Как сделать гироскутер своими руками в домашних условиях?

Эта статья о том, как один умелец самостоятельно, используя подручные средства, создал такой оригинальный балансирующий аппарат, который позволяет на нем ездить, как на настоящем гироскутере.


Этот самодельный гироскутер построен на базе рамы - шасси из рифленого алюминиевого листа размером 500 х 360 х 7 мм, на который устанавливаются двигатели.


Данный сигвей своими руками имеет два DC двигателя MY1020Z 500 Вт, 24 В, 12,6 Нм.


На нижнем изображении – лист алюминия, в котором уже готовы отверстия диаметром 8 мм для монтажа двигателей. Для крепления моторов используются потайные болты.


Следующий шаг заключается в закреплении в центральной части рамы конструкции, которая включает два корпусных узла и стальную водопроводную трубу диаметром 0,5 дюйма и длиной 300 мм.


На одной стороне трубы эпоксидным клеем фиксируется потенциометр 10 кОм, который будет определять, в каком положении находится рулевая тяга. На другой стороне потенциометр крепится алюминиевым кронштейном на основании.


С другой стороны, на трубу привариваем угловое соединение с углом 90 градусов.


На угловое соединение крепим Т-образную конструкцию, длина которой составляет 105 см. Она будет применяться в качестве руля.


Чтобы отцентрировать рулевой механизм, умелец взял пружины, стоявшие на старой стиральной машине. С одной стороны они прикреплены к основанию, с другой – к трубе хомутами.


Руль оснащен кнопкой безопасности – одна подключена к драйверам двигателей. При езде ее нужно все время удерживать нажатой.


Чтобы установить колеса, мастер изготовил специальную втулку колеса. Следует отметить, что втулка имеет выступающую часть, которая надевается на вал двигателя, что позволяет шестерням оставаться целыми и невредимыми.


Главный элемент основной платы – Arduino Pro Mini 16 МГц, 5 В. Она позволяет считывать информацию об угле наклона с трех-осевого акселерометра и гироскопа модуля MPU-6050 (частота 500 Гц), которая впоследствии обрабатывается фильтром Калмана.


С микроконтроллером соединен и модель Bluetooth SPP. Используя специальное приложение, он подает данные на смарфтон или другой гаджет под управлением ОС Android.


2 входа операционного усилителя LM324 служат буфером, сохраняя сигнал от кнопки безопасности. С помощью диода D1 видно, что от микроконтроллера на контакт сброса не может поступить сигнал, когда работает драйвер двигателя. Вместе с тем вход Online Casino позволяет сохранить значения измерения напряжения батарей.

Один выход выступает в качестве инверсного усилителя, который усиливает сигнал от потенциометра, подключенного к рулевому механизму. Потенциометр 10 кОм используется с целью изменения напряжения на выходе до примерного показателя 2,5 В.

Внизу – изображение с готовой печатной платой и принципиальной схемой. MPU-6050 фиксируется с помощью двойной клейкой ленты, чтобы минимизировать вибрации.

Основная плата включает в себя зуммер, обеспечивающий обратную связь. Он оповещает коротким звуковым сигналом о том, что робот включен, или о том, что заряд батареек уменьшается.


В нашем случае использован драйвер Pololu High-Power Motor Driver 24 В / 23 A. Здесь предусмотрен вариант постоянного тока 23 А без теплоотвода. Те, кто разработали этот аппарат, применили присоединение к драйверам теплоотвода, чтобы увидеть, что для драйверов подходит этот ток, с учетом пикового значения тока для двигателя по характеристикам – 26,7 А. В этом случае не происходит и нагревания драйверов.


Управление двигателями было реализовано посредством ШИМ-сигнала (PWMH). Для контроля направления вращения валов моторов используем DIR пин. PWML в конечной установке не применяется. Драйвер двигателя отличается двумя «Индикаторами ошибки», которые обозначены FF1 и FF2. Если случится поломка, они будут в состоянии High. Драйвер мотора может быть сброшен переходом Reset пина на состояние Low. Это произойдет, если не отпустить Deadman кнопку, которая закреплена на руле.


Для питания аппарата использовалась установка 3-х 6S LiPo 3000mAh. Если это параллельное подключение, то их общая емкость – 9000 mAh.
От аккумуляторной сборки исходит 25.2 V (4.2 V на банку), нужно было применять преобразователь DC-DC на основе модуля LM2596, чтобы обеспечить показатель напряжения питания контроллера 8 В.


Завершающим шагом создания балансирующего робота мастер поместил всю электронику в корпус из пластика.

Программный код получен на основе кода Balanduino (https://github.com/tkjelectronics/Balanduino), который создан на C/C, при этом использовались библиотеки и функции платформы Arduino.


Чтобы понимать архитектуру, которая используется в программе, можно ориентироваться на блок-схему внизу. Она описывает рабочий алгоритм электронной системы управления.