【单轮自平衡小车solowheel】【单轮版赛格威segway】自己做!
http://art.china.cn/products/images/attachement/jpg/site8/20110225/002564bab90d0ed17a6a17.jpg单轮版自平衡小车solowheel,不能像segway那样原地悬停、前进后退。
单轮自平衡小车骑起来的感觉像是自行车。
今后的一段时间我将持续更新单轮自平衡小车的开发详细内容。
其原理是:
1:自行车的轴中心不变特性维持基本的Y轴平衡,直立姿态
2:骑车人的主动方向控制纠正Y轴平衡以及转弯。
3:单轮在X轴上的姿态稳定,这里用到了segway类似的技术
但单轮车也有自己的优势:
1:比segway少了一套电机、电池、车架,降低了研发难度和成本
2:便携,紧紧抓住此类小车的代步特性,虽然牺牲了原地悬停等“酷”功能但获得了实用性上的提高。
图中的solowheel我们很容易仿制。
仿制solowheel的目标:
12寸小轮, 站立驾驶.使用锂聚合物电池36v1块, 使用一个无刷电机驱动器, 使用一个单轴陀螺,双轴加速传感器.
使用arduino板子做控制器.控制频率100Hz.
小车时速10km左右.跟自行车相当. 使用更大功率的电机可以提高速度.
对solowheel作出一点改进: 加一个可以拆卸的扶手杆, 这样骑行的时候可以用手来握住扶手.
跟segway不同,这个扶手和车子是整体不可动的.
至于驾驶感觉, 可以在不用扶手和使用扶手上切换一下, 具体感觉哪个好就用哪个.
也方便在这个扶手杆上增加一个车座. 因为很多人在我做segway的时候就提出要加车座.民_意很大啊!
这样我们的小车就有三种驾驶方式:
1.用脚和腿控制的纯solowheel模式,
2.用手扶杆,脚踩脚踏板的类似segway的方式
3.用手扶杆,脚踩脚踏板, 坐姿的方式.
开发用的原材料:
1:轮子.价格300元.
鉴于体积, 使用轮子和无刷电机一体化的设计.这样可供选择的无刷电机比较便宜,样式也很多
一体化轮毂无刷电机分为有齿行星减速无刷电机, 和无齿轮毂无刷电机.
solowheel号称使用了1000w的电机,我表示某种程度的怀疑...
因为我拆过原版的segway, 里面的700w电机个头也不小. solowheel这么小的体积恐怕很难放下.
所以, 我们选择有齿无刷一体化轮毂电机.功率250W. 别看它小, 但因为有齿轮的缘故, 低速力矩好,
我们可以用它来做第一版.根据实际情况调整电机功率.
电机+轮毂=12寸, 是很迷你的小轮子. 采用小轮子还有一个好处就是可以把脚踏板做在轴上,简化结构.
2:车架.价格50元
采用12寸小轮车(小金鱼电动车)的后叉作为基本车架. 车架从车轴开始直立放置. 车轴安装脚踏板.
向上延伸一根操纵杆,中间轮子上方的部分用来放置电路和电池.
3:电池. 价格900元
采用36v10AH锂聚合物电池包.刚开始可以做个方块放在车架上.后期可以整合进车壳内.
4:驱动器和控制器,姿态模块.. 驱动器200左右(生产).原型车可能要700~1000.姿态模块300块
小车不需要悬停,也不能后退.所以只要带电子刹车功能的电动机驱动器改改就OK.不过市面上普通的驱动器不能直接用.
技术上相对segway复杂的驱动器,可谓简单明了.
控制器采用大家熟悉的arduino, 计算资源勉强够用.我们这个原型车要使用光电传感器+arduino中断来测速.
实际生产的话,就需要将驱动器和控制器整合, 至少使用stm32级的工业用处理芯片.
传感器方面,因为我们只需要考虑X轴平衡,所以我们使用1轴陀螺, 2轴加速度计.满足X轴的计算需要.
5: 软件:
上次发的segway驱动是一个早期的测试程序, 代码比较简单, 没有对当前倾角的精确计算, 没有数据融合, 也没有限速等功能.
因为当时还在开发早期.现在经过很多代测试,程序已经进化了很多. 我会根据试验逐步完善程序.
成本大约在1700左右.原型车成本2700左右.
solowheel售价18000...暴利啊!!!
OK, 计划完了, 实现中不可避免会有各种变化.
以我在segway项目上的经验, 应该不会有太大问题. 恩,想想越野型solowheel粗犷豪放的宽胎吧! 热血沸腾!
2000W的电机表示毫无压力!
不明真相的围观电池组表示压力很大!
如果原子能电池不用担心辐射就好了!全功率寿命50年!500w!仅重1公斤!
东日本人民表示毫无压力.
http://cache.amobbs.com/bbs_upload782111/files_39/ourdev_642282T95AJ0.jpg
(原文件名:002564bab90d0ed17a6a17.jpg) 不错 一年后再来看看 顶楼主 跟着楼主混了·~~ 我之前做了一个两轮的 现在也想做一个单轮的可以载人的·~~~ 好,太牛了。 很有兴趣,简洁也实用,期待有进一步的消息。 小车已经组装起来了!
跟图片不同的地方是我的小车有一根长杆手扶, 此外电气部分没那么紧凑. 原型车嘛.
昨天晚上通电测试,轮子旋转OK! 姿态控制OK!
感谢炫亮酷车的丁亮先生和迷你车行的申红兵先生, 在机械加工和迷你车架上给与的帮助.
如无意外今天明天小车就能跑起来了.
现在可能的问题是:
1:电机的功率\ 扭矩够不够.
2:单轮车上车时左右扭动的倾向可能较大,我的脚踏板装在车轴上.这个可能太高.也许应该装低一些.但这就需要用厚钢片弄一个,要钻孔和切割加工. 北京就是不方便啊!! 要在金华, 这些不过分分钟的事. 我的原型车原件清单:
凯利电动车控制器 36V:600元
arduino nano主控板: 150元
6轴姿态模块: 320元
无刷轮毂12寸电机和轮胎:500元
车架,手扶杆脚踏等杂项: 150元
聚合物电池36V10AH: 750元
总计: 2470元..........不统计不知道,成本太高了.
生产型预计:
控制器+主控板: 200元.
姿态模块: 200元
电机和轮胎: 400元
外壳车架等杂项:100元
聚合物电池: 700元
总计: 1600元...............还能不能压缩成本到1000元之内? 深表关注,又有目标了。 这种独轮车我也开始做准备了,但控制部分与您的有一些区别。我的控制器使用了3片stc的单片机做处理,使用2个传感器,没有使用陀螺仪。如果要提高可靠性及安全性,还需要多增加1片单片机做冗余。电池包我准备使用成品的,如果要整合,还得多增加一片单片机。segway据称使用了10片单片机,很复杂。 台湾的清华大学也搞出了类似的车子,看起来也很不错。有兴趣可上youyube找找看。 不用陀螺仪是个好主意!! 俯仰轴有电机扭矩反馈控制,横滚轴靠人体平衡,是不是玩起来有点难度? 骑自行车的时候俯仰轴有两个轮子不用控制.横滚轴靠人扶车把控制....
所以这个车基本=自行车. 回复【15楼】qhunter
骑自行车的时候俯仰轴有两个轮子不用控制.横滚轴靠人扶车把控制....
所以这个车基本=自行车.
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感觉更象骑降低难度的独轮车,而不是自行车 哈,这个问题只有骑上去才知道,不亲自骑一下就不知其中滋味啊.(咋感觉这句话很邪恶捏)
前两天生病了,小车的进度耽误了.预计这几天就能骑上去玩玩. 回复【17楼】qhunter
哈,这个问题只有骑上去才知道,不亲自骑一下就不知其中滋味啊.(咋感觉这句话很邪恶捏)
前两天生病了,小车的进度耽误了.预计这几天就能骑上去玩玩.
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是有点邪恶,搞好了也给我骑骑! 哈哈,你们都邪恶,我心地善良,给我骑骑吧 成本这东西还是靠量啊 有无图啊 这个好玩的说
将来应该有使用价值的 原型车还在加工中.外形跟产品差别很大的,只是为了验证功能.
如果周末试车成功的话会拍录像. 周末试验成功了吗?````````````````` http://video.sina.com.cn/v/b/40278275-1232685954.html
我感觉你是在参考这个 参考参考 http://cache.amobbs.com/bbs_upload782111/files_41/ourdev_650790V2V0D7.jpg
座椅改成扶手就好 (原文件名:sbu-self-balancing-unicycle-01.jpg)
http://cache.amobbs.com/bbs_upload782111/files_41/ourdev_650791DRWFEL.jpg
(原文件名:sbu-self-balancing-unicycle-02.jpg)
http://cache.amobbs.com/bbs_upload782111/files_41/ourdev_650792IDSBD6.jpg
站着比座着要好控制 (原文件名:sbu-self-balancing-unicycle-03.jpg) 我的电池还在路上.该死的物流.拖了很久了.
我也考虑过各种不同大小的轮子,电机的形式,电池的位置等
【25楼】nhwwl 说得对,我就是要把小车做成只有扶手没有座位的形式,因为这样可以在方便骑行,控制体积便携方面达到平衡.
不过也考虑了其他几种形态.
比如不可折叠的扶手+座位型,这种不便携,只是体积小+拉风.所以轮子可以做大一些,功率也大,电池也可以用铅酸,便宜很多.
比如不带扶手也不带座位,纯solowheel型.便携性达到极限.
话说25楼的这个产品做工也很粗糙啊,够山寨的了 【26楼】 qhunter
你别说人家国外还卖着1499美元呢 哈```````````` 折了要9700元RMB
我还是建议只是扶手就可以了 看下面的图片
http://cache.amobbs.com/bbs_upload782111/files_41/ourdev_651067XLY5FH.jpg
(原文件名:2009080757.jpg)
http://cache.amobbs.com/bbs_upload782111/files_41/ourdev_651068QH3NZP.jpg
当然 也不需要做到这样折叠 (原文件名:2009080758.jpg)
http://cache.amobbs.com/bbs_upload782111/files_41/ourdev_651069B6JMB9.jpg
(原文件名:2009080759.jpg)
http://cache.amobbs.com/bbs_upload782111/files_41/ourdev_651070SBMKL1.jpg
当然 手扶的形式可以简单很多 这个太夸张了 (原文件名:2009080760.jpg) 我有个问题,solowheel是怎么转向的,就是身体侧倾吗 回复【28楼】x7d8
我有个问题,solowheel是怎么转向的,就是身体侧倾吗
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完全正确就是靠身体就像独轮自行车
不要老是想两轮 那只是酷 但不实际 10年了都普及不了 就知道. 即使能原地转也只是浮云 solowheel转弯,可能除了身体侧倾,还需要在两脚使劲.有一个转向扭矩.
我很奇怪为何这类单轮车几乎都没有扶手(27楼除外,但这个车太科幻,造价一看就知不菲).
没有手扶的地方,操作会变得很艰难... 回复【30楼】qhunter
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说得对没有扶手是很影响平衡和操控
但有了扶手就很影响便携当然这是相对独轮这个概念的实际上多个扶手是可以接受的伸缩或折叠一下就很好
实践啦实践是检验真理的唯一方法 solowheel时速20,急刹车怎么办呢
赛格威好像有刹车和反向扭矩,然后人往后坐吧,新枪王之王开头有这个镜头 我年初就在做两轮的仿赛格威.我们也买了原版的赛格威, 我仔细研究过.
刹车不是难事,人往后靠,拉手柄就行.车子就会尽力刹住.
虽然刹车力矩达不到电动摩托车那种液压碟刹的水平.
原版的赛格威就是这样. 俺也对电动独轮车感兴趣,正在研究中 回复【33楼】qhunter
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对 往后就是杀车其实就是倒车的一种形式靠反力普通遥控车就是这样
但因为是独轮 只能杀到停下来不能往后走一般人会失去平衡的
当然 我是认为可以直接加个杀车机构进取 就像电动单车但这个是要跟平衡系统关联的 不然人就会向前冲出去
暂时不用做到这一步. 昨天晚上电池终于到了.内牛满面啊!回家焊接一下!把主控\姿态\驱动都绑在电池上,然后把电池绑在小车上...
这一转眼都一个月了,可怕. 回复【36楼】qhunter
昨天晚上电池终于到了.内牛满面啊!回家焊接一下!把主控\姿态\驱动都绑在电池上,然后把电池绑在小车上...
这一转眼都一个月了,可怕.
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三个月能搞出来 已经不错了半年时间能完善型 就Good Good Good MARK 这个估计启动时候有点难度就像刚学自行车时候 恩是啊,这个车子重心比自行车低很多,具体的感觉还要尝试过才能知道。 大家期盼已久的小车图出来了!今天组装好了车体和电池、电路等。
http://cache.amobbs.com/bbs_upload782111/files_41/ourdev_652352LOR989.jpg
单轮自平衡车的全部机械电子部分外观 (原文件名:1.jpg) 顶楼主。。。。楼主高明。。。。看了那个独轮的东西想了好久都没想通他是怎么转弯的。。。。 正在研发中的电动独轮车ourdev_652480YYRHEJ.jpg(文件大小:1.26M,只有400K以内的图片才能直接显示) (原文件名:SNC00087.jpg) 现阶段可以驱动正反转及随传感器的倾斜调整快慢,但没有做滤波,震动很大不能骑。 顶楼主,。。。。强啊 楼主这个车扶着扶手可以上车 但是solowheel是怎么上车的呢 难道是因为他脚踏很低? 对,脚踏很低。
今天2011-6-26!我女儿一周岁生日!
今天单轮车实验失败!凯利控制器不能用啊不能用。
只能买智定易的控制器了!智定易的控制器比较贵,其他就没啥缺点了。 回复【47楼】qhunter
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凯利控制器不能用?为啥? 不错,很有意思~建议大家都把知道的硬件公布下,相互交流,选择最合适的硬件 回复【47楼】qhunter
对,脚踏很低。
今天2011-6-26!我女儿一周岁生日!
今天单轮车实验失败!凯利控制器不能用啊不能用。
只能买智定易的控制器了!智定易的控制器比较贵,其他就没啥缺点了。
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你的控制器不是自己做的? 请教下,这个东西是可以以任意速度恒速前进还是只能达到一个额定速度?
如果是以任意速度恒速前进,它是如何区分扰动和人为有意识的前后倾斜呢? 我认为用码盘测速是不是更简单些?单独弄一个AVR用外部中断口接收码盘的电平信号,换算后把速度用IIC发给主控芯片。这样与采用加速度计各有何优缺点??求解! 楼主是说电机控制器吧 驱动器的测速模式有些问题.
无刷轮毂电机驱动器我是买的产品组装的,因为我不懂怎么做驱动器.
诚征合作,会无刷电机驱动电路设计制造的大大们,有谁对这个项目感兴趣的,可以详谈.
52楼summerstar 夏夜的星空:码盘测速,霍尔测速,无非就是测量当前轮子速度和相位而已.
而加计测量的是当前小车的加速度和重力倾角的混合值.陀螺仪测量当前的角速度值.
如果霍尔测速频率够高,则无需码盘测速.不过普通电动车轮毂电机的霍尔测速频率还是比较低的,所以要码盘辅助. 回复【54楼】qhunter
驱动器的测速模式有些问题.
无刷轮毂电机驱动器我是买的产品组装的,因为我不懂怎么做驱动器.
诚征合作,会无刷电机驱动电路设计制造的大大们,有谁对这个项目感兴趣的,可以详谈.
52楼summerstar 夏夜的星空:码盘测速,霍尔测速,无非就是测量当前轮子速度和相位而已.
而加计测量的是当前小车的加速度和重力倾角的混合值.陀螺仪测量当前的角速度值.
如果霍尔测速频率够高,则无需码盘测速.不过普通电动车轮毂电机的霍尔测速频率还是比较低的,所以要码盘辅助.
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这个东东的最内层闭环就是电流环,也就是扭矩平衡,建议你自己做有感无刷电调,直接控制电机电流
用电动车商品化的电调,受到原有电调控制接口的局限性,对响应速度、异常情况的处理不够直接
结果就是:小车能不能成功就取决于商品电调的设计水平。 我也没啥办法,不会就是不会,自己会做一切当然好,但也是不可能的。
想做好一件事情就需要跟人合作亚。
商品电调也有好处:付出一点钱,节省许多时间啊!
最后找找合作伙伴,设计出能够代替商品电调的整合板。
这条路比较稳妥。 何况我已经知道有好用的商品电调,500块钱罢了...研究过一阵。已经下单购买了。 回复【57楼】qhunter
何况我已经知道有好用的商品电调,500块钱罢了...研究过一阵。已经下单购买了。
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很好我一直赞成购买技术研究是不能少知道原理就好 没必要浪费制作的时间和带来的更高成本(指的是研发时)
继续努力``````````` 赞成楼上两位!
qhunter直接把两轮segway的控制移植到独轮车中有困难么?怎么都想着应该是一样的呀。 还没能力做一轮的,先玩个2轮的吧,而且在分析传感器的数据.不过智定意的驱动以前买了2个备用,其它楼主的东西,锂电,无刷车子之类也有,还有立铣和车床.都在工作室堆着. 智定意的驱动经常测试不出来无刷电机,不知道是不是我的小电机类型多些.如果楼主是用那个可能还不大管用,不过我也没用过来测电动车无刷电机. 楼主加油~~坐等测试视频。 mark 而且智定意的驱动没有转矩模式,测试过了效果一般,可能是我还没深入使用.所以我后来一次碰上进口直流有刷转矩模式的伺服驱动,买了几台,后来觉得不错买了几十只做库存,看浙江的那位现在也刚上了伺服驱动,效果好很多,比我开始买他的那台强多了.
对于玩电机不大熟的,驱动是最大的瓶颈,但对驱动熟的没几个的,楼主加油吧. 要是能上楼就更完美了 今天刚买了50只800W以上进口直流有刷伺服,准备放在平衡车上的,这系列有无刷的,但暂时还买不到. 看的真过瘾,暑假想做个~ 我想问一下楼主:电机的驱动最后是如何处理的? 回复【64楼】robotkid
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回复【64楼】robotkid
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回复【64楼】robotkid
而且智定意的驱动没有转矩模式,测试过了效果一般,可能是我还没深入使用.所以我后来一次碰上进口直流有刷转矩模式的伺服驱动,买了几台,后来觉得不错买了几十只做库存,看浙江的那位现在也刚上了伺服驱动,效果好很多,比我开始买他的那台强多了.
对于玩电机不大熟的,驱动是最大的瓶颈,但对驱动熟的没几个的,楼主加油吧.
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【64楼】 robotkid :您所说的”智定意的驱动测试过了效果一般“,也就是说能把电机驱动起来,还能用,只是效果一般。对吗? MARK。顺便传一个资料。做东西就不能怕读英语文档。。看完后,保证你会有所收获。
原名:The Balance Filterourdev_665528NI5STN.pdf(文件大小:553K) (原文件名:The Balance Filter.pdf) 关注,好东西。最好能早日商品化。 太牛了···· 商品化目标用户是谁呢?发烧友?期待ing 27楼的兄弟,问下问题,您的图片是哪家公司的产品,灰常感兴趣! 看到一款800W的有刷电机,不知道能不能用。也许这样电机控制的问题就好解决了
http://item.taobao.com/item.htm?id=8591054283 关于1000W的电机体积问题,其实1KW电机体积可以很小。不知道大家有没有见过大型的航模电动直升机,飞特技的。里面的1500W无刷电机也就只有拳头大小,动力非常强劲。锂电池组也比电动车的小。所以单轮平衡车号称有1000W,应该就是类似的电机。这种电机主要是靠八十安培左右的大电流获得大功率的。比如这个http://item.taobao.com/item.htm?id=10352118874&_u=h9kro7d21cb。 这里有一个能驱动两千瓦以上无刷的车模用电调,120A,非常小巧http://item.taobao.com/item.htm?id=10701274980&_u=h9kro7d54a2 to: 【78楼】 summerstar 夏夜的星空
航模无刷的功率重量比是很大,但不适合做平衡车,原因有二:
1.航模电机虽然功率重量比很大,但其高功率都是在较高转速下实现的,一般都上万转/每分
而平衡车需要在平衡点附近反复正反转时,既有较低转速,也能输出较大的堵转扭矩。
2.大功率航模电机基本都是单向运转,所以驱动器基本都感生电动势换向,无霍尔换向装置
改造的代价与效果不定
一句话:这种应用需要的低转速、高扭矩、高频响的直驱无刷系统(增加定子线圈个数)
配减速器的增加扭矩的系统也可以,但增加机械结构复杂性,并降低控制精度 qhunter 做的咋样了,能骑了吗? 强啊,改改外观更完美。 持续关注
期待 何况我已经知道有好用的商品电调,500块钱罢了...研究过一阵。已经下单购买了。
是淘宝吗?能给个链接吗? 这个不错,不知进展如何了. mark mark mark mark 时间过去好久了,楼主那里怎么没有信儿了? 保持持续关注! 北京地铁,A-Bike都不让进了.
前两天让进,估计是他们还没有关注到我,昨天下班进地铁被"友情提示"了不上进,好说歹说下不为例才进去了.
还整天讲"绿色出行",狗屎.
不知道要是这种独轮小车的话,会不会被他们关注? mark 持续关注!
我都注_册9天了,怎么还是"等待审核"哩?
最近上班坐公交.
单位离家20公里多点,刚搬没多久,之前住的地方是公交的发车站坐车方便,坐公交后骑A-bike走一段路就到了.
现在住的地方,坐地铁再骑A-bike(骑过两三天)耗时70分钟最快;坐地铁后换乘公交的话需要90~100分钟,因为等公交及公交绕路;若是全程坐公交需时130分钟以上.
可以NND地铁A-bike不让上啊........我的A-bike是改装的电动,70公斤体重能跑27KM/H及20KM左右路程.
这几天本准备买电摩或电自的,后来又让自己否定了.等过俩月天暧和了继续骑A-bike倒公交.电摩的钱留着买国产SoloWheel.
什么时候国产SoloWheel问世了,估计地铁工人就管不着了.
绿色出行,真操蛋. 时间过去好久了. 等 2楼大侠说的真对.
"一年后再来看看"
不知道,一年后是个什么情况? 很感兴趣啊,学生一枚,目前在做飞思卡尔智能车+本田电动车;等忙完想做一个当毕业设计...... 做的怎么样了?拿两轮的改怎么样?有卖现成的,锂电。带座位才4000元。另一家卖两轮的模型才700块。但他说了可以改,他的模型能带40a的电机。可惜我不懂编程。如果你学过一点编程的话 还行 如果没有的话 比较困难 因为要涉及到控制算法的东西。
。 好玩儿的东西 精彩!等待!!!{:lol:} 过来捧个场! 有个淘宝卖家所我只要能够凑够10人,他就给我开发出来独轮的。有喜欢的打电话问问他。我的qq772339511。
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