Всем добрый день! В этом обзоре речь пойдет, пожалуй, о моем самом увлекательном DIY проекте, который доставил такую массу положительных эмоций, как детям, так и их родителям. Будем делать детский трицикл (трайк) из старого китайского мини-сигвея/гироскутера и детского велосипеда. Как всегда, в обзоре подробно представлю используемые доступные компоненты и комплектующие, процесс изготовления и сборки конструкции трицикла с задней подвеской, подготовки и установки электро-компонентов, настройки параметров и прошивки контроллера мотор-колес для комфортной езды и управления. Обзор получился достаточно объемным, я постарался представить все основные моменты и особенности реализации поставленной задачи, поэтому придется выделить значительное время для подробного ознакомления с материалом.
Я сразу попрошу простить меня инженеров-машиностроителей, электроинженеров и программистов за ошибки в используемой мной терминологии, я в этом только стараюсь разбираться, отнеситесь пожалуйста со снисхождением, как к обзору от лингвиста-строителя).
ВВЕДЕНИЕ.
Идея реализации данного проекта возникла в момент, когда наш мини-сигвей под названием «A8», которому уже 4 года, в очередной раз сломался.
Сигвей перестал реагировать на поворот ручки, соответственно пропала функция поворота. Необходимо было разбираться с датчиком Холла, но честно сказать, заниматься этим уже не было желания. Сигвей уже ранее начал проявлять признаки неадекватного поведения, несколько раз отключался на ходу, излишне накренялся назад при ускорении, на нем уже становилось опасно ездить. Поэтому родилась идея использовать его мотор-колеса и сделать трицикл, как наиболее простую конструкцию. Направившись в сеть за развитием идеи, я вдруг осознал, что всё уже давно происходит без меня, и моя идея уже давно проработана большим количеством людей). Поэтому перед непосредственной реализацией я ознакомился с опытом других самодельщиков, и отметил для себя следующие основные моменты:
— трицикл должен иметь заднюю подвеску, так как мы живем в частном секторе, и у нас рядом с домом нет ровных асфальтированных дорог (максимум укатанные асфальтовой крошкой грунтовые дороги), а выезжать на городскую проезжую часть не совсем правильно; — трицикл должен быть двухместным, так как детей у нас двое, а организованное поочередное катание, рано или поздно, всё равно приведет к громкому конфликту и жалобам; — трицикл надо собирать на родном контроллере от сигвея/гироскутера, так как много энтузиастов занимаются открытыми прошивками для плат на микроконтроллерах STM32/GD32, которые установленны в данных китайских изделиях. Появляется возможность получить исправления ПО, гибкие настройки, дополнительные функции, в отличии от готовых китайских контроллеров для электротранспорта.
Идейными вдохновителями моего трицикла послужили работа и видеоролики автора Youtube-канала ILYANOV. Он разработал свою конструкцию трицикла, а также сделал свою альтернативную прошивку контроллера гироскутера для удобного управления в качестве трицикла. У него есть бесплатный (с ограничением максимальной скорости) и платный вариант прошивки. Сумма за платную прошивку больше символическая, но вскоре я наткнулся в сети на другие варианты альтернативных прошивок, с более гибким конфигурированием и более эффективной работой мотор-колес. Об этом чуть позже. Сразу скажу, что идею задней подвески я позаимствовал у товарища ILYANOV, как простой и доступный вариант, однако не стал использовать в своей конструкции раму самого гироскутера.
В ходе непродолжительного моделирования была получена, и согласована с детьми, следующая конструкция трицикла:
Что такое гироскутер?
Как сделать гироскутер своими руками? Для того, чтобы понять как сделать самодельный гироскутер, нужно для начала понять — что такое гироскутер , из чего он состоит и что нужно для создания этого интересного средства передвижения. Гироскутер — это самосбалансированное средство передвижения, принцип работы которого стоит на системе гироскопических датчиков и внутренней технологии удержания баланса рабочей платформы. То есть когда мы включаем гироскутер, включается и система балансировки. Когда человек встает на гироскутер, начинается меняться положение платформы, эта информация считывается как раз гироскопическими датчиками.
Эти датчики считывают любое изменение положения относительно земной поверхности или точки от которой идет гравитационное воздействие. После считывания, информация подается на вспомогательные платы, которые находятся по обе стороны платформы. Так как датчики и сами электродвигатели работают независимо друг от друга, то в дальнейшем нам понадобятся два электродвигателя. От вспомогательных плат, информация в обработанном виде уже идет в материнскую плату с микропроцессором. Там уже с необходимой точностью выполняется программа удержания баланса.
То есть если платформа наклоняется вперед, примерно на несколько градусов, то двигателям подается сигнал на движение в обратное направление и платформа выравнивается. Также выполняется и наклон в другую сторону. Если же гироскутер наклоняется на больший градус, то программа сразу же понимает, что идет команда о движении вперед или назад электродвигателям. Если гироскутер наклоняется больше чем на 45 градусов, то двигатели и сам гироскутер отключается.
Гироскутер состоит, из корпуса, стальной или металлической основы, на который и будет крепится вся электроника. Дальше идет два электродвигателя с той мощностью, чтобы была возможность ездить под весом человека до 80-90кг. Дальше идет материнская плата с процессором и две вспомогательные платы, на которых как раз и стоят гироскопические датчики. И конечно же аккумулятор и два колеса с одинаковым диаметром. Как сделать гироскутер? Для решения этого вопроса, нам понадобится добыть определенные детали конструкции самого гироборда.
КОМПЛЕКТУЮЩИЕ:
Для изготовления и сборки трицикла мною были куплены следующие компоненты и материалы:
Программатор ST-Link V2
. Его будем использовать для загрузки новой прошивки микроконтроллера STM32/GD32 на плате сигвея/гироскутера. Ссылка: ST-Link V2 stlink mini STM8STM32 STLINK simulator download programming With Cover
Комплект ручек на руль велосипеда, с ручкой акселератора на датчике Холла,
с интегрированным вольтметром для контроля напряжения аккумулятора, и двумя кнопками: кнопка с фиксацией(красная) и кнопка без фиксации (зеленая), которую будем использовать в качестве кнопки электронного тормоза. Ссылка: Electric Bike Voltage Display 1 Pair Universal LED Voltage Display Twist Throttle for 12-99V Ebike Scooter Durable
Шины и камера для тачки, размерность «6”- 4.00». Так как родные шины мотор-колес низкопрофильные, больше подходят для ровного асфальта, и большую скорость на них не развить, то было решено поменять их на шины большего наружного диаметра. Покупать что-то специальное от Kenda, по 2-2,5 т.р. за шину пока не было желания (не было полной уверенности в успехе реализуемого проекта), поэтому был рассмотрен более дешевый вариант шин Delta в интернет-магазине. Ссылка на шины: Шина «Delta» 400-6 для пневматического колеса Ссылка на камеры: Камера 400-6 для пневматического колеса
Для изготовления амортизируемой задней подвески был куплен самый простой велосипедный амортизатор с заявленной жесткостью 850 LBS, что в итоге оказалось маловато, хотя может амортизатор не соответствует заявленной жесткости. Ссылка: Задний амортизатор рамы KZ-880B, 165 mm/420030
Для изготовления каркаса трицикла был куплен следующий стальной профиль:
- Профилированная труба 20х20х2 – 3м;
- Профилированная труба 40х20х2 – 3м;
- Профилированная труба 40х40х3 – 1м (был в наличии);
- Пластина 40х4 – 1 м (были обрезки в наличии);
Также были приобретены в магазине автозапчастей:
- Штанга реактивная средняя 2101-07, ссылка: Штанга реактиваня
- Втулка амортизатора заднего 2101-07 распорная большая металл, ссылка: Втулка амортизатора
А также в магазине крепежа приобретен высокопрочный болт М12х170 с короткой резьбой (для крепления подрамника)
В качестве передней части нашего трицикла был куплен БУ детский велосипед. При поиске приоритетным являлось наличие переднего ручного тормоза:
Схема робота
Модуль драйвера двигателя L298N:
Мотор редуктора постоянного тока с колесом:
Самобалансирующийся робот по существу является перевернутым маятником. Он может быть лучше сбалансирован, если центр массы выше относительно колесных осей. Высший центр масс означает более высокий момент инерции массы, что соответствует более низкому угловому ускорению (более медленное падение). Вот почему мы положили батарейный блок на верх. Однако высота робота была выбрана исходя из наличия материалов
