一种两轮自平衡移动平台的设计与实现

被引量 : 0次 | 上传用户:gxwy1305
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
微电子机械技术与集成电路技术的发展推动移动轮式机器人感知系统与决策系统的更新换代,当然在蓬勃发展的同时也面临着应用环境和待处理的任务越来越复杂的问题。相对于多轮移动机器人,两轮移动机器人具有显著的优点。首先这类机器人结构更简洁。其次,这类机器人的质量更轻,占用的空间也更小。第三,两轮机器人的回转半径要小得多,可以实现原地回转与任意半径的转向。第四,两轮移动机器人只需要用强力的驱动能力配合一定的前进角度就可以轻松的跨越障碍。鉴于以上优点,本文设计并实现了一种非载人,但可以自平衡,同时可根据用户在上位机设置的指令进行运动控制的两轮自平衡移动平台,该平台具有良好的扩展性与鲁棒性。移动平台添加智能传感器与处理器之后,就可以被设置成导航机器人,可应用于大型科技场馆、大型超市、医院、银行、博物馆等地。设计的移动平台是两轮自平衡服务机器人的基础平台,它能自动检测当前自身的倾斜信息,能根据倾斜的角度与角度变化率来调节力矩的输出,从而达到平衡的目的。该移动平台与上位机之间进行的数据、指令交互,是通过自主设计的通信协议来保障的。利用设计的通信协议,用户就能实时地监测平台的运行状态,也可通过上位机软件来操控平台。移动平台的力矩控制是通过电流PI闭环控制无刷直流电机实现的。在电流PI闭环控制中,设计了FIR滤波器对反馈电流进行滤波。这样能使输出的力矩更精确,同时保证了PI闭环控制的鲁棒性。在倾角获取方面,本文采用了卡尔曼滤波算法来实现两轮自平衡移动平台倾角的精确获取,并设计了对照实验,验证了卡尔曼滤波算法的有效性。对于两轮自平衡移动平台的运动控制策略的抉择,本文将模糊控制理论与PID控制技术相结合,采用了基于移动平台特性的模糊PID控制算法。本文设计的两轮自平衡移动平台有两种工作模式,其中遥控模式是借助上位机完成的。设计的上位机与移动平台之间的通信协议比较特殊,协议中数据包的校检状态机设计的较为全面,能有效的降低数据包的错误率。
其他文献
资源、环境和人口已经被国际社会公认为是影响人类可持续发展的三个关键问题。众所周知,农业废弃物产生量巨大,其中蕴藏着巨大的生物质能源,综合开发利用农业废弃物,将其转化为人
青年们的思想道德素质不仅会影响着自己的一生,而且会影响到中国特色社会主义的建设和建设小康社会目标的实现,道德在青年群体中的影响力绝不能被忽视了。然而据调查显示当前
现代飞机研制和使用过程中需要进行大量的非电量测试工作,其中压力测试占总测试量的一半以上,而这些压力绝大部分是动态压力。飞机研制和使用过程中需要测试的动态压力包括:燃油
作为中国特色现代大学制度核心的党委领导下的校长负责制,是落实和完善党对高校领导的根本制度。我国应正确认识党委领导下的校长负责制的重要意义,推动落实议事决策制度,强
摘要:将大间隙磁力传动系统运用于可植入式微型永磁轴流式血泵的驱动,能有效解决血泵传统驱动方式存在的磨损、导线穿体感染及人体排异性等工程和医学上难以克服的的问题。然
一个国家国民体质的状况,是其综合国力的重要组成部分,也是社会文明和进步的重要标志[3]。中小学生是国家未来的人材,近年来,我国中小学生的身体素质指标呈持续下降的趋势。随着
随着经济全球化、贸易自由化和资源全球性流动,国际贸易越来越频繁。特别是加入wTO以来,我国进出口贸易量大幅增长,贸易便利化问题,即简化和协调货物贸易在国际贸易各项活动
改革开放以来,伴随着拱墅区经济社会的快速发展,志愿服务组织及其活动在拱墅区如火如荼发展起来,从开始的几个人简单的几项服务,到现在发展成为拥有在册志愿者5万余人,志愿服务类
随着经济全球化的发展,企业竞争间的进一步加剧,促使企业寻求更加优化的生产管理方式,以提高自身的竞争力。生产计划是与一个生产型企业从早期合同洽谈、订单签订、技术确认
随着移动通信行业的快速发展,对运营商信号覆盖的质量提出了较高要求,作为移动通信网络覆盖与优化中的重要设备,直放站在网络建设中的地位显得日益重要。为了实现对所有直放站设