雙輪自平衡小車小車開題報(bào)告材料

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1、實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案HarbinUniversityOfScienceAndTechnology科研訓(xùn)練開題報(bào)告兩輪自平衡車系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)校：哈爾濱理工大學(xué)學(xué)院：自動(dòng)化學(xué)院專業(yè)：電子信息科學(xué)與技術(shù)班級(jí)：電技11-1姓名：鄧敏學(xué)號(hào)：1112020103日期：2014.12.08精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案項(xiàng)目名稱兩輪自平衡系統(tǒng)設(shè)計(jì)項(xiàng)目類型科研訓(xùn)練起止時(shí)間2014年12月8日至2014年12月27日指導(dǎo)教師姓名徐軍職務(wù)/職稱教授姓名馬靜職務(wù)/職稱副教授姓名劉燕職務(wù)/職稱講師一、立項(xiàng)依據(jù)1.1研究目的及意義近年來，兩輪自平衡

2、小車的研究開始在美國(guó)、日本、瑞士等國(guó)得到迅速的發(fā)展。建立了多個(gè)實(shí)驗(yàn)原機(jī)型，提出來眾多解決平衡控制的方案，并對(duì)原機(jī)型的自動(dòng)平衡性能與運(yùn)動(dòng)特性進(jìn)行了驗(yàn)證。通過對(duì)兩輪自平衡系統(tǒng)的改造，可快速方便的應(yīng)用到眾多環(huán)境中去，如承載、運(yùn)輸、代步等。這其中蘊(yùn)藏著巨大的商機(jī)，相應(yīng)有些國(guó)外公司現(xiàn)在已經(jīng)推出了商業(yè)化產(chǎn)品，并且已經(jīng)投放到了市場(chǎng)。兩輪自平衡小車兩輪共軸、獨(dú)立驅(qū)動(dòng)、車身重中心位于車輪軸上方，通過運(yùn)動(dòng)保持平衡，可以直立運(yùn)動(dòng)，因?yàn)樘貏e的結(jié)構(gòu)，它對(duì)于地形的變化有很強(qiáng)的適應(yīng)能力，有著良好的運(yùn)動(dòng)性能，能夠在比較復(fù)雜的環(huán)境里

3、面的工作，和傳統(tǒng)的輪式移動(dòng)機(jī)器人相比較，兩輪自平衡小車有著以下的幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：（1）能夠?qū)崿F(xiàn)在原地回轉(zhuǎn)和任意半徑的轉(zhuǎn)向，有更加靈活易變的移動(dòng)軌跡很好地彌補(bǔ)了傳統(tǒng)多輪布局的缺點(diǎn)；（2）具有占地面積小的優(yōu)點(diǎn)，能夠在場(chǎng)地面積很小或者要求靈活運(yùn)輸?shù)膱?chǎng)合上使用；（3）車的結(jié)構(gòu)上有很大的簡(jiǎn)化，可以把車做的更輕更??；（4）有著較小的驅(qū)動(dòng)功率，能夠讓電池長(zhǎng)時(shí)間供電，為環(huán)保型輕車提供了一種新的概念；（5)機(jī)器人的平衡是個(gè)動(dòng)態(tài)過程；機(jī)器人在平衡點(diǎn)附近不停地變化進(jìn)行調(diào)節(jié)以保持平衡；（6)精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案重心的高度對(duì)小車運(yùn)

4、動(dòng)和硬件設(shè)計(jì)的限制小。多輪(三輪或以上)移動(dòng)小車雖然可以穩(wěn)定地平衡，可是重心過高則小車啟動(dòng)或急停時(shí)，有傾倒的危險(xiǎn)。因此重心必須要求很低，設(shè)計(jì)時(shí)總是拉大小車的水平截面積，降低高度。這樣會(huì)造成小車體積變大，質(zhì)量增加，某些功能會(huì)受到限制。兩輪自平衡移動(dòng)小車卻無這方面的約束，重心的高低引起的不平衡已經(jīng)通過動(dòng)態(tài)平衡原理解決。因此重心的高低無嚴(yán)格限制，節(jié)省占地面積，可用在場(chǎng)地面積較小或要求靈活運(yùn)輸?shù)膱?chǎng)合；（7)驅(qū)動(dòng)功率較小，為電池長(zhǎng)時(shí)間供電提供了可能，為環(huán)保輕型車提供了一種新的思路。鑒于這些特點(diǎn)，兩輪自平衡小車

5、有著相當(dāng)廣泛的應(yīng)用前景。兩輪自平衡小車是一個(gè)集動(dòng)態(tài)決策和規(guī)劃、環(huán)境感知、行為控制和執(zhí)行等多種功能于一體的綜合復(fù)雜系統(tǒng)，其關(guān)鍵是在解決自平衡的同時(shí)，還能夠適應(yīng)在各種環(huán)境下的控制任務(wù)。通過運(yùn)用外速度傳感器、角速度傳感器等，可以實(shí)現(xiàn)小車的平衡自主前進(jìn)。近十年來，兩輪自平衡機(jī)器人引起同外許多研究機(jī)構(gòu)和機(jī)器人愛好者極大關(guān)注，各種基于不同目的、不同設(shè)計(jì)方案和控制策略的自平衡系統(tǒng)相繼而生。在這方面國(guó)外的研究比較超前，研制出了一些具有代表性的機(jī)器人。設(shè)計(jì)出一款可以獨(dú)立行走的雙輪自平衡小車，一個(gè)集動(dòng)態(tài)決策和規(guī)劃、環(huán)境

6、感知、行為控制和執(zhí)行等多種功能于一體的綜合復(fù)雜系統(tǒng)，其關(guān)鍵是在解決自平衡的同時(shí)，還能夠適應(yīng)在各種環(huán)境下的控制任務(wù)。通過運(yùn)用外速度傳感器、角速度傳感器等，可以實(shí)現(xiàn)小車的平衡自主前進(jìn)。精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展動(dòng)態(tài)兩輪自平衡小車自問世以來，迅速成為研究各種控制理論的理想平臺(tái)，具有重大的理論意義，這要?dú)w功于她不穩(wěn)定的動(dòng)態(tài)性能和系統(tǒng)所具有的非線性。早在1986年，日本電通大學(xué)教授山藤高橋最先提出了兩輪自平衡機(jī)器人的概念，并制造了一個(gè)在導(dǎo)軌上的兩輪倒立擺機(jī)器人。這個(gè)基本的概念就是用數(shù)字處理

7、器來偵測(cè)平衡的改變，然后以平行的雙輪來保持機(jī)器的平穩(wěn)。這款被山藤高橋稱為平行自行車的機(jī)器人開創(chuàng)了兩輪自平衡機(jī)器人研究的先河。美國(guó)SegwayLLC公司開發(fā)的SegwayHT兩輪平臺(tái)電動(dòng)車把人們從傳統(tǒng)的“三點(diǎn)平衡”和以低重心、大商穩(wěn)的底盤設(shè)計(jì)來避免傾斜的束縛中解脫出來，通過檢測(cè)車體的角度和角述度．用適當(dāng)?shù)幕貜?fù)轉(zhuǎn)矩來避免傾刳摔倒。系統(tǒng)利用5個(gè)慣性比率傳感器(陀螺儀)、2個(gè)傾角侍感器、電機(jī)編碼器和一世光學(xué)腳墊傳感囂把系統(tǒng)的的狀態(tài)提供給了控制器，控制器經(jīng)過運(yùn)算確定輸入給電機(jī)的能量大小。近十年來，兩輪自平衡機(jī)

8、器人引起同外許多研究機(jī)構(gòu)和機(jī)器人愛好者極大關(guān)注，各種基于不同目的、不同設(shè)計(jì)方案和控制策略的自平衡系統(tǒng)相繼而生。在這方面國(guó)外的研究比較超前，研制出了一些具有代表性的機(jī)器人，國(guó)內(nèi)的研究基本上處于理論研究與實(shí)踐的初期，只開發(fā)出了少數(shù)的實(shí)驗(yàn)原型機(jī)。中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)自動(dòng)化系和力學(xué)系多位教授、博導(dǎo)、博士、碩士研究生和本科生聯(lián)合研制完成的科研成果，又名自平衡電動(dòng)代步車，是實(shí)用的兩輪自動(dòng)平衡車，己能實(shí)用化，兩輪自平衡機(jī)器幾是將倒立擺原理移植到移動(dòng)機(jī)器人上的概念。關(guān)于倒立擺的研究多年來