“賽格威”平(ping)衡(heng)車(che)看(kan)來(lai)神(shen)奇(qi)，但(dan)你(ni)有(you)沒(mei)有(you)發(fa)現(xian)它(ta)的(de)原(yuan)理(li)其(qi)實(shi)很(hen)簡(jian)單(dan)呢(ne)

？拜(bai)最(zui)新(xin)科(ke)技(ji)所(suo)賜(ci)，關(guan)鍵(jian)零(ling)件(jian)都(dou)可(ke)以(yi)在(zai)某(mou)寶(bao)上(shang)直(zhi)接(jie)買(mai)到(dao)

，而(er)控(kong)製(zhi)程(cheng)序(xu)也(ye)可(ke)以(yi)查(zha)閱(yue)原(yuan)理(li)自(zi)行(xing)編(bian)寫(xie)。擁(yong)有(you)自(zi)己(ji)的(de)平(ping)衡(heng)車(che)，其(qi)實(shi)非(fei)常(chang)簡(jian)單(dan)。

“賽格威”平衡車原理

“賽格威”的(de)平(ping)衡(heng)問(wen)題(ti)
，實(shi)際(ji)上(shang)是(shi)一(yi)個(ge)多(duo)級(ji)倒(dao)立(li)擺(bai)問(wen)題(ti)。當(dang)一(yi)個(ge)人(ren)用(yong)手(shou)托(tuo)住(zhu)一(yi)根(gen)竹(zhu)竿(gan)的(de)底(di)部(bu)使(shi)它(ta)在(zai)空(kong)中(zhong)豎(shu)直(zhi)不(bu)倒(dao)下(xia)
，這(zhe)就(jiu)是(shi)一(yi)個(ge)一(yi)級(ji)倒(dao)立(li)擺(bai)係(xi)統(tong)的(de)模(mo)型(xing)。如(ru)果(guo)第(di)一(yi)根(gen)竹(zhu)竿(gan)上(shang)麵(mian)用(yong)鉸(jiao)鏈(lian)連(lian)著(zhe)其(qi)他(ta)竹(zhu)竿(gan)
，或(huo)者(zhe)竹(zhu)竿(gan)本(ben)身(shen)具(ju)有(you)一(yi)定(ding)的(de)彈(dan)性(xing)（可比擬“賽格威”上的有骨骼和關節的大活人），就成了多級倒立擺。
“賽格威”的(de)動(dong)態(tai)平(ping)衡(heng)原(yuan)理(li)和(he)倒(dao)立(li)擺(bai)相(xiang)同(tong)，將(jiang)最(zui)上(shang)方(fang)的(de)乘(cheng)客(ke)作(zuo)為(wei)擺(bai)臂(bi)，然(ran)後(hou)控(kong)製(zhi)車(che)輪(lun)維(wei)持(chi)係(xi)統(tong)重(zhong)心(xin)使(shi)乘(cheng)客(ke)直(zhi)立(li)。當(dang)駕(jia)駛(shi)人(ren)改(gai)變(bian)自(zi)己(ji)身(shen)體(ti)的(de)角(jiao)度(du)往(wang)前(qian)或(huo)往(wang)後(hou)傾(qing)時(shi)，“賽格威”就(jiu)會(hui)根(gen)據(ju)傾(qing)斜(xie)的(de)方(fang)向(xiang)前(qian)進(jin)或(huo)後(hou)退(tui)，而(er)速(su)度(du)則(ze)與(yu)駕(jia)駛(shi)人(ren)身(shen)體(ti)傾(qing)斜(xie)的(de)程(cheng)度(du)呈(cheng)正(zheng)比(bi)以(yi)保(bao)持(chi)平(ping)衡(heng)。這(zhe)裏(li)的(de)一(yi)個(ge)巧(qiao)妙(miao)設(she)計(ji)是(shi)將(jiang)乘(cheng)客(ke)傳(chuan)感(gan)和(he)控(kong)製(zhi)二(er)合(he)一(yi)了(le)——“賽格威”前qian進jin或huo後hou退tui維wei持chi平ping衡heng的de同tong時shi，也ye達da成cheng了le按an乘cheng客ke意yi圖tu前qian進jin或huo後hou退tui的de目mu的de。最zui終zhong，熟shu練lian的de駕jia駛shi人ren可ke以yi和he自zi己ji行xing走zou一yi樣yang，僅jin憑ping直zhi覺jiao就jiu能neng完wan成cheng前qian後hou左zuo右you各ge方fang向xiang的de運yun動dong，同tong時shi解jie放fang雙shuang手shou和he大da腦nao思si維wei。
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DIY自己的“賽格威”平衡車

和人類行走一樣
，“賽格威”的控製也需要傳感器和致動器。它依靠MEMS技術製造的精密固態陀螺儀和加速度計感應車體的旋轉，速度和傾斜
，高速微處理器計算傳感器數據
，並驅動輪轂電機完成前進/後退/差速轉彎的動作。而在電路之外，為了讓它從實驗室中的倒立擺變成實用的代步車，還需要準備一些必需的結構零件和附件。

平衡車機械部分

此次設計的機械機構包括一個簡單的獨立懸掛。緩衝部分直接采用自行車的避震器（需要更換彈簧）
，機體做得不很緊湊
，主要為了能夠拆卸折疊，便於收放和運輸。（要說明的是，結構已申請專利，請勿用於商業用途。） 整機材料很簡單
，兩個獨立驅動的輪子+電機驅動板+車身角度傳感器+轉彎傳感器+電池+一個裝下這些東西的盒子。兩個輪子、電機
、避震器都是來自淘寶的成品。鈑金和機加件為單獨加工。

這裏貼一些製作圖片
，詳細的零件工程圖列在最後。
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平衡車整機外形。
結構細節。 [page]
電機安裝部分。

電機為優耐特電機，250W，24v/質量不好，不作推薦。

電機法蘭部分剖視。
轉向機部分。
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整機背麵。
裝配過程。
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鋰電池倉。
原設計為鉛酸電池，後一朋友為我無償提供了鋰電池，在此再次表示感謝。

車銑加工。 [page]
電機法蘭安裝。
整體安裝。
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平衡車電路部分

主控采用AVR的ATMEGA_32
，電機驅動為H橋驅動方式
，元件選用的IR2184和IRF1405。傳感器選用IDG300和ADXL335，電流傳感器為ACS755。另外還有一些外圍的小功能，可有可無，不詳述了。

控製驅動PCB圖。
傳感器PCB圖。
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PCB空板。


焊接需要注意的就是——別太馬虎就行。先焊低矮的元器件，再焊大個的！

焊接基本完成。

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連接電機測試。
散熱器。


遙控和語音模塊。
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控製程序部分

網友們的素質都很高
，這裏就提一些關鍵部分。一些個人認為有用的代碼附在最後。

流程圖。
平衡車車身角度獲取

選用的傳感器為模擬量輸出，因此隻需要用單片機的AD采集數據後計算出角度值即可
，需要注意的是
，采集後的數據直接使用效果會很糟糕。需要再次進行濾波計算
，得到一個準確
、及時、抗擾動的真實角度數據。調速過程中可以用串口將數據輸出，輔助調試。

計算車輪速度

這裏就是簡單的PID控製車輪轉速，如果不記得就百度看看。調試參數會花點時間
，剛開始參數別調過大，否則抖動起來有危險！另外需要設置角度過大停機的功能。
獲取轉向數據。

轉向數據為采集轉向電位器而來
，采集後的數據進行濾波處理後再用。轉向中間設置一個無效的死區，也是防止誤動作。


遙控為最普通的4鍵遙控器，某寶成品。
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語音

語音選用成品語音模塊，廠家提供完整說明文檔。

溫度

硬件原先選用18b20，很是遺憾這部分程序沒調通，可能原因1：係統必須有多處中斷，並且中斷服務程序比較多，因而打亂了18b20的時序，加上沒有示波器，因而沒調通。可能原因2：智商問題。

嚐試調試了近2小時無果後改用模擬量溫度芯片LM35D，電壓直接由電阻分壓而來。

其餘部分可自由發揮。

附：零件工程圖（清晰版工程圖打包下載：http://bbs.cntronics.com/thread-230712-1-1.html ）
最後附上幾組重要代碼
，以供參考。點擊下載“賽格威”平衡車重要代碼。

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