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平衡球骑行视频
球传动
这是驱动系统。有4个大型775齿轮马达驱动两英寸Colson车轮摩擦耦合到保龄球。每个轴有两个电机，每对电机串联。左侧显示的版本使用球上方的4球传输支持。后来我用一个单独的自制低矮脚轮轮替代了球传输。
最初我将使用5号篮球，以获得良好的牵引力和顺利的骑行。但是，有几项测试证实，过度充气的篮球不足够刚性。所以，我买了一个便宜的6磅保龄球。它是由聚酯制成，非常光滑。事实上，这并不真正有效。Google发现了一篇关于增加保龄球的牵引力的文章。它涉及将它们浸泡在溶剂MEK中。
这是底部框架。它由tig焊接铝通道制成。电机每个插槽有4个螺丝，以便调节2英寸驱动轮和保龄球之间的张力。框架的侧面实际上由于增加的力而略微扭转，产生扭转弹簧以保持球上的张力。
这是安装在自制隔振器上的Sparkfun IMU陀螺仪和加速度计。这被认为是防止电动机振动严重干扰加速度计的正常操作的必要条件。板被拧到一块钢板上。钢块粘合到1/8英寸厚的橡胶片上。橡胶胶合到一块聚碳酸酯上，该聚碳酸酯在另一块橡胶的顶部被拧到框架上。
这是替代4球传输的低调支撑脚轮。它运行更安静，但由于重量集中在一个车轮而不是4个球，保龄球表面上的力是4倍。我使用了一个4英寸的转盘和一个带滚珠轴承的加工铝轮。车轮偏离中心约5/8英寸。
这是Dimension Engineering 的Sabertooth 2X25电机控制器的视图。它将控制2个直流有刷电机，最高达25安培和24伏。我通过9600波特的串口发出速度控制命令。电池是六颗A123电池，串联20伏@ 2200MAH。电池使用时间约为6至10分钟。需要更大的电池。
这是Arduino CPU和模拟处理器板。这是一个混合模拟/数字系统。免费滤波器是模拟运算放大器，而用于电机调速和平衡的PID控制器都是Arduino中的所有软件。有一个现有的Arduino的PID库，但我不得不修改它。我也写了一个第一阶低通滤波器库函数。是的，如果采样率足够慢，Arduinos可以做DSP。我使用浮点采样200Hz。
模拟补偿滤波器几乎与无线电控制球平衡机器人中使用的滤波器相同，只是一个细微的改进。最初的速率陀螺仪通过系统直流耦合。任何陀螺仪直流偏移漂移严重混乱了真正的垂直校准。有些日子，机器人会认为15度是垂直的，需要重新校准！愚蠢的机器人 因此，我在陀螺仪路径中添加了一个第一级的0.16 Hz高通滤波器（见原理图 C15，R57），以阻止DC并阻止此。不幸的是，这样做加剧了与加速度计的微妙相位关系，导致组合的频率响应不平坦。通过反复试验，我创建了一个相位补偿网络（见 原理图） C14，R47），以恢复平坦的频率响应。
这是模拟处理器板的另一个视图。
