BROBOT - Робот-балансир на шаговых двигателях с управлением ветром

Общее введение

Робот-балансир на шаговых двигателях, созданный с использованием открытого проекта BROBOT, имеет множество методов управления. Два колеса с горячей посадкой выглядят чрезвычайно эффектно, управление плавное и красивое. При падении может управлять сервоприводом руки для автоматического вставания. Очень популярен среди детей.

Основная плата управления — ESP32, два шаговых двигателя 42 приводятся в движение двумя модулями A4988. Сервопривод руки использует полнометаллический MG90S, незаменимое украшение — кольцо RGB-подсветки. Источник питания использует 3 батареи 18650. Чтобы не доставать батарею, также разработан простой бокс для батареи на печатной плате для зарядки, который можно заряжать с помощью балансировочного зарядного устройства.
Я создал две версии печатной платы с полностью модульной конструкцией и общей прошивкой, но используемые платы разработки имеют разные формы. Одна — самая распространённая прямоугольная ESP32-WROOM, другая — более компактная плата разработки ESP32-Mini с выведенными некоторыми интерфейсами ввода-вывода для резервного использования.

Конструкция корпуса автомобиля изменена и переработана на основе конструкции оригинального автора. Увеличено место для батареи, чтобы вместить три бокса батареи 18650. Самостоятельно разработанные колёса решают проблему крепления вала двигателя и так далее.

Официальный веб-сайт открытого исходного кода B-ROBOT EVO2: B-ROBOT EVO 2. Much more than a self balancing robot – jjrobots

Схема и разработка печатной платы

Этот проект требует управления 2 шаговыми двигателями (5 выводов), 1 сервоприводом, 1 RGB, 1 MPU6050 (I2C) и опциональной передней фарой со светодиодом. Общее количество требуемых портов ввода-вывода не велико. Использована модульная конструкция для удобства пайки и производства, что облегчает обучение и справку для начинающих.

Принципиальные схемы печатных плат обеих версий в основном одинаковые, за исключением того, что версия V2 имеет некоторые дополнительные зарезервированные интерфейсы для других целей.

Полностью модульная конструкция, драйвер шагового двигателя использует A4988. Для удобства проводки нет переключателя деления на колпачке перемычки. Прямое соединение закреплено на 1/8 делении A4988. Если вы хотите изменить другие параметры деления, требуются различные драйверы и простые изменения в проводке.

Кроме того, я создал простую печатную плату бокса батареи 3S с двумя интерфейсами XH2.54, 2P подключается к плате расширения, 4P подключается к разъёму. Вы можете напрямую использовать балансировочное зарядное устройство для зарядки батареи (я использую обычное балансировочное зарядное устройство B3. Обратите внимание на проверку соответствия последовательности проводки вашему зарядному устройству).

Конечно, вы также можете использовать обычный бокс батареи на 3 ячейки, соединённый последовательно. Модифицировав его самостоятельно и добавив разъём 4P, получится такой же результат, но паять сложнее.

Поскольку это все различные модули, конструкция печатной платы относительно проста. Внешний вид использует ту же форму UNO, что и оригинальный автор. Все модули расположены в компактном пространстве. Следующие два рисунка — схематические диаграммы двух версий соответственно:

Использование «внешнего переключателя или перемычки» на рисунке означает, что внешний переключатель может быть закреплён на правой боковой панели балансирующего автомобиля, и провод переключателя вставляется сюда как выключатель питания автомобиля. Если эта плата расширения используется как есть, здесь вставляется перемычка и используется небольшой переключатель на краю платы расширения в качестве выключателя питания.

Это краткое изложение проекта. Полную версию с подробностями смотрите на сайте оригинала: https://oshwlab.com/oshwhub.com/brobot-stepper-motor-balancing-v