有機會，再把這個source code做詳細解說。

《待續》

2017年1月27日星期五

自平衡車 - ESP8266 + A4988 + NEMA39 (3/xx)

軟件開發是重中之重，怎麼說？
當結構與硬件完成後，軟件的開發耗掉不少時間研究演算法，每個部分都非常的深。。。

這次是使用mpu6050的DMP code，可以直接從FIFO取出加速與角速度融合的角度，可以減少ESP8266 CPU的loading，但是DMP code的行為是需要用interrupt中斷通知CPU取值，這會多出一根GPIO的需求。ESP8266的GPIO很少，為了節省GPIO，我運用polling方式來取代中斷，設定在5ms區間來取值，應該很穩定。

第一階段已經可以穩定站立與往前行進，不過，PID與angle fusion的演算法還需要再優化。

影片分享：
站立：