随着科学技术的飞速发展,我国在智能机器人领域获得了骄人的成绩,为人们的生产、生活带来了便捷。本文所研究的两轮智能平衡车属于一种典型的智能机器人,其动力学系统具有多变量、强耦合、非线性以及参数不确定等特点。可以在很小的空间内实现转弯,绿色环保,是一种理想的代步工具。对该系统的研究具有很高的理论价值和实用价值。本文将对两轮智能平衡车的软硬件系统进行设计,使系统最终能够实现静态平衡和动态平衡。主要研究工作如下:(1)分析两轮智能平衡车的平衡原理和转向原理,建立了车轮、车体、和电机三者动能模型,进而利用拉格朗日方法建立了两轮智能平衡车数学模型。(2)以STM32为主控芯片,设计了两轮智能平衡车控制系统的主控板和驱动板电路,主控板电路包括电源转换电路、STM32最小系统以及平衡车姿态、速度及转向信息采集电路,驱动板包括以IR2130为驱动芯片的门极驱动电路以及三相桥式逆变电路。(3)分析六轴运动处理组件MPU6050中加速度计与陀螺仪测量平衡车车体倾斜角度的原理,设计了一种卡尔曼滤波融合算法,对两者信息进行处理,得到更为准确的倾角信息,最后应用MATLAB仿真对设计的滤波融合算法进行了有效性验证。(4)在硬件平台建立的基础之上,对两轮智能平衡车数据采集、PID控制以及WIFI通信系统程序进行设计,以此为基础,搭建了平衡车测试平台,对电机驱动系统、平衡车直立、加速和转弯性能进行测试,验证了软硬件系统的可行性。