平衡輪機車V2-2023
時隔一年多，又一時興起再重做這部二輪平衡機車（看到原作者也做了新的）
時隔一年多，又一時興起再重做這部二輪平衡機車（看到原作者也做了新的）
Self balancing bike by ReM-RC
Self balancing bike by ReM-RC
這位立陶苑高手又製作了一部新的二輪平衡機車，主板是Aruino nano用上了二顆Nidec的無刷馬達及一顆MG995 Servo，從影片中可見十分地穩定，透過藍芽操控可前進後退左右自如，當然在現實生活中是沒有機車倒退走的～
這位立陶苑高手又製作了一部新的二輪平衡機車，主板是Aruino nano用上了二顆Nidec的無刷馬達及一顆MG995 Servo，從影片中可見十分地穩定，透過藍芽操控可前進後退左右自如，當然在現實生活中是沒有機車倒退走的～
It is an open source project: https://github.com/remrc/
3D print files: https://www.thingiverse.com/remrc
Esp32視訊平衡二輪機車
Esp32視訊平衡二輪機車
原則上是模仿原者的作法，但自己加上一些變化，原來是使用手機app透過藍芽來控制車子的運動，我想著把它改變成藍芽及ESP32雙重使用，其實就是透過焊電路板時的設計，有別於上一版本製作，Arduino nano專注平衡輪動作，Esp32用於視訊及控制二顆舵機，這次把平衡輪及舵機都依靠Arduino nano來控制，藍芽或ESP32只是透過串口傳訊給Arduino nano來進行操控
原則上是模仿原者的作法，但自己加上一些變化，原來是使用手機app透過藍芽來控制車子的運動，我想著把它改變成藍芽及ESP32雙重使用，其實就是透過焊電路板時的設計，有別於上一版本製作，Arduino nano專注平衡輪動作，Esp32用於視訊及控制二顆舵機，這次把平衡輪及舵機都依靠Arduino nano來控制，藍芽或ESP32只是透過串口傳訊給Arduino nano來進行操控
Reaction Balance Bike機體製作(主要以ReM-RC提供的列印檔為主)
Reaction Balance Bike機體製作(主要以ReM-RC提供的列印檔為主)
前輪製作
前輪製作
先印好相關的3D列印件、樂高6514輪子、NSK623培林、MG996R舵機，二支m2x8自攻螺絲、四支m2x12螺絲、一支m3x30螺絲
先印好相關的3D列印件、樂高6514輪子、NSK623培林、MG996R舵機，二支m2x8自攻螺絲、四支m2x12螺絲、一支m3x30螺絲
鎖固MG996R需要二支M3X12及二支M3X10螺絲加上螺母
鎖固MG996R需要二支M3X12及二支M3X10螺絲加上螺母
先把MG996R鎖上固定架，馬達軸朝前，前面用m3x12後面用m3x10套上螺母固定，樂高輪子兩側加上設計好的3D列印件，上二顆培林，以M3X30螺絲為中軸便做好前輪（＊MG996R有附四個小小的橡膠圓壂剛好拿來做中軸的孔壂）
先把MG996R鎖上固定架，馬達軸朝前，前面用m3x12後面用m3x10套上螺母固定，樂高輪子兩側加上設計好的3D列印件，上二顆培林，以M3X30螺絲為中軸便做好前輪（＊MG996R有附四個小小的橡膠圓壂剛好拿來做中軸的孔壂）
前輪的輪軸製作
前輪的輪軸製作
在樂高6514上加上二片設計好的軸片，可以用四支M2X12螺絲鎖固並在中央二側各上一個培林
在樂高6514上加上二片設計好的軸片，可以用四支M2X12螺絲鎖固並在中央二側各上一個培林
培林規格：內徑3MM外徑10MM厚度4MM
前輪組裝視頻
前輪組裝視頻
在MG996R固定好之後，可先調90度後上舵柄並鎖好螺絲，接下來是加上前輪的車輪架，最後掛上輪子就行了
在MG996R固定好之後，可先調90度後上舵柄並鎖好螺絲，接下來是加上前輪的車輪架，最後掛上輪子就行了
後輪動力的組裝及測試
後輪動力的組裝及測試
動力改採用360MG996
動力改採用360MG996
在ReM-RC的專案中，他在車子的前進動力方面也是使用Nidec的無刷馬達，考量重量及電力需求，我改以360度的舵機來取代（Nidec的24H馬達在我們這兒事實上不普及，上網買大多來自於對岸），因為這個改變連帶地就要重新設計固定座、帶動轉盤、後輪輪軸…也剛好可以加強3D製圖的練習，這也是我非常需要的～
在ReM-RC的專案中，他在車子的前進動力方面也是使用Nidec的無刷馬達，考量重量及電力需求，我改以360度的舵機來取代（Nidec的24H馬達在我們這兒事實上不普及，上網買大多來自於對岸），因為這個改變連帶地就要重新設計固定座、帶動轉盤、後輪輪軸…也剛好可以加強3D製圖的練習，這也是我非常需要的～
後輪的設計與前輪可是有許多不同的，主要是整體寬度及帶有齒溝的輪軸（我使用的樂高6514輪子與原作用的也不同，ReM-RC用的輪子是絕版樂高車輪，不僅難買到且價格貴得￥$，相較之下6514輪子一顆就幾十塊大洋，物美價廉，我覺得主要是國家地區不同，這部份要就地取材），因為輪子不同，所以輪軸都是我重新設計的（前後輪都是）…，孔位剛好可以從輪子二側夾住輪框鎖固並且保留加上培林的位置～
後輪的設計與前輪可是有許多不同的，主要是整體寬度及帶有齒溝的輪軸（我使用的樂高6514輪子與原作用的也不同，ReM-RC用的輪子是絕版樂高車輪，不僅難買到且價格貴得￥$，相較之下6514輪子一顆就幾十塊大洋，物美價廉，我覺得主要是國家地區不同，這部份要就地取材），因為輪子不同，所以輪軸都是我重新設計的（前後輪都是）…，孔位剛好可以從輪子二側夾住輪框鎖固並且保留加上培林的位置～
用上四支M2x20的螺絲，兩側的輪軸片剛好可以鎖固在輪子中間，看來容易，其實是想了好一下子，測量孔位及一些小細節，比如要留螺絲頭鎖進去的空間，一開始沒想到，螺絲頭留在外側的話，輪子在轉動時就會卡到車架…
用上四支M2x20的螺絲，兩側的輪軸片剛好可以鎖固在輪子中間，看來容易，其實是想了好一下子，測量孔位及一些小細節，比如要留螺絲頭鎖進去的空間，一開始沒想到，螺絲頭留在外側的話，輪子在轉動時就會卡到車架…
使用360舵機當動力，如何帶動後輪呢？這次從原作者那兒得到一到好的idea→使用封閉式2GT同步帶，有許多周長規格，我就從200MM~280MM都買來試，在www.thingiverse.com/ 上去搜2GT Pulley可以找到人家分享的各規格大小的齒輪，再自己修改成可以套用到MG996上
使用360舵機當動力，如何帶動後輪呢？這次從原作者那兒得到一到好的idea→使用封閉式2GT同步帶，有許多周長規格，我就從200MM~280MM都買來試，在www.thingiverse.com/ 上去搜2GT Pulley可以找到人家分享的各規格大小的齒輪，再自己修改成可以套用到MG996上
Bike後輪動力測試
Bike後輪動力測試
我的策略是讓MG996上的齒輪儘量地大，而後輪轉軸的齒輪儘量地小，因為360舵機的扭力大但轉速是比不上一般DC馬達的，讓二個齒輪的比值大些，可以最大符度地提升後輪的轉速，這個測試中使用的同步帶是280MM的圓周，而要將後輪固定在車架上需要一支M3x60的長螺絲
我的策略是讓MG996上的齒輪儘量地大，而後輪轉軸的齒輪儘量地小，因為360舵機的扭力大但轉速是比不上一般DC馬達的，讓二個齒輪的比值大些，可以最大符度地提升後輪的轉速，這個測試中使用的同步帶是280MM的圓周，而要將後輪固定在車架上需要一支M3x60的長螺絲
製作中段車體
製作中段車體
平衡輪框架
平衡輪框架
這個部份有一個固定Nidec無刷馬達及MPU6050模組三軸加速度陀螺儀6DOF GY-521架子，這顆馬達通常要在網路平台上買，購買時請注意買有帶齒輪軸的有附排線的…因為雖是日本品牌，但大都是對岸在賣，它的規格都是獨特的，尤其是排線…
這個部份有一個固定Nidec無刷馬達及MPU6050模組三軸加速度陀螺儀6DOF GY-521架子，這顆馬達通常要在網路平台上買，購買時請注意買有帶齒輪軸的有附排線的…因為雖是日本品牌，但大都是對岸在賣，它的規格都是獨特的，尤其是排線…
用三顆m3x8的螺絲就可以把馬達穩穩地固定在架子上，GY-521晶片則是先焊好前面四條排線，用二顆M3螺絲鎖定在架子上，它將以I2C的方式與Arduino nano通訊
用三顆m3x8的螺絲就可以把馬達穩穩地固定在架子上，GY-521晶片則是先焊好前面四條排線，用二顆M3螺絲鎖定在架子上，它將以I2C的方式與Arduino nano通訊
其它部份就是靠m3螺絲搭螺母來接合，應該是蠻容易的，可能要準備的規格：M3x10、M3x12、M3x16、M3x20
其它部份就是靠m3螺絲搭螺母來接合，應該是蠻容易的，可能要準備的規格：M3x10、M3x12、M3x16、M3x20
電路製作(焊電路板)
電路製作(焊電路板)
焊電路板的策略
焊電路板的策略
市面上的nano擴充板應該都不能符合自己的需求，最好的方法就是自己焊，我使用一塊3x7cm的洞洞板來排列所需的零件加上一塊輪出5v的降壓板來製作（主電源是12v輸入），我也不是電子科班出身，排電路焊電路這事只能靠錯誤中成長…
市面上的nano擴充板應該都不能符合自己的需求，最好的方法就是自己焊，我使用一塊3x7cm的洞洞板來排列所需的零件加上一塊輪出5v的降壓板來製作（主電源是12v輸入），我也不是電子科班出身，排電路焊電路這事只能靠錯誤中成長…
一開始我把Arduino nano焊死，後來才想用母座的的方式比較好，焊接的時候要注意錫別用太多，一不小心就短路了，另外我有別RXD和TXD引出來，讓藍芽模組或ESP32CAM可以透過SERIAL 和NANO溝通
一開始我把Arduino nano焊死，後來才想用母座的的方式比較好，焊接的時候要注意錫別用太多，一不小心就短路了，另外我有別RXD和TXD引出來，讓藍芽模組或ESP32CAM可以透過SERIAL 和NANO溝通
電路板電路測試-平衡輪部份
電路板電路測試-平衡輪部份
電路板焊好了可不一定就是好，搭建一個平衡輪的平台來測試它是不是可以運作，第一要檢查的是電路板有沒有短路的地方（接錯或焊在一起了！哈！這個我都犯過），12V的電可不容小覷，只要有搞錯，開電的那一瞬間就放煙火了，Arduino nano和降壓模組肯定第一燒掉～如果沒犯那些大錯，也可能其他訊線線沒焊好！都ok的情形下，平衡輪就會運作了…
電路板焊好了可不一定就是好，搭建一個平衡輪的平台來測試它是不是可以運作，第一要檢查的是電路板有沒有短路的地方（接錯或焊在一起了！哈！這個我都犯過），12V的電可不容小覷，只要有搞錯，開電的那一瞬間就放煙火了，Arduino nano和降壓模組肯定第一燒掉～如果沒犯那些大錯，也可能其他訊線線沒焊好！都ok的情形下，平衡輪就會運作了…
電路板的串口通訊測試
電路板的串口通訊測試
在這個設計中，Arduino nano除了不停地操控平衡輪之外，也接收來自串口（Serial Port）的輸入，依簡單的指令來控制二個舵機，在電路板上也有焊出二個舵機的pin，接上藍芽模組後，我們可以利用串口通信app來測試…
在這個設計中，Arduino nano除了不停地操控平衡輪之外，也接收來自串口（Serial Port）的輸入，依簡單的指令來控制二個舵機，在電路板上也有焊出二個舵機的pin，接上藍芽模組後，我們可以利用串口通信app來測試…
最後的組裝
最後的組裝
在ESP32CAM的部份是相對單純的，列印了一個外殼（事先設計好可以固定於平衡車前端），ESP32CAM接四條杜邦線（要自己壓吧！我使用很細的鍍銀單芯線一側壓母頭一側壓公頭）四個PIN→5V,GND,U0T,U0R，就是要取代原本藍芽模組接的位置，讓ESP32CAM透過UART和Arduino nano溝通
在ESP32CAM的部份是相對單純的，列印了一個外殼（事先設計好可以固定於平衡車前端），ESP32CAM接四條杜邦線（要自己壓吧！我使用很細的鍍銀單芯線一側壓母頭一側壓公頭）四個PIN→5V,GND,U0T,U0R，就是要取代原本藍芽模組接的位置，讓ESP32CAM透過UART和Arduino nano溝通
ESP32CAM取得即時影像
ESP32CAM取得即時影像
一般我們玩ESP32CAM常用的招數（它啟動了webserver），取得即時的影像串流，修改一下它的Webserver的網頁程式，比如按了「←」
<button class="button" onmousedown="toggleCheckbox('left');" ontouchstart="toggleCheckbox('left');">←</button>搭配合if(!strcmp(variable, "left")) { Serial.println("Left"); }
這樣就從串口送出了Left這個字串給Arduino nano了
一般我們玩ESP32CAM常用的招數（它啟動了webserver），取得即時的影像串流，修改一下它的Webserver的網頁程式，比如按了「←」
<button class="button" onmousedown="toggleCheckbox('left');" ontouchstart="toggleCheckbox('left');">←</button>搭配合if(!strcmp(variable, "left")) { Serial.println("Left"); }
這樣就從串口送出了Left這個字串給Arduino nano了
把11.1v的電池用束帶固定在中段車身的下方，再把電路板固定在中段車身的中間，可以用四顆M2x15的螺絲（孔位都設計得剛剛好），把馬達線、mpu6050、ESP32CAM及前後SERVO的線都接上電路板
把11.1v的電池用束帶固定在中段車身的下方，再把電路板固定在中段車身的中間，可以用四顆M2x15的螺絲（孔位都設計得剛剛好），把馬達線、mpu6050、ESP32CAM及前後SERVO的線都接上電路板
使用M3螺絲及螺母將整輛車體結合，需準備一些M3X12~M3X20的螺絲，如果要讓車體平常可以有個支撐不會完全倒下，可以準備幾支M3X50的螺絲鎖在車體中後段
使用M3螺絲及螺母將整輛車體結合，需準備一些M3X12~M3X20的螺絲，如果要讓車體平常可以有個支撐不會完全倒下，可以準備幾支M3X50的螺絲鎖在車體中後段
製作電源線
製作電源線
買到的11.1v航模電池都是三塊3.7v鋰電組合成的，當然是挑一下品質良好的廠牌，電量大約450mAh的也就夠了，常見的是電池有二個接頭，最一個XT30另一個充電用的4PIN接頭，後所以我做了一條杜邦+XT30母頭的線，有一個很重要注意的事，杜邦那側接電路板，正負級一定要確認，如果接反了，通電的一瞬間就全毀了～
買到的11.1v航模電池都是三塊3.7v鋰電組合成的，當然是挑一下品質良好的廠牌，電量大約450mAh的也就夠了，常見的是電池有二個接頭，最一個XT30另一個充電用的4PIN接頭，後所以我做了一條杜邦+XT30母頭的線，有一個很重要注意的事，杜邦那側接電路板，正負級一定要確認，如果接反了，通電的一瞬間就全毀了～
平衡車初始測試
平衡車初始測試
好不容易到了最後一步就是測試了，先後車子斜放然後開啟電源，這時程式會開始計算初始值，聽到嗶嗶二聲代表準備好了，開始把車子擺正，平衡輪會隨著角度變化開始運轉，順利的話喬一下就會立著了，馬達會是愛轉不轉的狀態，其實是不停地在變換正反轉，拿出手機連線ESP32CAM設定的SSID，利用瀏灠器就可以控制車子了
好不容易到了最後一步就是測試了，先後車子斜放然後開啟電源，這時程式會開始計算初始值，聽到嗶嗶二聲代表準備好了，開始把車子擺正，平衡輪會隨著角度變化開始運轉，順利的話喬一下就會立著了，馬達會是愛轉不轉的狀態，其實是不停地在變換正反轉，拿出手機連線ESP32CAM設定的SSID，利用瀏灠器就可以控制車子了
後續雜記
後續雜記
反作用輪的平衡機制
反作用輪的平衡機制
從這段影片中，我們可以看到它對於二端不同負重時的平衡方式，就像我們二手提不同重物時的表現，以這個機構來說，它有一定的承受能力，僅能撐起某個重量的不平衡，做成自平衡腳踏車也是依靠這個力量，如果想弄得更大或真實世界可載人的機構也並非不可能，只是可預期的需要更強大的電力來帶起更強的反作用力…
從這段影片中，我們可以看到它對於二端不同負重時的平衡方式，就像我們二手提不同重物時的表現，以這個機構來說，它有一定的承受能力，僅能撐起某個重量的不平衡，做成自平衡腳踏車也是依靠這個力量，如果想弄得更大或真實世界可載人的機構也並非不可能，只是可預期的需要更強大的電力來帶起更強的反作用力…
就像四軸空拍機可以載人飛行嗎？我想可以的，但需要怎樣的機構可想而知～