基于STM32单片机的多功能自动平衡车的制作方法

基于stm32单片机的多功能自动平衡车
技术领域
1.本发明涉及平衡车技术领域，具体为基于stm32单片机的多功能自动平衡车。


背景技术：

2.单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器cpu、随机存储器ram、只读存储器rom、多种i/o口和中断系统、定时器/计数器等功能集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，在工业控制领域广泛应用。平衡车利用车体内部的陀螺仪和加速度传感器，来检测车体姿态的变化，并利用伺服控制系统，精确地驱动电机进行相应的调整，以保持系统的平衡。是现代人用来作为代步工具、休闲娱乐的一种新型的绿色环保的产物。
3.现有技术中平衡车仅能用于用户驾驶作为代步工具使用，但是在日常生活中会存在装载货物的需求，比如用户在代步后需要拿取快速，人工搬运不太方便。
4.针对上述问题，本发明提供了基于stm32单片机的多功能自动平衡车。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供基于stm32单片机的多功能自动平衡车，通过外部终端发送轨迹指令和用户驾驶，使得平衡车具有驾驶和运输功能，从而解决了背景技术中的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
7.基于stm32单片机的多功能自动平衡车，包括机壳、第一车轮、第二车轮、第一电机和第二电机，所述机壳内两侧安装有传动组件，两侧所述传动组件远离机壳的一端分别安装有第一车轮和第二车轮，所述机壳内底部固定安装有第一电机和第二电机，所述第一电机的输出端固定安装有第一驱动带轮，所述第一驱动带轮与传动组件传动配合，所述第二电机的输出端固定安装有第二驱动带轮，所述第二驱动带轮与传动组件传动配合，所述第一电机和第二电机分别用于驱动第一车轮和第二车轮进行逆时针和顺时针转动，所述机壳内顶部安装有电路板，所述电路板上安装有陀螺仪器件,陀螺仪器件用于采集机壳的转动角速度信号和转动角加速度信号并将信号发送至stm32单片机模组，所述stm32单片机模组安装在机壳内顶部，所述机壳内底部固定安装有固定架，所述固定架内设置有蓄电池。
8.进一步地，所述蓄电池位于机壳内地面的几何中心处，机壳内传动组件关于蓄电池对称，所述电路板位于蓄电池的正上方。
9.进一步地，所述机壳的顶部两侧设置有安装槽，所述机壳的顶部中央固定安装有支撑块，所述安装槽内卡接安装有置物板，所述置物板远离安装槽的一端位于支撑块的正上方，所述安装槽与支撑块之间设置有固定安装在机壳顶部的置物板，所述机壳的顶部两侧固定安装有挡泥板。
10.进一步地，所述置物板的截面为“l”型，所述置物板的长边与机壳的顶面平行，所述置物板的短边插接安装在安装槽内，所述置物板的长边上安装有条形板，所述条形板与置物板位于同一水平线上，所述机壳内顶部安装有电路板。
11.进一步地，所述传动组件包括传动轴、第一转动轴承和从动带轮，所述机壳的两侧设置有安装孔，所述安装孔内设置有第一转动轴承，所述第一转动轴承内贯穿设置有传动轴，所述传动轴与第一转动轴承固定连接，所述第一转动轴承两侧设置有限位环，所述限位环通过紧定螺钉固定安装在机壳上，两侧所述传动轴位于机壳外的一端分别与第一车轮和第二车轮连接，所述机壳内固定安装有固定板，所述固定板上设置有贯穿槽，所述贯穿槽内固定安装有第二转动轴承，所述传动轴穿过贯穿槽并与第二转动轴承固定连接，所述传动轴靠近蓄电池的一端固定安装有从动带轮，机壳内一侧从动带轮通过皮带与第一电机输出端的第一驱动带轮传动配合，另一侧的从动带轮通过皮带与第二电机输出端的第二驱动带轮传动配合，所述机壳内底部安装有减速组件，所述减速组件内贯穿设置有传动轴，所述减速组件用于对传动轴的转动速度进行限制。
12.进一步地，所述电路板上两侧安装有第一调速模块和第二调速模块，所述第一调速模块与第一电机的接线端连接，第一调速模块用于调节第一电机的转动速度和转动方向，所述第二调速模块与第二电机的接线端连接，第二调速模块用于调节第二电机的转动速度和转动方向。
13.进一步地，所述减速组件包括箱体、弧形板和伸缩杆，所述箱体固定安装在机壳内底部，所述箱体上两侧设置有通孔，两侧所述通孔之间贯穿设置有传动轴，所述箱体内安装有隔板，所述隔板与箱体的底面平行，所述隔板上设置有导向孔，所述弧形板位于传动轴与隔板之间，所述弧形板的底部固定安装有推杆，所述弧形板的底部两侧固定安装有一对关于推杆对称的导向杆，所述导向杆和推杆与隔板上的导向孔滑动配合，所述箱体内底部固定安装有伸缩杆，所述伸缩杆的顶部固定安装有安装板，所述推杆的底部固定安装在安装板上，所述弧形板上设置有摩擦块。
14.进一步地，所述安装板与推杆的连接处内嵌安装有压力传感器，所述压力传感器用于采集安装板和推杆之间的压力信号并将信号发送至stm32单片机模组。
15.进一步地，所述stm32单片机模组包括信号处理模块、信号接收模块、信号识别模块和指令反馈模块，所述信号接收模块用于接收无线指令接收模组、安装板和陀螺仪器件发送的信号并将信号发送至信号识别模块，所述信号识别模块在接收信号接收模块发送的信号后对信号接收模块发送的信号进行信号识别，当信号接收模块发送的信号为安装板和陀螺仪器件发送的信号时，此时平衡车处于用户驾驶模式，信号识别模块在平衡车处于用户驾驶模式时不执行向信号处理模块发出无线指令接收模组反馈的信号指令，信号识别模块将信号接收模块发送的安装板和陀螺仪器件的信号发送至信号处理模块,信号处理模块对安装板和陀螺仪器件反馈的信号处理后对指令反馈模块发送指令信号，所述指令反馈模块与伸缩杆、第一调速模块和第二调速模块的接线端连接；当信号接收模块发送的信号为无线指令接收模组、安装板和陀螺仪器件发送的信号时，此时平衡车为遥控运输模式，信号识别模块将信号接收模块发送的信号发送至信号处理模块,信号处理模块对无线指令接收模组、安装板和陀螺仪器件反馈的信号处理后对指令反馈模块发送指令信号。
16.进一步地，所述无线指令接收模组包括无线信号接收器、指令编译模块和信号输出模块，所述无线信号接收器用于接收移动终端发送的轨迹指令信号并将信号发送至指令编译模块，所述指令编译模块对轨迹指令信号编译成信号接收模块能够识别的信号后发送至信号输出模块，所述信号输出模块用于将指令编译模块发送的信号发送至信号接收模
块。
17.与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
18.本发明提供的基于stm32单片机的多功能自动平衡车，通过外部终端发送轨迹指令和用户驾驶，使得平衡车具有驾驶和运输功能。
附图说明
19.图1为本发明的结构示意图；
20.图2为本发明的a区域示意图；
21.图3为本发明的减速组件示意图；
22.图4为本发明的stm32单片机示意图；
23.图5为本发明的无线指令接收模组示意图。
24.图中：1、机壳；11、第一车轮；12、第二车轮；13、第一电机；14、第二电机；15、第一驱动带轮；16、第二驱动带轮；17、蓄电池；18、固定架；19、挡泥板；2、传动组件；21、传动轴；22、第一转动轴承；23、限位环；24、紧定螺钉；25、固定板；26、第二转动轴承；27、从动带轮；3、减速组件；31、箱体；32、通孔；33、隔板；34、弧形板；35、摩擦块；36、伸缩杆；37、安装板；38、推杆；39、压力传感器；4、安装槽；41、支撑块；42、置物板；43、条形板；44、防滑垫；5、电路板；51、陀螺仪器件；52、第一调速模块；53、第二调速模块；6、stm32单片机模组；61、信号处理模块；62、信号接收模块；63、信号识别模块；64、指令反馈模块；7、无线指令接收模组；71、无线信号接收器；72、指令编译模块；73、信号输出模块。
具体实施方式
25.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
26.请参阅图1和图2，基于stm32单片机的多功能自动平衡车，包括机壳1、第一车轮11、第二车轮12、第一电机13和第二电机14，所述机壳1内两侧安装有传动组件2，两侧所述传动组件2远离机壳1的一端分别安装有第一车轮11和第二车轮12，所述机壳1内底部固定安装有第一电机13和第二电机14，所述第一电机13的输出端固定安装有第一驱动带轮15，所述第一驱动带轮15与传动组件2传动配合，所述第二电机14的输出端固定安装有第二驱动带轮16，所述第二驱动带轮16与传动组件2传动配合，所述第一电机13和第二电机14分别用于驱动第一车轮11和第二车轮12进行逆时针和顺时针转动，第一车轮11和第二车轮12同向转动时可实现带动机壳1进行平移，第一车轮11和第二车轮12转动方向相反时可实现带动机壳1进行转向，通过调整第一车轮11和第二车轮12同向转动的方向可实现前进和回头的功能，通过调整第一车轮11和第二车轮12反向转动的方向可实现向行进方向两侧转向，所述机壳1内顶部安装有电路板5，所述电路板5上安装有陀螺仪器件51,陀螺仪器件51用于采集机壳1的转动角速度信号和转动角加速度信号并将信号发送至stm32单片机模组6，所述stm32单片机模组6安装在机壳1内顶部，通过stm32单片机模组6的反馈调节可保证机壳1保持平衡，所述机壳1内底部固定安装有固定架18，所述固定架18内设置有蓄电池17，通过
蓄电池17的供电可实现平衡车长时间续航。
27.所述蓄电池17位于机壳1内地面的几何中心处，机壳1内传动组件2关于蓄电池17对称，所述电路板5位于蓄电池17的正上方，可保证陀螺仪器件51获得机壳1关于传动组件2转动的角速度和角加速度数据更加准确。
28.所述机壳1的顶部两侧设置有安装槽4，所述机壳1的顶部中央固定安装有支撑块41，所述安装槽4内卡接安装有置物板42，所述置物板42远离安装槽4的一端位于支撑块41的正上方，两侧安装槽4之间的支撑块41可在机壳1的顶部组成一个置物平面，所述安装槽4与支撑块41之间设置有固定安装在机壳1顶部的置物板42，置物板42可供用户站立，通过用户身体摆动使得机壳1发生转动，通过陀螺仪器件51的反馈可实现机壳1保持平衡的同时实现移动功能，所述机壳1的顶部两侧固定安装有挡泥板19,挡泥板19可防止第一车轮11和第二车轮12上的泥浆和灰尘飞溅到货物上或者用户身上。
29.所述置物板42的截面为“l”型，所述置物板42的长边与机壳1的顶面平行，所述置物板42的短边插接安装在安装槽4内，所述置物板42的长边上安装有条形板43，所述条形板43与置物板42位于同一水平线上，当用户需要踩在防滑垫44上时将置物板42的短边从安装槽4中拔出并将条形板43插入安装槽4内，当置物板42的短边插入安装槽4内时，可通过将货物放置在置物板42上，所述机壳1内顶部安装有电路板5。
30.所述传动组件2包括传动轴21、第一转动轴承22和从动带轮27，所述机壳1的两侧设置有安装孔，所述安装孔内设置有第一转动轴承22，所述第一转动轴承22内贯穿设置有传动轴21，所述传动轴21与第一转动轴承22固定连接，所述第一转动轴承22两侧设置有限位环23，所述限位环23通过紧定螺钉24固定安装在机壳1上，可防止第一转动轴承22产生横向移动，两侧所述传动轴21位于机壳1外的一端分别与第一车轮11和第二车轮12连接，所述机壳1内固定安装有固定板25，所述固定板25上设置有贯穿槽，所述贯穿槽内固定安装有第二转动轴承26，所述传动轴21穿过贯穿槽并与第二转动轴承26固定连接，所述传动轴21靠近蓄电池17的一端固定安装有从动带轮27，机壳1内一侧从动带轮27通过皮带与第一电机13输出端的第一驱动带轮15传动配合，另一侧的从动带轮27通过皮带与第二电机14输出端的第二驱动带轮16传动配合，通过第一电机13和第二电机14的转动可实现第一车轮11和第二车轮12转动，所述机壳1内底部安装有减速组件3，所述减速组件3内贯穿设置有传动轴21，所述减速组件3用于对传动轴21的转动速度进行限制，从而保证平衡车在减速和停止前进时迅速降速。
31.所述电路板5上两侧安装有第一调速模块52和第二调速模块53，所述第一调速模块52与第一电机13的接线端连接，第一调速模块52用于调节第一电机13的转动速度和转动方向，所述第二调速模块53与第二电机14的接线端连接，第二调速模块53用于调节第二电机14的转动速度和转动方向。
32.参阅图3，所述减速组件3包括箱体31、弧形板34和伸缩杆36，所述箱体31固定安装在机壳1内底部，所述箱体31上两侧设置有通孔32，两侧所述通孔32之间贯穿设置有传动轴21，所述箱体31内安装有隔板33，所述隔板33与箱体31的底面平行，所述隔板33上设置有导向孔，所述弧形板34位于传动轴21与隔板33之间，所述弧形板34的底部固定安装有推杆38，所述弧形板34的底部两侧固定安装有一对关于推杆38对称的导向杆，所述导向杆和推杆38与隔板33上的导向孔滑动配合，所述箱体31内底部固定安装有伸缩杆36，所述伸缩杆36的
顶部固定安装有安装板37，所述推杆38的底部固定安装在安装板37上，所述弧形板34上设置有摩擦块35，通过伸缩杆36的伸长和将弧形板34和摩擦块35推向传动轴21，可增大传动轴21的转动阻力从而对传动轴21的转动速度进行降低。
33.所述安装板37与推杆38的连接处内嵌安装有压力传感器39，所述压力传感器39用于采集安装板37和推杆38之间的压力信号并将信号发送至stm32单片机模组6，压力传感器39采集到的压力信号值越大，表明传动轴21转动受到的阻力越大，可使传动轴21的转动速度快速降低。
34.参阅图4，所述stm32单片机模组6包括信号处理模块61、信号接收模块62、信号识别模块63和指令反馈模块64，所述信号接收模块62用于接收无线指令接收模组7、安装板37和陀螺仪器件51发送的信号并将信号发送至信号识别模块63，所述信号识别模块63在接收信号接收模块62发送的信号后对信号接收模块62发送的信号进行信号识别，当信号接收模块62发送的信号为安装板37和陀螺仪器件51发送的信号时，此时平衡车处于用户驾驶模式，信号识别模块63在平衡车处于用户驾驶模式时不执行向信号处理模块61发出无线指令接收模组7反馈的信号指令，信号识别模块63将信号接收模块62发送的安装板37和陀螺仪器件51的信号发送至信号处理模块61,信号处理模块61对安装板37和陀螺仪器件51反馈的信号处理后对指令反馈模块64发送指令信号，所述指令反馈模块64与伸缩杆36、第一调速模块52和第二调速模块53的接线端连接,通过控制伸缩杆36的伸长量达到减速的效果，通过调整第一调速模块52和第二调速模块53的转动速度和转动方向保持机壳1的底面与地面平行的同时带动用户进行移动；当信号接收模块62发送的信号为无线指令接收模组7、安装板37和陀螺仪器件51发送的信号时，此时平衡车为遥控运输模式，信号识别模块63将信号接收模块62发送的信号发送至信号处理模块61,信号处理模块61对无线指令接收模组7、安装板37和陀螺仪器件51反馈的信号处理后对指令反馈模块64发送指令信号，所述指令反馈模块64与伸缩杆36、第一调速模块52和第二调速模块53的接线端连接,通过控制伸缩杆36的伸长量达到减速的效果，通过调整第一调速模块52和第二调速模块53的转动速度和转动方向保持机壳1的底面与地面平行的同时带动置物板42上的货物按照无线指令接收模组7反馈的指令轨迹进行移动。
35.参阅图5，所述无线指令接收模组7包括无线信号接收器71、指令编译模块72和信号输出模块73，所述无线信号接收器71用于接收移动终端发送的轨迹指令信号并将信号发送至指令编译模块72，所述指令编译模块72对轨迹指令信号编译成信号接收模块62能够识别的信号后发送至信号输出模块73，所述信号输出模块73用于将指令编译模块72发送的信号发送至信号接收模块62。
36.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
37.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换
和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。