這是一個相對簡單，視覺上有效的平衡機器人項目，只需要四個組件來制作。

自平衡機器人是一種能使自身保持平衡而不致墜落到地面的裝置。它的功能是利用車輪和車身的電機軸線運動來保持平衡。有幾種類型的自平衡機器人，在這個特殊的情況下，我將向你展示一種制造兩輪平衡機器人的方法。實際上，這個機器人是我和我的一個學(xué)生一起做的，這是一個高中畢業(yè)設(shè)計。這是一種最簡單的平衡機器人，只需要幾個部件就可以制造出來。

首先，讓我們解釋所使用的組件及其功能。

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現(xiàn)在，讓我們簡單地解釋一下它的工作原理：加速度計測量機器人相對于重力的方向，陀螺儀檢測傾斜速率。Arduino使用PID(比例，積分，導(dǎo)數(shù))控制器來處理來自傳感器的數(shù)據(jù)。

PID控制器計算出維持機器人平衡所需的速度和方向調(diào)整。如果機器人向前傾斜，馬達(dá)旋轉(zhuǎn)得更快，使機器人向前移動，防止摔倒。如果它向后傾斜，馬達(dá)就會使機器人向后移動以恢復(fù)平衡。當(dāng)機器人檢測到不平衡時，它會通過調(diào)整車輪速度、移動質(zhì)心或向前或向后移動以保持其位置來進行補償。

簡單介紹一下Arduino代碼。之前已經(jīng)多次描述了安裝代碼的方法，所以現(xiàn)在我只關(guān)注由于所使用組件的不同特性而需要針對每種情況單獨進行的修改，以及它們的放置方法。

現(xiàn)在是有趣的部分，即為我們構(gòu)建的設(shè)備定制代碼。根據(jù)組件的布局，機器人的重心會發(fā)生變化，而且每個MPU6050板都有最小的差異，需要在部分代碼中進行補償。如果我們更詳細(xì)地看一下代碼，我們會看到有一個地方是設(shè)置陀螺儀偏移量的。

在這部分代碼中，錯誤被糾正在MPU6050芯片的制造過程中。對于每個單獨的芯片，這些值是不同的。它們的值是使用專門為此目的制作的Arduino代碼確定的，您可以在本文末尾下載它。

接下來，我們需要繼續(xù)設(shè)置加速度計。在“雙設(shè)定值”行中，我們需要設(shè)置一個與我們的設(shè)備相對應(yīng)的值。

為了獲得這個值，我們需要將機器人保持在一個理想的垂直位置，垂直于表面，并在串行監(jiān)視器上讀取所需的值。對我來說，大概是182。

最后，我們需要通過實驗確定PID控制所需的Kp， Kd和Ki的值。

為此，我們將這三個值都設(shè)置為零?，F(xiàn)在我們給Kp賦值并進行測試。Kp過小會使機器人摔倒。太大的Kp會使機器人瘋狂地來回移動。一個好的Kp會使機器人稍微前后移動。接下來我們需要確定Kd。一個良好的Kd值將減少振蕩，直到機器人幾乎穩(wěn)定，并將保持機器人站立。最后設(shè)置Ki。正確的Ki值將縮短機器人穩(wěn)定所需的時間。我想強調(diào)的是，表面需要足夠粗糙，以增加它和車輪之間的摩擦。

最后是一個簡短的結(jié)論。這是一個相對簡單，視覺上有效的平衡機器人項目，只需要3個組件來制作。然而，它的設(shè)置，雖然可能很耗時，但仍然是很多樂趣，試圖讓機器人穩(wěn)定地站在它的“自己的腳”上。

本文編譯自hackster.io