本方案采用超聲波測距模塊作為小車平衡狀態(tài)的檢測，免去了對加速度、陀螺儀傳感器的理解和復雜處理算法。小車的平衡控制仍然采用網絡上流行的Arduino開源硬件，再加上電機驅動模塊 L298N，電機仍然采用TT馬達（香蕉電機）。

該方案為了降低成本，采用電位器調整設定小車的平衡參數，不使用藍牙無線模塊或有線串口在線調整參數。

硬件設計

硬件設計比較簡單，以Arduino Nano為核心控制模塊，采用HC-SR04超聲波測距模塊，L298N電機驅動模塊，供電采用7.4V/2200mAh鋰電池。圖中三個10K電位器分別用于平衡點設置、PD算法中Kp和Kd系數設置的調整。

電路原理圖如下所示：

圖中J1為HC-SR04超聲波測距模塊，J2、J3為L298N模塊，Arduino Nano為核心控制模塊，MG1、MG2分別為左右電機。

遙控超聲自平衡小車視頻

該方案利用PWM的輸出值近似計算出車速，再用速度PD計算出平衡距離修訂值，從而實現小車的速度給定。該方案的優(yōu)勢與用速度PD計算出PWM修訂值不同，換上真實速度傳感器，即可在變化的坡度上實現超聲自平衡小車的平衡。

坡度動態(tài)改變時的超聲自平衡小車視頻（拆了門板做的測試）

平面與坡度上的超聲自平衡小車

附件內容包含：

• 超聲波測距平衡小車設計文檔
• 超聲波測距平衡小車器件采購清單
• 超聲自平衡小車程序
• 串口調試助手程序