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两轮自平衡巡检机器人的设计与实现
资料介绍
两轮自平衡机器人隶属于轮式机器人的范畴,具有结构简单、运动灵便、体积较小等特点。它能够适应各类工作环境,在工业和军事等方面的应用前景非常广阔。作为一种典型的不稳定控制系统,它可以在控制策略上为大型的两轮自平衡机器人实验提供模型。因此,自平衡机器人相关问题已经成为机器人研究的热点之一,在理论和实用性等方面都具有重要意义。
本文根据倒立摆原理搭建了两轮自平衡巡检机器人,并对其数学模型和平衡控制策略进行研究。该系统硬件主要包括单片机系统、电源模块、电机驱动模块、姿态传感器模块、数据采集模块、视频采集模块及WiFi传输模块等。整个系统具有较强的稳定性和可靠性,并且能够通过上位机进行实时控制和采集视频及环境数据。
在对控制策略的研究中,应用了PID控制,并利用Kalman滤波对倾角数据进行优化。在运行调试时,首先进行仿真实验,然后对机器人进行实际调试。实验结果证明,自平衡机器人的物理系统、数学模型以及相应的控制策略具有合理性、有效性和可行性。经调试验证,视频信号、环境数据及控制指令能够通过WiFi传输模块实时传输。两轮自平衡机器人能够实现远程操控和巡检检测的功能。
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