之前曾尝试如何获取陀螺仪的数据，文章地址：https://www.shumeijiang.com/2021/11/09/陀螺仪模块实验-获取欧拉角.html；今天则尝试给陀螺仪加上两个轮子组装成一个二轮小车；然后利用陀螺仪数据使之保持平衡。组装小车中使用到树莓派Zero，直流电机驱动板L298N，以及可显降压升高模块。
接线示例：
实现原理：
1、获取陀螺仪Roll数据（根据陀螺仪安装方向而定）；
2、定义一个平衡区间，然后对比陀螺仪的值是否在区间内；
3、当数值小于左侧边界时，小车向左移动来保持平衡；
4、当数值大于右侧边界时，小车向右移动来保持平衡；
5、当在区间内时，小车停止驱动。
代码示例：
#!/usr/bin/env python
#coding:utf-8
'''
from JiuJiang
树莓酱的操作实例
https:://www.shumeijiang.com
'''
from mpu6050 import mpu6050
#import threading
import time
import MPU6050filter
import RPi.GPIO as GPIO ##引入GPIO模块
motorA1 = 17 ##定义电机A的IN1引脚
motorA2 = 18 ##定义电机A的IN2引脚
enA = 21 #引脚21接ENA，调速电机A
GPIO.setmode(GPIO.BCM) ##此处采用BCM编码
GPIO.setup(motorA1, GPIO.OUT) ##设置引脚为输出模式
GPIO.setup(motorA2, GPIO.OUT)
GPIO.setup(enA, GPIO.OUT)
#初始化PWM
pwm = GPIO.PWM(enA, 40)
pwm.start(60) ##初始化占空比
#陀螺仪数据获取
def get_mpu6050():
sensor = mpu6050(address=0x68)
sensor.set_gyro_range(mpu6050.ACCEL_RANGE_16G)
sensor.set_accel_range(mpu6050.GYRO_RANGE_2000DEG)
time.sleep(0.02)
accel_data = sensor.get_accel_data()
gyro_data = sensor.get_gyro_data()
rotation = MPU6050filter.IMUupdate(accel_data['x'], accel_data['y'], accel_data['z'], gyro_data['x'], gyro_data['y'], gyro_data['z'])
return rotation
#设置正反方向
def get_direction(direction):
if direction == 1:
GPIO.output(motorA1, GPIO.LOW)
GPIO.output(motorA2, GPIO.HIGH)
else:
GPIO.output(motorA1, GPIO.HIGH) ##设置A1 引脚为高电平
GPIO.output(motorA2, GPIO.LOW) ##设置A2 引脚为低电平 如此可控制电机A正转，反之电机A反转
#根据幅度决定速度
def get_duty_cycle(val, n=1):
val = abs(val)
if val>10:
val = 10
return n*(val*6+40)
def main():
middle = -3
left_board = -9
right_board = 6
while True:
time.sleep(0.05)
rotation = get_mpu6050()
roll = rotation[1]
val = roll-middle
print("roll is", roll)
duty = get_duty_cycle(val, 0.6)
if val > right_board:
get_direction(2)
pwm.ChangeDutyCycle(duty)
elif val < left_board:
get_direction(1)
pwm.ChangeDutyCycle(duty)
else:
#安全区域
pwm.ChangeDutyCycle(0)
if __name__ == '__main__':
main()
平衡效果：
实验效果：
1、执行命令 Python jiujiang.py;
2、当小车中心失衡时，出现向左向右行走以保持平衡；
3、不过也有很多问题，当偏恒幅度过大时，小车容易出现无法保持平衡的情况；
4、由于没有经过滤波，所以小车很容易出现抖动。
视频效果：
另一个视角：
