#第四届立创大赛#万向智能遥控小车 - 立创电子设计大赛

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赛事

版本协议

BSD

描述

简要介绍作品：本作品以STM32F407单片机为控制核心，以直流线速电机和麦克纳姆轮为运动单元，设计了一个能够向任意方向运动的遥控小车。本设计使用手机蓝牙APP进行遥控，通过PID算法控制四个电机的转速，使小车能够在自身朝向不变的情况下，实现前进，后退，横向运动、斜向运动和画圆等运动。 一、作品详情 1、主控芯片使用自制的STM32F407最小系统模块外加一块自制的四驱车专用外设板，包括 PWM引脚、串口引脚等。 2、运动单元使用四个自带15000编码值光电编码器的直流减速电机和四个直径60mm的麦克纳姆轮，四个轮子的转速和方向决定着轮子在X和Y方向产生的分力的大小，这些分力可以合成为任意方向任意大小的矢量合力，保证小车能够朝任意方向和速度进行运动。 3、电机驱动本设计使用了BTN7971B电机驱动，此驱动采用两路PWM波控制一个电机，通过配置两路PWM波的占空比，可以同时控制电机的转速和方向。此驱动精度高，驱动电压范围和工作频率较大，电流大且发热小，驱动能力强，且具有过流保护功能。 4、稳压模块使用DC-DC可调降压稳压电源模块LM2596，将电池的12V转为5V为单片机供电。 5、蓝牙遥控APP 基于开源的代码编写了一个安卓蓝牙APP作为遥控，与小车上的蓝牙模块进行配对，蓝牙模块与单片机的串口相连，以此实现手机对小车的远程控制。 二、作品所面临的挑战及所解决的问题 1、挑战（1）由于每个电机本身参数以及外界摩擦等问题，会导致四个电机的转速与目标转速存在较大差距。（2）在画圆运动中，四个电机如何配合使用。 2、解决办法（1）使用PID算法，通过读取当前电机转速与目标转速的差值，进行PID运算，对电机的转速进行补偿或削减，最终使四个电机的速度都在目标速度左右。（2）使小车在X和Y方向分别进行正弦函数的运动和余弦函数的运动，最终合成为圆形运动。三、作品硬件、软件部分涉及到的关键点 1、硬件部分四个电机和编码器以及四个麦克纳姆轮选型需要相同，否则难以实现精确控制。 2、软件部分 PID的参数需要调整合适，既要使电机能够快速达到目标速度，又不能使电机产生振荡；在朝各个方向运动时，电机速度的比值与运动角度的关系的确定。

文档

立创logo

四驱车外设板

核心板

BOM

ID	Name	Designator	Footprint	Quantity
1	1M	R3	0805R	1
2	10K	R2,R4	0805R	2
3	8M	Y1	XTAL2	1
4	22P	C9,C10	0805C	2
5	106	C11,C12	0805C	2
6	104	C3,C4,C2,C6,C7,C8,C5	0805C	7
7	Res	R1	0805R	1
8	LED	D1	0805D	1
9	Header 12X2	C1,P1,P3,P2	HDR2X12	4
10	STM32F407VET6	U1	STM-LQFP100_N	1