【Arduino 动手做】 使用陀螺仪传感器的自平衡魔方体 简单

Arduino是一个开放源码的电子原型平台，它可以让你用简单的硬件和软件来创建各种互动的项目。Arduino的核心是一个微控制器板，它可以通过一系列的引脚来连接各种传感器、执行器、显示器等外部设备。Arduino的编程是基于C/C++语言的，你可以使用Arduino IDE（集成开发环境）来编写、编译和上传代码到Arduino板上。Arduino还有一个丰富的库和社区，你可以利用它们来扩展Arduino的功能和学习Arduino的知识。

Arduino的特点是：
1、开放源码：Arduino的硬件和软件都是开放源码的，你可以自由地修改、复制和分享它们。
2、易用：Arduino的硬件和软件都是为初学者和非专业人士设计的，你可以轻松地上手和使用它们。
3、便宜：Arduino的硬件和软件都是非常经济的，你可以用很低的成本来实现你的想法。
4、多样：Arduino有多种型号和版本，你可以根据你的需要和喜好来选择合适的Arduino板。
5、创新：Arduino可以让你用电子的方式来表达你的创意和想象，你可以用Arduino来制作各种有趣和有用的项目，如机器人、智能家居、艺术装置等。

一个有趣的开源 Arduino + 3D 打印项目使用陀螺仪传感器和加速度计来检测平衡物体的运动并相应地调整轮子的速度和方向，从而允许通过改变重量来控制设备。

补给品

Arduino Nano R3
MPU6050模块
Nidec 24H型电机 x 3
蜂鸣器
通用晶体管NPN
锂离子电池 1000mAh x 3
电阻器
HC-05蓝牙模块
 

步骤1：描述

自平衡装置是一种电子设备，它利用传感器和马达在使用过程中保持自身平衡。它们使用陀螺仪传感器和加速度计来检测平衡物体的运动，并相应地调整轮子的速度和方向，从而可以通过改变轮子的重量来控制设备。

这次我将向您展示一个项目，其中的平衡物体是一个 3D 打印的塑料立方体，反作用轮和控制电子设备位于其中。

 第 2 步：控制电子和 3D 打印部件

该项目由PCBWay赞助。今年，PCBWay举办了第七届项目设计大赛，除了电子和机械项目之外，还新增了一个类别：STM32 项目。入选的最佳项目将获得丰厚的现金、优惠券和精美礼品等奖品。请于 2024 年 9 月 2 日至 2025 年 1 月 19 日期间提交您的项目参与本次大赛。更多详情和说明，请访问指定页面。让PCBway永远成为您的首选。

在轮子上添加螺母和螺栓以增加其重量，从而增加旋转对整个装置的冲击力。

另外，这是一个开源项目，原始代码和用于 3D 打印的 .STL 文件可以从 ReM-RC GitHub (https://github.com/remrc/) 下载。在网上搜索了很久类似的项目后，我可以自信地说，这个项目在各个方面都堪称业内最佳，例如简洁、易于设置和运行稳定。

该装置的控制部分由几个部分组成：

- Arduino Nano微控制器板

- MPU6050陀螺仪和加速度计模块

- NPN晶体管

- 蜂鸣器

- 三个电阻器

- 电池

- 可选配蓝牙模块，以便于调试

3D打印部件由多个组件组成。每个大型部件的打印时间都超过2-3个小时，所以我花了几天时间才打印完所有部件。

- 反作用轮侧面，我们需要三个这样的部件

- 立方体的其他三面

- 用于平衡立方体的反作用轮

- 电池和控制器的安装板，其上有一个用于 mpu6050 传感器板的安装表面。

- 电池座

- 以及控制器安装板和安装板支架

否则，可以使用 ESP32 微控制器代替 Arduino，在这种情况下，蓝牙内置于微控制器中。

这三个电机均为“Nidec 24H”型。
 

步骤 3：在真实条件下

在真实条件下
首先，让我们看看该设备在实际条件下是如何工作的。在投入使用之前，应该先进行校准。设置过程非常简单。设置过程非常简单。首先通过蓝牙连接到控制器。您将看到一条消息，提示您需要校准平衡点。从串行监视器发送 c+。这将激活校准程序。将魔方设置到其中一个平衡点（边缘或顶点）。当魔方没有向任何一侧倒下时，保持静止。从串行监视器发送 c-。这会将偏移量写入 EEPROM。

重复此过程四次（三次棱和一次顶点）。校准所有偏移量后，魔方将开始平衡。

步骤4：结论、原理图和代码

结论、原理图和代码
最后，简短总结一下。这是一个非常有趣的 Arduino 项目，当然前提是你拥有一台 3D 打印机。它由 ReM-RC 完美构思和执行，我再次强调，所有功劳都归功于他。

附录
项目链接：https://www.hackster.io/mircemk/arduino-3d-printed-self-balancing-cube-238f8e
项目作者：马其顿 米尔塞姆克

视频教程（13分钟）：https://www.youtube.com/watch?v=v3_4PLs4bs0
项目代码：https://github.com/remrc/Self-Balancing-Cube
3D文件：https://www.thingiverse.com/thing:5380306