Raspberry Pi で自作セグウェイ(自己平衡ロボット)を構築
ステップ 1:材料を揃える
- Raspbian インストール済み Raspberry Pi 2、5 V AC-DC アダプターで給電 – $45.00
- USB Wi-Fi アダプター(例:Edimax) – $10.00
- DC モーター 2 個、ホイール 2 個、軽量カーフレーム、アクリルシート、モーターブラケット、真鍮スタッド、シャフトカップリング、各種ネジ – $50.00
- モーターギア比は 1:34。トルクと速度が許せば 1:21 比の方がパフォーマンス向上の可能性あり。
- 12 V AC-DC アダプター – $4.00
- L293D モータードライバー IC – $3.00
- MPU6050 6 軸 IMU – $3.00
- 830 ポイントブレッドボード – $4.00
- ジャンパーワイヤー(オス-オス、オス-メス) – $3.00
- ケーブルタイ(8 本) – $1.00
- 合計:約 $123.00
ステップ 2:フレームの組み立て
提供されるフレーム指示に従い、モーター、ホイール、電子機器をシャーシにマウント。アクリルシートでクリーンなロープロファイル外観を作成。
ステップ 3:回路の配線
MPU6050 と L293D を Raspberry Pi と電源に接続。この構成で Pi がモーションデータを読み取り、モーターを駆動できます。
- MPU6050 VCC → Pi ピン 1 (3.3 V)
- MPU6050 SDA → Pi ピン 3 (SDA)
- MPU6050 SCL → Pi ピン 5 (SCL)
- MPU6050 GND → Pi ピン 6 (GND)
モータードライバー接続:
- 左ホイール:Pi ピン 11, 13, 15 → L293D ピン 2, 7, 1
- 右ホイール:Pi ピン 16, 18, 22 → L293D ピン 15, 10, 9
- L293D ピン 3 & 6 → 左モーター端子 (M+, M-)
- L293D ピン 14 & 11 → 右モーター端子 (M+, M-)
- L293D Vs → 12 V 電源
- L293D Vss → 5 V 電源
- L293D ピン 4, 5, 12, 13 → GND
L293D は 12 V アダプターで給電し、Pi には専用 5 V アダプターで給電。
ステップ 4:すべてを固定
ケーブルタイで全配線とコンポーネントをしっかり固定。動作中にズレない整頓されたビルドを実現。
ステップ 5:ソフトウェアのインストール
Raspbian がインストール済みで SSH 接続可能と仮定し、I²C カーネルモジュールと WiringPi ライブラリをセットアップ。これらで Pi が MPU6050 と通信し、GPIO ピンを制御可能になります。
$ sudo apt-get install libi2c-dev
/etc/modules を編集して I²C を有効化:
i2c-bcm2708 i2c-dev
ブラックリストファイル /etc/modprobe.d/raspi-blacklist.conf の以下の行をコメントアウト:
#blacklist spi-bcm2708 #blacklist i2c-bcm2708
sudo raspi-config で I²C を有効化(Advanced Options → I²C)。Pi を再起動:
$ sudo bash; sync; sync; reboot
モジュール読み込み確認:
$ lsmod | grep i2c
WiringPi インストール:
$ sudo apt-get install git-core $ git clone https://github.com/WiringPi/WiringPi $ cd WiringPi $ sudo ./build
ハードウェアとソフトウェアの準備が整ったら、MPU6050 データを使ってセグウェイのバランス制御を Pi でプログラミングできます。
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