文档介绍：中国海洋大学
硕士学位论文
单轴双轮自平衡代步车的研究与设计
姓名:张吉昌
申请学位级别:硕士
专业:光学工程
指导教师:郑荣儿;程凯
20090601
单轴双轮自平衡代步车的研究与设计摘要本课题旨在研制一种单轴双轮自平衡代步车。该系统是一种两轮左右平行布置的单人电动车,像传统的倒立摆一样,本身是一个自然不稳定体,必须:沲加强有力的控制手段才能使之稳定。由于它的行为与火箭飞行以及两足机器人行走有很大的相似性,因而对其进行研究具有重要的理论和实践意义。自平衡代步车由踏板、车把和两个平行的轮子组成,除了开关按钮,没有任何加速、减速和刹车控制装置。内置了轮毂电机的车轮平行地安装在踏板两侧,电源和驱动控制电路安装在踏板下方。系统以姿态传感器勇菀恰⒓铀俣燃来监测车身所处的俯仰状态和状态变化率,通过高速中央处理器计算出适当数据和指令后,驱动电动机产生前进或后退的加速度来达到车体前后平衡的效果。驾驶者只需身体往前倾或后倾,代步车就会根据俯仰的方向前进或后退,而速度则与驾驶人身体倾斜的程度呈正比。车体的转弯通过车把的左右倾斜角度来控制,不同的倾斜角度对应电机不同的速度差。原则上,只要打开电源且能保持足够运作的电力,车上的人就不用担心有倾倒跌落的可能,这与一般需要靠驾驶人自己进行平衡的滑板车等交通工具大大不同。该系统灵活性强且结构简单、操作容易,可作为大众在多种场合的代步工具。对于姿态检测系统而言,单独使用陀螺仪或者加速度计,都不能提供有效而可靠的信息来保证车体的平衡。本文采用一种简易互补滤波方法来融合陀螺仪和加速度计的输出信号,补偿陀螺仪的漂移误差和加速度计的动态误差,得到一个更优的倾角近似值。控制技术是运动控制的核心,在实际生产实践中应用最普遍的是各种以为代表的基本控制技术。按照偏差的比例、积分和微分进行控制的调节器,简称为鹘谄鳎橇低持屑际醭墒烨矣τ霉惴旱囊恢值鹘谄鳌1疚亩韵低秤到的刂萍际踝隽讼嘤Φ难芯浚永砺凵戏治隽吮浠值腜控制技术的优势,并在系统的实际测试中获得了良好的效果。关键词:自平衡;陀螺仪;加速度计;简易互补滤波;刂
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邛刎导师签字:夕,担琇签字隰月中日学位论文作者签名:芗枝专苇多签字日期:枷晟嘣禄H≤椤签字日期:乙矸年耭学位论文版权使用授权书独创声明人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含未获得注嵋胖鄙跛肯悸冶鹬彼丝:奎拦亘窒蚱渌逃沟难换蛑な槭褂霉牟牧稀S胛乙煌ぷ鞯耐本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘,允许论文被查阅和借阅。本人授权学校可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。C艿难宦畚脑诮饷芎笫用本授权书学位论文作者签名:学位论文作者毕业后去向:工作单位:通讯地址:电话:邮编:/
阉炕述枰钏苁丝芏竺堕年,美衡,可以实现零半径转弯和突刈R辏毡驹绲咎锎髊啪贚钠舴⑾律杓浦谱髁翁獗尘芯肯肿近年来,随着移动机器人研究不断深入、应用领域更加广泛,所面临的环境和任务也越来越复杂。机器人经常会遇到一些比较狭窄,而且有很多大转角的工作场合,如何在这样比较复杂的环境中灵活快捷的执行任务,成为人们颇为关心的一个问题。单轴双轮自平衡机器人概念就是在这样的背景下提出来的,进而增添载人功能就出现了双轮共轴自平衡代步车的概念。,同时也出现了一批有代表性的自平衡机器人和载人代步车作品。镜牧铰肿云胶獯感式机器人。这个设计引入了电机的差动驱动方式,它可以工作在倾斜面甚至不规则表面上,可遥控操作。通过对电动机进行遥控,可以在前行,,如图所示。年,三洋电机展示了可依靠上体倒立来保持平衡的双轮行走机器人荆笮∥,重。移动速度方面,平地行走时最大/砂嵩酥亓孔畲笪诵惺奔湓嘉小时。车轮中嵌有一个输出功率为闹绷鞯缍凡吭蚯度肓肆礁鱿嗤牡缍NA思测上体的平衡情况,使用了鐾勇菀呛个峒铀俣却ǜ衅鳌“保缤幽圈
汹◇苎苎墅苎星型型兰墨墅堑￡墅深圳固高科技有限公司研制的教学用自平衡小车,如图所示,大小为褂减速比:闹绷魉欧缁畲笠贫俣/镍氢电池供电,电源持续工作时长大于小时,最大爬坡角度度。一年,美衡的两轮电动车,时速高达/