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双轮直立机器人行走关键技术研究

更新时间：2020-03-14 10:42:13 大小：6M 上传用户：守着阳光1985 查看TA发布的资源 标签：机器人 下载积分：3分评价赚积分（如何评价?）打赏收藏评论(0) 举报

资料介绍

双轮直立机器人，也可以叫做智能轮式机器人。本项目设计的双轮直立机器人的研究对象是双轮直立车模，相对于传统的四轮车，双轮直立车模在硬件设计、控制软件开发以及现场调试等方面提出了更高的要求。双轮直立机器人可以在非常小的空间内转弯，甚至原地360°转弯，非常适合在恶劣的环境下代替人工作，也可以应用与无人驾驶汽车，全自动生产线，仓储，机器人及航空航天等领域。智能控制作为高新产业现在高速发展，取得了非常大的成就，自动控制的机器人等已经和人们的生产生活密不可分。因此，双轮直立机器人运动控制的研究非常重要。

本课题首先详细设计了一种依靠摄像头采集图像的双轮直立机器人，并实现了双轮直立机器人的直立行走和自主循迹两大功能。系统主控核心采用了Freescale公司生产的16位单片机MC9S12XS128，在CodeWarrior IDE环境中进行软件开发，设计出一款在实际中应用较强的双轮直立机器人。整个系统涉及双轮直立车模机械结构、传感器电路设计及信号处理、软件设计、控制算法等多个方面。

其次，本设计重点分析了双轮直立机器人自平衡的原理及实现办法。通过对双轮直立机器人PD倾角的调节来控制双轮直立机器人的直立。经由加速度传感器及陀螺仪分别得到双轮直立机器人轮子的线速率和转向角速率。为了实现双轮直立机器人可以相对的静止和直立行走，可以将转速控制信号与平衡控制信号叠加到后轮两电机上。

再次，该双轮直立机器人主要通过摄像头拍摄跑道图像，将采集来的图像信息传给单片机处理后，将信息反馈给两轮子，实现双轮直立机器人的车体方向控制。根据欧姆龙编码器将当前行驶的速度采集回来传给单片机，实现一个速度反馈。当摄像头采集到不同弯道或者是不同路段信息时，可以根据该速度反馈系统对双轮直立机器人的速度进行控制（在弯道中尽量采用比较慢的速度，在直道中尽量采用最快的速度）。

最后，我们对其系统的控制采用了PID算法，我们发现该算法在测试的过程中，很好地体现出了双轮直立机器人在直道变弯道、弯道变直道以及连续弯道上的效果和性能。通过对双轮直立机器人的实际调试运行，验证了本设计的平衡及速度控制算法的可行性。

结果表明:本设计的双轮直立机器人的机械结构及控制算法具有运行性能良好，可靠性高等优点，实现...