Selbstbalancierenden Segway mit Raspberry Pi bauen

Schritt 1: Materialien beschaffen

• Raspberry Pi 2 mit installiertem Raspbian, betrieben mit 5-V-AC/DC-Adapter – 45,00 $
• USB-WLAN-Adapter (z. B. Edimax) – 10,00 $
• Zwei DC-Motoren, zwei Räder, leichter Fahrzeugrahmen, Acrylplatten, Motorhalterungen, Messingbolzen, Wellenkupplungen, diverse Schrauben – 50,00 $
  • Motor-Übersetzung 1:34; 1:21 könnte bei passendem Drehmoment und Geschwindigkeit bessere Leistung bieten.
• 12-V-AC/DC-Adapter – 4,00 $
• L293D Motortreiber-IC – 3,00 $
• MPU6050 6-Achsen-IMU – 3,00 $
• 830-Punkt-Steckbrett – 4,00 $
• Jumper-Kabel (Male-to-Male und Male-to-Female) – 3,00 $
• Kabelbinder (×8) – 1,00 $
• Gesamt: ~123,00 $

Schritt 2: Rahmen montieren

Den bereitgestellten Rahmenanweisungen folgen, um Motoren, Räder und Elektronik auf Chassis zu montieren. Acrylplatten für cleanen, flachen Look nutzen.

Schritt 3: Schaltung verdrahten

MPU6050 und L293D mit Raspberry Pi und Netzteil wie unten gezeigt verbinden. Diese Konfiguration erlaubt Pi, Bewegungsdaten zu lesen und Motoren anzusteuern.

• MPU6050 VCC → Pi Pin 1 (3,3 V)
• MPU6050 SDA → Pi Pin 3 (SDA)
• MPU6050 SCL → Pi Pin 5 (SCL)
• MPU6050 GND → Pi Pin 6 (GND)

Motortreiber-Verbindungen:

• Linkes Rad: Pi Pins 11, 13, 15 → L293D Pins 2, 7, 1
• Rechtes Rad: Pi Pins 16, 18, 22 → L293D Pins 15, 10, 9
• L293D Pin 3 & 6 → linker Motor (M+, M-)
• L293D Pin 14 & 11 → rechter Motor (M+, M-)
• L293D V_s → 12 V Versorgung
• L293D V_ss → 5 V Versorgung
• L293D Pins 4, 5, 12, 13 → GND

L293D mit 12-V-Adapter versorgen, Pi mit eigenem 5-V-Adapter.

Schritt 4: Alles sichern

Kabelbinder nutzen, um alle Verkabelung und Komponenten fest zu fixieren, für aufgeräumten Bau, der während Betrieb nicht verrutscht.

Schritt 5: Software installieren

Vorausgesetzt Raspbian ist installiert und Sie können via SSH auf Pi zugreifen, I²C-Kernelmodul und WiringPi-Bibliothek einrichten. Diese ermöglichen Pi die Kommunikation mit MPU6050 und GPIO-Pin-Steuerung.

$ sudo apt-get install libi2c-dev 

I²C durch Bearbeiten von /etc/modules aktivieren:

i2c-bcm2708
i2c-dev 

Sicherstellen, dass Blacklist-Datei /etc/modprobe.d/raspi-blacklist.conf folgende Zeilen auskommentiert hat:

#blacklist spi-bcm2708
#blacklist i2c-bcm2708 

I²C via sudo raspi-config aktivieren (Advanced Options → I²C). Pi neu starten:

$ sudo bash; sync; sync; reboot 

Modul-Laden prüfen:

$ lsmod | grep i2c 

WiringPi installieren:

$ sudo apt-get install git-core
$ git clone https://github.com/WiringPi/WiringPi
$ cd WiringPi
$ sudo ./build 

Mit Hardware und Software bereit, können Sie nun Pi programmieren, um Segway mittels MPU6050-Daten zu balancieren.