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吴辉

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[文章]

轮式驱动单元第二版——智能驱动轮

 [提要] 文中介绍了圆梦小车第三代第二版 —— 智能轮式驱动单元的细节及功能,为那些只关注小车的行走策略,而不愿被小车驱动所羁绊的人提供了一条捷径。
   第三代圆梦小车 —— 轮式驱动单元解决了学习单片机的客户自制小车的烦恼,让他们可以将精力集中于单片机的学习,将时间放在编程和控制设计上。
   但是还有一些客户,他们关注的是更上一层的控制和算法,所用的系统通常不便于直接操控输入、输出,而且他们对MCU内部的硬件特性也不熟悉,一般是基于某个操作系统编程,而硬件是由系统来管理的,应用程序基本与硬件隔离。
   在这种状况下,如果要直接操控硬件,通常是通过编写驱动程序实现,这在任何一个操作系统中都是一件耗时、费力且技术含量较高的活儿。对于做策略、算法研究的客户而言,小车只是一个验证和测试的工具,而非研究对象,所以不想在上面耗费时间。
   针对这类客户的需求,推出了“轮式驱动单元第二版—— 智能驱动轮”,在第一版轮式驱动单元的基础上内置了一个MCU,完成电机驱动和反馈,以及舵机的驱动,通过 UART 发送命令即可操纵车轮前进、后退、刹车、惰行以及转向。这样,高层次的控制便可以根据策略和算法的需求,发出相应的命令操控车轮即可,而 UART 是任何一个操作系统中都可以方便操作的标准硬件,从而使小车的控制变得简单、可靠。
   电机驱动和采样威廉希尔官方网站 和第一版一样,内置的MCU还是选用的 STC12系列,因为空间有限,选择了STC12C5206AD,SO16封装,256字节RAM,6K FlashROM,2路PCA,8路8位AD。
   同时,由于STC的MCU可以通过串口下载程序,所以可以方便地更新内置的MCU程序,使其能满足系统的需求。
   以下是第二版轮式驱动单元:

   为方便使用,选用插头将信号线引出:
   一个2芯插头作为电机驱动的电源输入,接 4 节镍氢充电电池;
   一个3芯插头作为舵机控制信号输出,可以直接接所推荐的辉盛5010舵机;
   一个4芯插头作为UART控制信号输入,分别为 GND TXD RXD VCC,VCC为5V。
   因为内置了 MCU,所以可以尝试 PID 调速控制,正好得到 Arduino 的 PID 库函数的启发,就在上面实施了,效果很好,详细介绍见“总算实现了 PID 调速”一文。
   测试方式如下:
   

测试的动态过程如下:
使用 1:120 减速箱:

使用 1:48 减速箱:



   那这样的驱动轮能做什么呢?
   以下就是一个应用的例子,用4个第二版轮式驱动单元构成的四轮全向小车平台,只用一个 USB 转 UART 接口,就可以实现用笔记本控制小车:
详细说明见:http://user.qzone.qq.com/478273778/blog/1306652818
改进后小车的视频:

圆梦小车第三代 —— 轮式驱动单元 配置表:
配置
内容及功能
价格
结构件(散件)

+
62元
实现功能
包含了车轮和电机两个做小车的主要部件,最关键的是提供了安装结构件,使你可以有多种选择没,实现不同形式的小车驱动,特别是“可操纵驱动轮”模式,一般加工很难实现。就像舵机,如果没有那些支架,好像很难使用。

关键件(散件)

+  +
71元
实现功能
注意:小车的轮毂上设计了齿,用光电开关可容易的实现码盘。而且结构中设计了驱动板的空间,为方便有时间和能力的客户DIY,提供配套的 PCB 和光电开关,以降低其实施难度。

轮式驱动单元
第一版

+  +
135元
实现功能
这是一个完整的小车“动力总成”,内置了电机驱动和码盘采样、电流、电压采样威廉希尔官方网站 ,可以直接使用 MCU 的 IO 口实现闭环控制。小车制作者不需要在执行机构上费心,将精力放在控制上即可。

轮式驱动单元
第二版

+  +  +
175元
实现功能
用 IO 控制、处理中断和 AD,以及产生 PWM,这些对习惯基于操作系统编程的客户来说,还是有些难度,为此设计了第二版,将 MCU 内置,车轮的所有操作都通过 UART 口可以控制,包括所需要的舵机控制,这样那些“搞软件”的也可以涉足机器人了。

配套舵机

(  )
35元
实现功能
这是为实现“可操纵驱动轮”配套的,选用的是比较常见的型号SG-5010。为方便客户,将舵机输出圆盘上的连接孔打好了,因为是在圆上均分,不太好划线。这样用户就很容易装配了。

回帖(3)

童祥城

2012-12-3 22:53:08
感谢分享
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334352

2013-3-11 15:19:36
正在自造中  哈哈
举报

戚传龙

2013-6-5 14:28:01
我公司主要经营全系列交直流电驱动单元及手柄、电控总成、电转向总成,可以为电动托盘车、电动叉车、电动洗地扫地车、智能机器人制造企业提供配套服务,同时提供合力原装α系列、H2000系列、G系列等的脚制动总成,并可以根据客户需求定制;公司同时代理韩国COMESYS全系列加速器产品、法国REALS电源连接器产品;公司目前为多家大型叉车厂提供排气管、消声器与非标门架总成等。
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