Сигвей как сделать

Добавил пользователь Валентин П.
Обновлено: 19.09.2024

я могу достать гираскоп и акомулятор но я хочу посмотреть может ещё ктото сделал. я знаю что один американец сделал но у него нет схемы а мне надо название каждрго контролера и платы.

А вы почитайте для начала как он устроен :

Два колеса скутера расположены параллельно друг другу. Сегвей автоматически балансируется при изменении положения корпуса ездока; для этой цели используется система индикаторной стабилизации: сигналы с гироскопических и жидкостных датчиков наклона поступают на микропроцессоры, которые вырабатывают управляющие двигателями воздействия. Каждое колесо сегвея приводится во вращение своим электродвигателем, реагирующим на изменения равновесия машины.

При наклоне ездока вперёд сегвей начинает катиться вперёд, и чем больше наклон, тем быстрее. При отклонении корпуса назад самокат замедляет движение, останавливается или катится задним ходом. Руление в первой модели происходит с помощью поворотной рукоятки, в новых моделях — посредством наклонения основной ручки.

Если осилите сделать все это, тогда вопросы отпадут как его сделать .

PS: Проще самодельный самолет или вертолет собрать чем сегвей .
По крайней мере конструкции самодельных самолетов и вертолетов существуют и действуют, а вот попытки создать самодельный сегвей пока неудачны .

договорились!
распиши мне что ты сделал значимое своими руками,
и я скажу тебе, сделаешь ты сигвей или нет, лады?

Модные технические новинки всегда оказываются в тренде, но всё это стоит достаточно дорого. Многие люди считают, что гироскутер своими руками сделать невозможно, но это абсолютно ошибочное мнение! Умельцы легко воспроизводят даже сложную по конструкции технику. Сигвей своими руками может внешне получится очень самодельным, а другим удается почти точно воссоздать вещь. Кроме того, в интернете много текстовой и видео информации о том, как сделать самодельный гироскутер.

Что такое гироскутер?

Гироскутер — средство передвижения, работающее на принципе самобалансировки. Он строится системы гироскопических датчиков, поддерживающих баланс рабочей платформы. Другими словами, сигвей похож на обычный самокат, который движется сам за счет работающего мотора. Датчики балансировки считывают положение тела человека, тем самым достигается движение и управление — повороты, задний ход.

Гироскутер состоит из металлического корпуса с двумя равными колесами, под которой закреплена вся электроника:

мощный электродвигатель (либо 2 штуки);
материнская плата с микропроцессором;
2 вспомогательные платы;
гироскопические датчики;
аккумуляторная батарея.

Гироскопические датчики считывают любой наклон относительно поверхности, и отсылают сигнал на боковые платы, расположенные на платформе. Уже от них информация поступает на материнскую плату и микропроцессор — так выполняется программа балансировки.
Заводские модели имеют массу конструкционных особенностей и отличий как друг от друга, так и от самодельных вариантов: аккумуляторов может быть два, либо батарея съемная. Также оборудование сигвея с ручкой, съемными колесами и другими деталями. И, конечно, сборка электронной платы более качественная в сравнении со сделанной своими руками.

Что же нам понадобится?

Перед тем, как сделать гироскутер, понадобится собрать все нужные детали и сделать точные расчеты.

Сводный список материалов (с рекомендуемыми марками) таков:

Беспроводной модуль управления XBee.
Микроконтроллер arduino.
Аккумулятор — 2 шт.
Датчик Inven Sense MPU-6050 на модуле GY-521 (можно заменить на другую марку с аналогичными, либо близкими характеристика).
Материал для корпуса и ручки — тонкая сталь, либо деревянный брус.
Колеса с диаметром 26 см.
Переключатель.

Такой минимальный набор поможет собрать сигвей своими руками. Кроме того, потребуются соответствующие инструменты в зависимости от материала корпуса. По себестоимости лучше всего сделать из дерева, но возможно использовать алюминий. Потребуется подготовить паяльную лампу со всеми необходимыми дополнениями, дрель, набор гаечных ключей, ножовку (для работы по металлу, либо дереву), плоскогубцы и простую ленту для измерения.

Производство и процесс

Первым делом разрабатывается план о том, какое именно средство передвижение необходимо сделать. Учитывается уровень высоты, вес перевозимого человека, проходимость по различным поверхностям и насколько будет хватать минимального заряда.

Подготавливается корпус — важно замерить все детали, чтобы собрать оптимальную по размерам коробку. В ней будут располагаться все детали и центр управления, по бокам — закреплены колеса, потому там нужны отверстия нужного диаметра.

Дальше следует выбрать микроконтроллер, осуществляющий управление. На рынке представлено множество моделей от разных производителей. Ориентируясь на Arduino, выберем UnoNano и чип ATmega 328. Они более дешевые в ценной категории, тогда как обладают необходимыми параметрами. Также выбираем два датчика модели InvenSense MPU 6050 на базе модулей GY-521.

Следующий шаг — безопасность, как и при работе с любой электроникой. Два аккумулятора следует подключать последовательно, чтобы получить нужное напряжение. Для установки электродвигателей необходимо подготовить мост (на него также крепятся колеса), переключатель для их включения и отключения.

Обязательно нужно учитывать тот факт, что все детали будут производить давление на платформу. Балансировка будет перенастроена при сборке и её вновь придется регулировать.

Основные характеристики проекта

Разумеется, первое что потребуется найти — два мощных электродвигателя. Следует учитывать вес человека — в частности, собственный, — чтобы и корпус выдержал, и мощности хватило. Средняя мощность у заводских моделей составляет 350Вт, на этот параметр нужно ориентироваться.

Далее — два одинаковых колеса, иначе балансировка изначально будет нарушена. Рекомендуется брать их в большом размере, отталкиваясь от минимального значения в 25-26 см в диаметре. Они также отвечают за проходимость и нужный уровень высоты: чем больше, тем выше и лучше.

Самодельные сигвеи, как правило, тяжелее заводских моделей, потому рекомендуется взять 2 аккумулятора с мощностью минимум 4400 мА/ч и более. Также оптимально использование микроконтроллеров arduino для того, чтобы добиться схожей балансировки.

Конструкция каркаса

Дальше идет корпус — его нужно создать по изначальным рассчетам, чтобы вся электроника и детали поместились внутрь. Рассмотрим создание коробки из обычного дерева. Это легкий, прочный материал, не проводящий электрический ток — значит, безопасен для человека.

Потребуется вырезать боковые стороны, платформу и низ самодельного сигвея. По бокам важно оставить отверстия для установки колес. Также подготовить рулевую палку для управления. Занявшись ей, потребуется сделать отверстия для приведения электроники в работу. Соединить их между собой, закрепив корпус на саморезы. Деревянный корпус готов.

Сбор механических деталей

Следующий шаг — собрать все механические детали, начиная с моста, на котором будут располагаться колеса. В собранный корпус сначала устанавливаются электродвигатели — таким образом, чтобы баланс соблюдался. С такой же целью ставятся аккумуляторы. Оптимально разместить их в задней части короба, чтобы они компенсировали вес двигателей.

Электрическая схема

Согласно приведенной схеме собирается вся электроника. Все провода подключаются прямо в корпусе. Выводы микроконтроллера подключаются к схеме управления двигателя и датчикам.

Программное обеспечение

Программное обеспечение выпускается вместе с микроконтроллером, его также можно скачать в интернете. Для проверки работоспособности рекомендуется использовать Arduino Terminal. После проведения настройки, поддается питание на контроллер и сигвей переходит в режим ожидания.

Устанавливается считывающее информацию устройство, чтобы вся информация собиралась на Sd-карту и было легко выявить любые неполадки в работе.

Драйвер мотора

Для управления электродвигателями, понадобится устройство, преобразовывающее сигналы мощности в токи. Драйвер мотора является обычной небольшой микросхемой, которая устанавливается по приведенной выше схеме.

Определение угла

Следующая схема показывает установку датчиков наклона и управления. Первый устанавливается горизонтально, второй, соответственно, вертикально. Таким образом, гироскутер должен отключаться и прекращать движение при наклоне более 45 градусов.

Пид контроллер

Важный момент при настройке: правильно усилить ПИД-регулятор. Именно от этого параметра зависит мощность всего устройства. Настройка ПИД-регулятора происходит через вычисление его параметров на основе собранной модели. Рассчитать их поможет уже приведенная выше программа.

Тестирование и настройка

Производится настройка ПИД-регулятор и микроконтроллера. Для этого загружается исходный код, который позволяет начать работу. Проверяется взаимосвязь между датчикам управления и балансировки.

Параметр, отвечающий за балансировку, — Kp. Чем выше, тем хуже нестабильное состояние самодельного гироскутера. Для настройки нужно просто уменьшать его до нужного уровня, чтобы достичь самобалансировки устройства.

Параметр ускорения — Ki, — также меняется при настройке. Скорость должна уменьшаться при низком наклоне и увеличиваться, если рулевая палка отклоняется сильнее.

Следующий параметр настройки — Kd. Он отвечает за режим ожидания: платформа возвращается в ровное состояние, а движение останавливается. Сигвей остается на месте.

Порядок сборки сигвея

Таким образом, последовательность работы по сборке сигвея своими руками будет следующей:

Подготовка корпуса по замеренным размерам.
Расположение моста.
Установка электродвигателей.
Крепление ручки к корпусу.
Монтаж гироскопических датчиков по краям корпуса на платы.
Установка микроконтроллера.
Настройка и тестирование.

После того, как настройка завершена, можно хвастаться новым изобретением перед друзьями.

Видео: как делают segway (гироскутер)

Видеоролики, наглядно показывающие сборку гироскутера своими руками.

Поломка сигвея

Моя история началась как раз с того, что человек на сигвее упал. Ехал на приличной скорости, и – носом в асфальт!

Я начал разбираться, в чём дело. Оказалось, что при повороте ключа зажигания из этого ключа шли искры, и колеса при этом были заторможены. Ошибок на дисплее не было, но это только потому, что аппарат фактически не мог включиться – искрение в контактах замка привело к тому, что контакты покрылись нагаром, и ток от батареи не поступал на схему.

Контакты замка включения питания

Странно, что контакты не пригорели и не слиплись намертво, впрочем, тогда бы выгорела проводка, т.к. при токе около 100 Ампер защитного автомата предусмотрено не было, а штатные предохранители остались целы.

Да, стоит сказать, что этот сигвей был дешевой подделкой, и куплен дней за десять до поломки. Всё было написано по китайски (насколько я разбираюсь в китайском), кроме “Warning!” Впрочем, о качестве сборки можно будет судить по фото.

Причина поломки – сгорели силовые транзисторы, через которые питались двигатели. Но об этом подробнее чуть позже.

Устройство сигвея. Разборка

Что мне конкретно понравилось – это колёса с солидными протекторами. То есть, предполагается, что этот самокат может использоваться в тяжелых условиях.

Устройство и ремонт сигвея, фото. Колесо

Однако, платы вообще не защищены от воздействия влаги, нет даже никакого лака. И вообще никаких резиновых прокладок от влаги не предусмотрено…

Руль прикручивается, его можно открутить при транспортировке:

Крепление руля. Вид спереди.

А вот вид сзади:

Предохранители и разъем зарядки

Видно два предохранителя по 50 А (схема сигвея будет чуть ниже), разъем заряда аккумулятора, над всем этим – “фары” в виде светодиодов на 12 В.

Верхняя панель. На ней – основные органы управления и индикации:

Верхняя панель сигвея

Вверху – дисплей, который показывает заряд батареи, ниже – предупреждения, которые необходимо внимательно прочитать, прежде чем становиться за руль. Если что непонятно – позвонить по телефону)

Три светодиода индицируют состояние сегвея: 1 – поворот влево, 2 – поворот вправо, 3 – горизонтальное положение (положение, в котором человек может становиться и начинать движение)

Далее – ещё текст на китайском, потом замок с ключом, фото контактов которого я публиковал выше.

Сигвей со снятыми колесами

Снимаем переднюю панель.

Снимаем верхнюю крышку

Выглядит весьма непрезентабельно, но это только начало.

Передняя панель сзади. Провода откинуты. Замок снят.

К рулевой колонке рулю, который поворачивается только вправо и влево, приделан переменный резистор, распознающий наклон руля, и дающий сигнал контроллеру на поворот.

Переменный резистор наклона руля

Сопротивление – 10 кОм, линейная характеристика.

Разбираем далее, вот внутренности.

Так и хочется сказать – “потроха”

Как я уже говорил, качество сборки отвратительное. Хотя, по механике особых претензий нет.

Электронная начинка сигвея

Теперь подробнее рассмотрим электронику сигвея.

Вот фото подключения платы управления.

Устройство крупнее и подключение платы

Силовые транзисторы – IRF4110:

Силовые транзисторы платы управления

Именно парочка этих транзисторов и сгорела. При этом эта пара замкнула на себя питание аккумулятора, образовав КЗ.

Электронная схема сигвея – общий вид

Рассмотрим элементы схемы подробнее.

Электронная схема сигвея – общий вид – другой ракурс

Схема в общем не большая, разобьем её на несколько частей – приемник, контроллер, электронный гироскоп, драйвера транзисторов, силовые транзисторы, блок питания.

Приемник и контроллер. Фото крупным планом

Микросхемки IC3, IC4 – это радиоканал, который позволяет управлять сигвеем с пульта. То есть, настраивать его, калибровать, блокировать, диагностировать.

Микросхема IC2 – контроллер ATMEGA 32A. Это сердце сигвея, точнее, мозг. Тут заложено самое главное – программа, алгоритм работы. Именно эта программа управляет вращением колёс и не дает человеку упасть.

Контроллер и электронный гироскоп

Если контроллер – мозг, то гироскоп – это органы чувств. Гироскоп – это маленькая микросхемка INVENSENCE MPU6050. Это замечательное устройство представляет собой трехканальный измеритель положения в пространстве (наклон по трем осям) и трехканальный измеритель ускорения. Если кто помнит из физики, ускорение – это скорость изменения скорости. Честно, не понимаю, как в этот чип можно впихнуть такие измерители. Я до сих пор знал электромеханические гироскопы, а акселерометры знал только электронные. Теперь узнал, что бывают и такие, и используются очень широко, в основном в мобильной и автомобильной электронике.

На последнем фото также видно две микросхемы буферов CD4001 (это 2И-НЕ). Это для развязки контроллера и остальной схемы. Далее сигнал управления поступает на драйвера IR2184S, которые подают напряжения на затворы силовых полевиков, фото которых я давал выше.

Схема питания сегвея

Блок питания XL7015 – преобразователь DC-DC, из плавающего постоянного напряжения около 48В он путем преобразований на частоте несколько килогерц выдает стабильное постоянное напряжение 15В. Далее – обычная КРЕНка 7805 выдает 5 Вольт. Желтая топорная перемычка была, я тут ни при чём. А вот сгоревшая дорожка вверху справа – это путь питания 0В на управление, её пришлось восстанавливать.

Слаботочные элементы схемы сигвея соединяются через кросс-плату:

На эту плату приходят сигналы: от потенциометра руля, от кнопок наличия человека, к светодиодам панели управления. И уходят провода на главную плату.

Вот двигателя с редукторами, на оси которых непосредственно насаживаются колёса. Добротно сделано, только никаких опознавательных знаков:

Двигатель колеса с редуктором

Аккумулятор тоже не содержит никаких надписей:

Видите искореженные места? Аккумулятор вообще никак не закреплен, болтается в сигвее, и бьётся об острые края ребер жесткости.

В общем, сделано на … короче, плохо сделано, и так или иначе скорая поломка сигвея была неизбежной.

Закончим с устройством электроники, теперь я приведу схему, на которой показано, как это всё соединено:

Схема сигвея

На схеме показаны все элементы, фотографии которых я привел выше. Замок “зажигания” содержит два контакта, обозначенных как S1 и S2. Предохранители как бы образуют один предохранитель на 100 Ампер, но они не сработали при жесточайшем КЗ.

Ремонт segway

Ремонт сибвея свелся к замене силовых транзисторов, их драйвера, и резисторов обвязки. Также восстановлена перегоревшая дорожка, замок с ключом заменен на обычные тумблеры, и в схему включен защитный автомат на 63 А. Надеюсь, в случае чего, он спасет схему от выгорания.

Только в этом случае опять пострадает и чей-то нос.

Так что прогноз пессимистичный, покупайте только качественные вещи, особенно, если речь идёт о безопасности! Теперь понятно, почему на всех фото ездок на сигвее с надетым шлемом…

Езда на Segway

Езда на подобном оригинальном внедорожном сигвее (в спокойном режиме) показана на видео:

Также в видео подробно рассказано про технические характеристики этого замечательного устройства.

Фишка сигвея - процессор и программа. Ведь это принципиально неустойчивая система. В ней всего две точки опоры, а центр тяжести находится выше этих точек. И то, что он не падает, что на нём можно перемещаться, не падая, и даже стоять на месте - это заслуга программы, которая следит за ориентацией управляющей штанги, за балансировкой всей системы (ездок + сам аппарат), за локальным направлением центра тяжести и на основе всей этой информации управляет двигателями. То есть равновесие там динамическое. Примерно то же самое, что и акробат, который держит на одном пальце шест.

Вот если сможете дома на кухне сделать соответствующие датчики, контроллер управления двигателям и написать программу, которая всем бы этим управляла, - тогда вперёд.

В основном прокат сигвеев в Киеве сейчас можно найти в группах Вконтакте. Ну например посмотрите эти:

В среднем прокат в Киеве сигвея на 1 час будет стоить 600 гривен, а на одни сутки 2.000 гривен.

Моноколесо - меньше по габаритам, и площадки для ног ездока расположены, у него, по бокам от единственного колеса. А не между двумя, как у сегвея.

У моноколеса, чаще всего, в комплекте, нет высокой ручки с рулём и бортовым компьютером. Все данные о состоянии моноколеса идут, по Bluetooth, в программу для мобильного устройства.

Моноколесо - более манёвренное: на нём, теоретически, возможно проехать по узкой площадке (что и показывают трюкачи, в Ютубе) или по одному направляющему полозу для тележек и колясок, на лестницах. На нём проще объезжать мелкие лужи и маленькие выбоины на дороге.

На моноколесе возможно развернуться резким круговым движением плечей, а на сегвее для этого нужно использовать руль.

Сегвей тяжелее, но у него, зато, два мотор-колеса, что даёт ему большую проходимость и мощность для движения, например, в гору.

С небольшим (до 18" включительно) моноколесом возможно зайти в любой общественный транспорт (в т.ч. в метро), а с сегвеем, скорее всего, не получится - как из-за размеров, так и из-за веса.

Моноколесо легче мыть и чинить, т.к. меньше загрязняющихся поверхностей и работающих деталей.

На моноколесе, при соответствующей подготовке, возможно вспрыгнуть на небольшое возвышение.

В отличие от сегвеев, небольшое моноколесо возможно носить за спиной в специальном ранце.

Читайте также: