DIY超聲波測距平衡小車 采用Arduino Nano控制模塊（開源）

本方案采用超聲波測距模塊作為小車平衡狀態(tài)的檢測，免去了對(duì)加速度、陀螺儀傳感器的理解和復(fù)雜處理算法。小車的平衡控制仍然采用網(wǎng)絡(luò)上流行的Arduino開源硬件，再加上電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊 L298N，電機(jī)仍然采用TT馬達(dá)（香蕉電機(jī)）。

該方案為了降低成本，采用電位器調(diào)整設(shè)定小車的平衡參數(shù)，不使用藍(lán)牙無線模塊或有線串口在線調(diào)整參數(shù)。

硬件設(shè)計(jì)

硬件設(shè)計(jì)比較簡單，以Arduino Nano為核心控制模塊，采用HC-SR04超聲波測距模塊，L298N電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，供電采用7.4V/2200mAh鋰電池。圖中三個(gè)10K電位器分別用于平衡點(diǎn)設(shè)置、PD算法中Kp和Kd系數(shù)設(shè)置的調(diào)整。

電路原理圖如下所示：

圖中J1為HC-SR04超聲波測距模塊，J2、J3為L298N模塊，Arduino Nano為核心控制模塊，MG1、MG2分別為左右電機(jī)。

遙控超聲自平衡小車視頻

該方案利用PWM的輸出值近似計(jì)算出車速，再用速度PD計(jì)算出平衡距離修訂值，從而實(shí)現(xiàn)小車的速度給定。該方案的優(yōu)勢與用速度PD計(jì)算出PWM修訂值不同，換上真實(shí)速度傳感器，即可在變化的坡度上實(shí)現(xiàn)超聲自平衡小車的平衡。

坡度動(dòng)態(tài)改變時(shí)的超聲自平衡小車視頻（拆了門板做的測試）

平面與坡度上的超聲自平衡小車

附件內(nèi)容包含：

• 超聲波測距平衡小車設(shè)計(jì)文檔
• 超聲波測距平衡小車器件采購清單
• 超聲自平衡小車程序
• 串口調(diào)試助手程序