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、運動靈活等優點，越來越受到年輕人士的歡迎。作為一種新型、綠色環保的代步工具，平衡車系統具有典型的高階、非線性、欠驅動、靜不穩定等特性，對其進行建模和姿態平衡控制的研究已成為目前機器人研究領域的熱點之一。
正是因為平衡車成為當前年輕人追逐的熱點，很多工程師對平衡車的相關技術也比較感興趣，但是在實際搭建平衡車或者購買套件時會發現其實成本很高，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的，但是他對這個行業非常感興趣，一直都利用空余時間不斷學習，致力于平衡小車的研究。然而在開發前期他花了不少時間進行器件選型，經過三次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點，其整體尺寸僅為8cm*4cm*4cm，其傳感器，電機驅動器，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+電機控制+電機電源。
熊工不是電子專業出身，所有的工具均是自學的，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，大家也可以多提提意見，大家共同探討學習。
上面是關于硬件設計部分，接下來是軟件部分，軟件分為數據部分和控制部分：
數據部分是圍繞MPU6050傳感器展開，分為數據獲取，濾波，數據處理。
數據獲取：STM32通過I2C和MPU6050進行通訊，其中涉及到基礎的I2C通信協議實現，在I2C基礎上，涉及到MPU6050各種參數的設置，比如加速度的范圍等。不同的設置獲取到的數據會不一樣并且精度也不一樣。
濾波：在獲取到原始數據后經過簡單轉化變為角度，但是這個數據是不準確的，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據的了。
數據處理：在濾波前需要對獲取的原始數據進行處理，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，最后發現效果不好，在加入了D之后，效果就很好了。
電機驅動：主要設計的知識就是PWM波的控制，STM32有相關的庫操作，只需要按要求設置好就OK了。然后將PID算法產生的結果作為參數輸入到這里就可以實現控制了。
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。
此項目是熊工原創素材，如果想了解更多的項目信息，請將需求發送到editor@52solution.com 郵箱，謝謝！
