如何利用超声波传感器制作一个轮式自平衡机器人

这是一个轮式自平衡机器人。由 Arduino UNO 供电并由超声波传感器平衡，同时它能够自我保持垂直平衡。

动力源

动力由两个齿轮直流电机为机器人提供。

构建

第一步：将连接到齿轮直流电机

现在我们将轮子连接到电机的轴上。

第二步：准备 PVC T 型接头

这是PVC管的T型接头。我们将用它来固定电机，电线将从顶部的孔中出来。

第三步：通过 T 形接头为电机接线

在将电机固定在该管道中之前，我们必须将它们接线。我们将从顶孔穿过 4 根电线。两端分体，每台电机2根线。

第四步：通过顶孔拉线

我们将从 T 型接头拉回电线，以便电机就位。

第五步：将电机固定到位

现在我们已将电机固定在 T 形接头中。

第六步：在顶孔中添加管道以安装超声波传感器

我们在 T 形接头的线端添加了一些管道，稍后我们将在其上安装传感器。

电路原理图

电路原理图我们使用 L2938 H 桥电机驱动器 IC 来双向旋转电机。

自平衡机器人的概念

这个自平衡机器人的概念很简单。我们有一个超声波传感器，它能够测量机器人与前面障碍物的距离。

如果距离大于固定距离，则机器人将向前移动；如果距离小于固定距离，则机器人将向后移动避免摔倒。

使用 Arduino 为自平衡机器人连接超声波传感器

超声波传感器有 4 个引脚，分别是触发、回波、电源和接地。4 根线从引脚连接到微控制器。

平衡机器人机体

现在，机器人垂直放置在地面上。看起来它是平衡的，因为它在通过不断地移动以保持自身平衡。但与此同时，其实它也从我手里拿着的电线得到了一些支持。

它不断地来回振荡，这些振荡需要被阻尼。因此，机器人将保持平衡并站立在一个点上而没有任何移动。

可能遇到的问题与解决方案

如果它超出特定点，那么它将无法自行恢复。这些电机需要更多的功率才能快速响应。

在测试时，L293D 的第二个 H 桥被炸了。所以，我没有机会通过 PID 来控制它。

为了真正做到平衡，我们可以使用 MPU-6050 惯性测量单元。相反，我们使用了这种便宜的超声波传感器。

自平衡机器人的CAD设计

这是轮式自平衡机器人的 CAD 设计。在这里我们可以看到两个电机，连接着两个轮子。这些电机安装在 PVC T 形接头中。垂直 PVC 管连接到 T 形接头，超声波传感器连接在管道上。

结论

不过好在项目的最后，我们还是设法使它平衡了一点。这个结果对我来说，还是挺满意的，一切努力都没有白费。