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智能两轮平衡小车国外研究现状和发展趋势

时间:2020-07-22 20:53来源:毕业论文
智能两轮平衡小车国外研究现状瑞士联邦工业大学工业电子实验室的 FelixGrasser等研究人员在2002年的时候研制出了一种机器人原型,它是基于倒立摆的控制原理,该机器人利用DSP芯片为

智能两轮平衡小车国外研究现状瑞士联邦工业大学工业电子实验室的 FelixGrasser等研究人员在2002年的时候研制出了一种机器人原型,它是基于倒立摆的控制原理,该机器人利用DSP芯片为主控,并可以进行远程遥控操作两轮移动机器人,它的名字是Joe。Joe最大的移动速度可以达到1.51m/s,这种速度已经超过了人的正常行走速度。它利用线性状态空间控制器从陀螺仪和电机变卖器得到的信息经过处理后来稳定系统。操作者还可以通过配备的无线装置远距离遥控Joe的运动,包括其运动的速度和运动的方向,即使在恶劣的条件下两轮移动机器人也能运行并且能平稳地保持直立。52807

丹麦乐高公司的 Steve Hassenplug也在2002年的时候也设计了一种叫Legway的自平衡玩具机器人,该机器人系统采用红外测距仪来确定机器人的位置姿态数据,反馈给主要控制器后,进行平衡控制,同时也它安装有用遥控设备也可以进行遥控操作。由于其机械结构采用模块化结构设计,安装和拆卸起来都十分的方便。

美国的SegwayLLC公司也开发了一种两轮平台电动车,名字为Segway,当驾驶者在车身上平稳站立时,它能保持动态平衡前进,这种平衡车的使用不受天气情况的限制。这种平衡车主要依据的原理是一种建立在被称为“动态稳定”的基本原理上,也就是车辆具有自我感知保持平衡的能力。当车倾斜时,系统通过陀螺仪传感器、倾角传感器、电机测速编码器以及一些光学传感器等以每秒钟100次的频率来检测车体的重心,来来判断车身所处的姿态,维持自身平衡或前进。它依靠蓄电池来驱动,速度也非常快能达到每小时27公里,对于日常代步来说这种速度完全可以满足要求。之前美国大型医疗器材生产商强生公司开发了一种名为iBOT的自动平衡式电动轮椅,Segway的诞生与他有不可分割的联系。此轮椅设计出来的目的就是为了帮助那些残疾人士,使他们可以乘坐这种轮椅实现自由的上下楼梯。其实现原理与Segway有许多共同之处。[1] 

这里需要说明的是Segway具有一种自平衡能力,它的踏板是安装在电机轴下面的,其运动特点于荡秋千时秋千的运动方式十分相似,总是自然的向垂直地面的平衡位置回归。但本文所设计的两轮自平衡车模型,本质上具有一定的不稳定性,从这个角度说本文中的两轮自平衡小车模型要实现平衡控制是更为复杂的。

Segway两轮自平衡车的出现给我们带来了全新的驾驶体验。这种车在检测姿态时是以驾驶者与车辆的总体重心所在的的纵轴作为参考线的。当整体重心往前倾斜时,Segway车身内的内置电机会产往前转动,这种力量,一来可以平衡人与车往前倾斜的扭矩,此外还可以让车辆产生一个向前的加速度。相反的,如果陀螺仪传感器发现驾驶者的重心正在往后倾时,也会控制内置电机向后转动产生一定力量达到平衡效果。因此,驾驶者只要改变自己身体的重心,往前倾斜或往后倾斜,自平衡车就会根据倾斜的方向作出前进或后退的动作,而车身移动的速度与驾驶者身体倾斜的程度呈正比关系。[1] 

智能两轮平衡小车国内研究现状

我国哈尔滨工程大学的研究人员制作了智能双轮直立自平衡机器人,该系统采用两块C8051单片机论文网以51芯片和人机交互界面为控制核心,采用加速度传感器和反射式红外线距离传感器检测车体倾斜的角度,经过芯片处理以后,输出两路PWM波,经过电机驱动器驱动后控制两台直流电机的转速,上位机与机器人之间的数据通信采用的是无线收发数据模块,显示信息界面采用240*l23液晶图形点阵,此机器人还具有方向摆杆及按键来输入,这种机器人使用一套独特的软件算法,实现系统的平衡控制同时也可以进行数据交换。 智能两轮平衡小车国外研究现状和发展趋势:http://www.lwfree.com/yanjiu/lunwen_56824.html

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