两轮跳舞机器人自平衡设计开题报告

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1、 重庆工商大学 毕业论文 (设计 )开题报告 计信 学 院 自动化 专业 (本 科 ) 2009 级 2 班 课题名称： 两轮跳舞机器人自平衡 控制 程序 设计 毕业论文 (设计 )起止时间： 2013 年 2 月 25 日 5 月 17 日 (共 12 周 ) 学生姓名： 周文龙 学号 2009133229 指导教师： 晏 康 报告日期： 2013 年 3 月 7 日 重庆工商大学毕业论文 (设 计 )开题报告 1 本课题所涉及的问题在国内 (外 )的研究现状综述 移动 机器人是机器人学的一个重要分支，对于机器人的研究可以追溯到 20 世纪 60 年代 移动机器人发展快速的原因有以下两方面：

2、一是其应用范围越来越广泛；二是 相关领域如计算、传感、控制及执行等技术的快速发展。 随着 移动机器人研究的不断深入，应用领域更加广泛， 所面临的环境和任务也越来 复杂。如何设计出功能完善，控制灵活准确的机器人成为当代新技术研究的重点。 两轮自平衡直立跳舞机器人的概念就是在这样的背景下提出来的。两轮自平衡直立跳舞机器人的原理是基于倒立摆，是一个 高度不稳定，非线性，多变量的系统，具有灵活，体积小，质量轻的特点，将会有很广泛的应用前景，所以对它的研究不仅具有理论价值而且具有使用价值，所以在未来的时间里，两轮自平衡自立机器人 的研究将引起广泛地关注， 控制稳定，性能搞，适应性强以及耗能低将是两轮自平

3、衡直立小车未来发展的趋势。 2 本人对课题任务书提出的任务要求及实现预期目标的可行性分析 针对任务书的具体要求，本人 采用飞思卡尔单片机十六位微处理器 MC9S12XS128 为主控单元， 通过设计最小系统模块、倾角测量模块、电机驱动模块、双轮测量模块以及增加各种传感 器等模块并编写相应程序以完成平衡控制、速度控制以及转向控制的任务 。 本设计通过对倒立摆动力学建立模型，类比得到小车直立的条件。利用角速度计和加速度计获得车体的倾角和角速度，并使用互补滤波器进行姿态融合，通过光电编码器得到车体的速度。通过调节左右两轮的差速来实现车体的方向控制。将角度控制信号，转速控制信号以及方向控制信号叠加到车子的后轮两电机上，从而完成任务书上的要求。 3 本课题需要重点研究的、关键的问题及解决的思路 1、 为了能使机器人保持 直立 ，通过控制机器人的两个后轮的前后转动，抵消倾斜的趋势便可以保持 车体的直立。 思路是： 使用传感器测量出机器人的倾斜信号 ， 并把这种信号叠加到速度控制中，使后轮向与倾斜方向相同的方向运行，从而保持了机器人的直立。 2、 电机速度控制是通过改变施加在其上的驱动电压实现的。通过传统的 PID 反馈控制 ，可以实现对机器人速度的控制 。 3、 机器人 的车模方向控制是通过电机差动控制实现的。在左右轮施加不同的电压值 ，使得车模左右轮运行角速度不一致进而控制车模方向。