BROBOT步进电机平衡车（开源项目修改版）驭风版

总体介绍

 

    参考开源项目BROBOT制作的步进电机平衡车，有多种控制方式，两个彩灯风火轮极其炫酷，操控丝滑颜值高，摔倒了能控制舵机手臂自动起身站立，非常受小朋友喜欢。

主控板为ESP32，两个42步进电机由两个A4988模块驱动，手臂舵机使用全金属MG90S，不可或缺的颜值倍增器RGB灯环，电源使用3节18650电池，为了不用取出电池充电还设计了一个简易电池盒PCB，能使用平衡充电器充电。
做了两个版本的PCB，全模块式设计，程序通用，只是用的开发板外形不一样，一个是最常用的长方型ESP32-WROOM，一个是小一些的ESP32-Mini开发板，并引出了一些IO接口备用。

 

 

车体结构是在原作者结构基础上修改重画，增加了电池空间以满足3节18650电池盒，自己设计的车轮，解决了与电机轴的固定问题等不一一列举了。

B-ROBOT EVO2原开源网址：B-ROBOT EVO 2. Much more than a self balancing robot – jjrobots

 

 

原理图及PCB设计

 

    本项目需要控制2个步进电机（5个IO），1个舵机、1个RGB，1个MPU6050（I2C），另外还有一个非必要的LED前灯，总体需要的IO口数量不多，使用模块式设计便于焊接制作，方便新手朋友们学习参考。

两个版本的PCB原理图基本一样，只是V2版额外预留了一些IO接口，可以用作它用。

全模块式设计，步进电机驱动使用A4988，为了走线方便没有使用排针+跳线帽切换细分的设计，直接连线固定为A4988的1/8细分，如果想换其他细分设置不一样的驱动需要简单修改一下线路。

另外做了个简易3S电池盒PCB，两个XH2.54接口，2P的接扩展板，4P的接个插头，可以直接用平衡充电器给电池充电（我使用的是普通的B3平衡充电器，注意检查是不是和自己的充电器线序一样）。

当然也可以使用普通的3节串联电池盒，自己改装加装一个4P插头也是一样的效果，只是不怎么好焊。

 

 

因为都是各种模块，所以PCB设计比较简单，外形使用与原作者一样的UNO外形，将所有模块摆好，空间紧凑，以下两张图分别是两个版本的示意图：

 

 

图中“外接开关或跳线帽”的用法是，平衡车右侧板上可以固定一个外接的开关，开关线就插在这里作为平衡车的开关，若将此扩展板用作它用时这里就插上跳线帽，由扩展板边缘的小开关作为电源开关即可。

LED前灯及限流电阻（随便几百-1K欧）只是在玩的时候方便判断哪边是小车前方，可以选择不焊。焊的时候注意正负极方向。

 

 

可以看到V2版额外预留了一些接口，并且电机接口可以使用间距2.54mm的4P插头或排针、间距2.0mm的4P或6P插头，以满足各种常见步进电机的插头，大家按自己插头类型焊接相应的插头或排针。

 

 

简易电池盒PCB有两个XH2.54接口（也可以用排针或排母），2P的为电源输出，4P的为平衡充电器接口，一定要注意正负极不要接反了，严防反接或短路。

 

 

电池盒背面预留了一个5V降压模块和一个小开关的位置，焊上后可以当作一个额外的5V输出电源。

当然，如果用普通的3节串联18650电池盒也可以，改装一下电池盒加装一个4P插头用来接平衡充电器，

可以参考我这个改装2S电池盒的视频：https://www.bilibili.com/video/BV1VY411n7r1/?spm_id_from=333.999.0.0

 

车体结构

 

    总体外观与原作者基本一致，资料包里我也整理了多个版本的开源车体，包括各种舵机手臂造型，如锤子斧子等，大家可以任意选用。

    因原作者和其他版本的结构设计中轮子的轴都是固定的孔，装电机时要么太紧不好装要么太松了打滑，即使装的时候可以，玩一段时间后就打滑了，

所以我重新设计了几款类型联轴器一样带紧固功能的轮子，并经过测试后选择了一款最合适的版本：

 

 

制作也相对简单，打印好，清理支撑，装上M3螺丝螺母，装上O型橡胶密封圈，既防滑又静音。

轮子两侧的灯环直接用热熔胶固定。

其余的改动如电池空间、舵机位置、开关位置等不一一介绍了，V2版PCB预留了一个可以接电压表的焊盘，能实时看到电池电压，防止过度放电，有兴趣的小伙伴可以试着在顶板或侧板上再开一个电压表的固定位。

 

 

程序及控制

 

B-ROBOT原作者采用的是WIFI控制方式，并且有一款APP，本修改版同样可以支持这种控制方式，我在程序中增加了RGB特效。
我以前的这个视频里有演示：https://www.bilibili.com/video/BV13Y411c7JL/?spm_id_from=333.999.0.0

 

 

但我更喜欢的是用我自己设计的ESP-NOW遥控器控制，同时也支持我喜欢的一款蓝牙APP控制，所以重新改了一版程序。
程序主体PID控制部分与开源程序相同（其实是自己水平不足不会重写），增加了RGB特效，修改了我喜欢的控制方式。
可以看我这个视频演示：https://www.bilibili.com/video/BV17c411Z7N3/?spm_id_from=333.999.0.0

 

 

遥控器或APP都有开关可以切换普通（慢速）模式或高级（快速）模式，APP里支持陀螺仪体感控制。
左右两个摇杆都能全比例差速控制，动作丝滑，并用左右两边的控制还能互相叠加，简单来说可以理解为速度分4档：
慢速模式下单摇杆操控、双摇杆叠加操控、快速模式下单摇杆操控、双摇杆叠加操控。

 

视频里演示用了多种遥控器，也可以使用我开源的驭风ESP_mini遥控器基础版，感兴趣的小伙伴可以去学着做一个：
驭风ESP_Mini遥控器 - 嘉立创EDA开源硬件平台 (oshwhub.com)

遥控器功能演示视频：https://www.bilibili.com/video/BV1nT4y1q7AD/?spm_id_from=333.999.0.0

 

 

安装过程视频

 

安装视频教程：https://www.bilibili.com/video/BV1WC4y1n71m/?spm_id_from=333.999.0.0

 

 

注意：车轮上仿联轴器的顶紧螺丝别拧过度而损坏，不打滑就行了。

强调：电池盒注意正负极别焊反了，安装时严防短路，平衡充电器与电池盒之间的4PXH2.54双头插头注意正负极方向是不是一致的，如果插头方向不对可以改插头上的线序。

 

 

材料选购

 

模块式PCB，下边将主要部件材料列出来，有些排针排母小开关LED电阻插头线材电池盒等不一一列举了，18650电池我自己用的是三节2000mah5C动力型。

控制板相关材料：

 

平衡车车体相关材料：

 

注意：42步进电机型号有很多，有参数不一样的，还有两相四线和两线六线的，我试过的电机里有的型号用在3D打印机上完全正常，一用在平衡车上速度一快就震动不转了，所以我提供我用着正常的电机的照片，大家购买时可以参考。

另外不同的42步进电机接线也可能不一样，不熟悉的人可以自己搜索42步进电机用法教程学习。

 

 

螺丝螺母：

（注意多买一些备用）

M3*10   约30个（其中有少量可以用M3*8代替，主要用来固定车体及电机等）   

M3螺母约20个

M2*12   2个（用来固定舵机）

M2螺母   2个

M3*8自攻螺钉   4个（固定电池盒）

M2*4自攻螺钉   2个（固定舵臂和小手）

 

注意事项

 

1，手臂舵机使用全金属MG90S，不要使用普通的SG90，非常容易抖。
2，尽量不要让小车长时间站在那不动，实测站个20分钟会整体发热。

3，卡住位置不能自动起身站立时别让电机长时间震动而不转。

4，尽量阻止小孩抓手臂，舵机部分比较容易受损。

5，安装测试完后推荐用热熔胶补一补螺母防脱落，用防脱螺母更好。

 

 

步进电机及A4988驱动学习

 

新手若想学习关于步进电机及其驱动的相关知识推荐去看太极创客的教程：

NEMA双极性步进电机（42步进电机） – 太极创客 (taichi-maker.com)

A4988驱动NEMA步进电机(42步进电机) – 太极创客 (taichi-maker.com)

 

其它附件上传

 

附件资料包里内容介绍：

“搜集整理的BRobot平衡小车开源资料”里为搜集整理的几种开源版本的资料及APP；
“PCB资料及重新绘制修改的3D文件”里为我重做及修改的资料，“简易车体版本3D文件”里是简易型车体的打印文件；
“程序及APP”里是我修改后的新版程序，有WIFI控制方式，和蓝牙/ESPNOW控制方式（同时支持安卓手机蓝牙APP和我设计的各种ESPNOW遥控器）。

 

 

 

若有疑问可到B站我视频下评论或私信，立创开源广场我不经常来看。驭风小车共享交流qq群922620181，2群1011789606。