（定稿）仙游县鲤中小区燕池片区旧城改造工程项目资金申请报告7（喜欢就下吧）

作为种新兴的轮式移动机器人，它具有结构简单运动灵活驱动功率小等优点，可以装备成各种应用机器人，在各种复杂环境中完成工作任务。

机器人是基于倒立摆模型的复杂非线性系统，是验证各种控制算法的理想平台。

作为轮式移动机器人个重要分支，适于在狭小和危险的环境下工作的特点，同时还可以作为种运输和载人工具，有着重要的理论研究意义和广阔的应用前景。

两轮自平衡机器人的机械部分包括左右车轮两层板子用于摆放电机及其驱动模块电源和主控电路板等。

两个车轮的轴线在同直线上，分别由两个直流减速电机直接驱动小车的重心位于整个车体的中间部分，并且高于车轮轴线采用两轮式的最大优点是可以在小空间范围内灵活运动。

在车身下部装有蓄电池左右直流减速电机速度传感器等，其中，速度传感器直流减速电机与两个车轮在同轴线上，速度传感器用于测量左右车轮的运动速度。

板子上装有加速度传感器角速度传感器电机驱动模块无线传输模块微控制器等，其中微控制器是整个系统的核心。

系统采用的传感器包括加速度传感器角速度传感器速度传感器，通过它们可以测量和运算出小车的状态参数，其中车体倾角车体倾角角速度分别由加速度传感器和角速度传感器直接测量左右车轮的行驶速度由速度传感器测得，进而推算出车体的前进速度以及车体在地面的旋转角速度。

将运行状态信息反馈给控制电路，通过计算得到输出脉宽调制信号和方向信号，经过光电隔离，控制驱动电路，经过功率放大后直接驱动直流减速电机，实现对小车的平衡控制。

小车行驶过程中，车体向前倾斜个角度当转弯时，电机施加左右车轮不同的力矩，使左右车轮速度出现偏差，从而实现转弯。

为了实现控制系统与之间的通信，系统配备了无线传输模块。

该模块可以使在米范围内对小车系统进行操作，同时可以通过系统，需要设计控制器使其能够在平衡的基础上实现各种期望的运动和速度。

所以平衡是两轮自平衡机器人控制的基础。

将通过两轮自平衡机器人在静止时的动态平衡实验验证控制器在平衡控制方面的性能。

实验结果如图抗干扰实验为了验证控制器控制机器人对外部扰动的抑制能力，进行了机器人的抗干扰性实验。

实验结果如图速度跟踪实验两轮自平衡机器人在保持平衡的基础上，最终需要实现期望的运动，所以，在平衡与抗干扰性实验的基础上，还进行了机器人速度跟踪实验。

实验从上位机给控制器输入个期望的速度，通过传感器测得机器人的前进速度，画出速度变化曲线。

实验结果如图以上是控制器控制机器人平衡抗干扰和速度跟踪的实验结果，从图中可以看出，控制器在拐角处的调整时间很短，这点从机器人，轴的速度曲线也可以看出，控制器在速度变化时的调整时间短，超调小。

从以上分析可知，控制器对于速度的变化调整较快，超调小，实现的矩形轨迹也较好。

线模块将系统的各种状态信息发送到机，以供实验分析。

整个系统又相当于个无线测试平台。

系统硬件设计主要包括以下几个模块电源模块系统需要的电压分别有等，分别给运放传感器单片机电机驱动等供电。

微控制器模块两轮自平衡机器人在行进过程中，通过模块实时采样传感器信号，计算出要加在电机上的电压并输出控制电机的控制信号以及方向信号，完成这功能的器件是，同时它还要完成与无线模块之间的数据传输。

传感器信号采集与处理模块为了获取小车的运动状态，需要各种传感器以及信号放大电路。

微控制器的模块采集放大后的传感器信号，作为控制系统的输入。

无线传输模块研制移动式倒立摆的过程中，需要监测车体运行数据，在上进行分析研究并作为评价算法优劣的依据。

在小车的运行过程中，指令的发送也要靠无线传输模块实现。

电机驱动电路微处理器通过计算得出来的控制量使用不同占空比的信号驱动功放电路，从而驱动直流减速电机转动。

两轮自平衡机器人的结构图二两轮自平衡机器人的实物图三两轮自平衡机器人的实现过程通过分析两轮自平衡机器人的运动规律，采用拉格朗日方程建立机器人的动力学模型，为机器人控制器的设计提供了理论依据。

基于传感器互补的原理，选择加速度传感器和陀螺仪测得车体倾斜的角度和角速度，并通过卡尔曼滤波得到较准确的角度和角速度值。

通过机器人底部的霍尔传感器测得电机的转速，即机器人运动的速度，并通过积分得到机器人的位移。

将前面步得到的角度角速度速度和位移送入，构成倾角环和速度环，即控制算法，计算得到电机驱动的数据，驱动电机。

大概以为周期，重复步，不断获取传感器数据，并通过算法得到电机的驱动数据，最终使机器人能够在原地前进后退旋转和刹车的运动过程中保持平衡。

四平衡控制器实验结果平衡控制实验两轮自平衡机器人要实现各种运动和速度之前，首先要保持平衡。

对于两轮自平衡机器人来说，由于它是个本征不稳定的论文作者王瑜两轮自平衡机器人自适应控制算法的研究哈尔滨工程大学硕士学位论文作者黎田袁泽睿两轮自平衡机器人控制算法的研究中国优秀硕士学位论文全文数据库，王晓宇两轮自平衡机器人多传感器数据融合方法研究中国学术期刊网络出版总库，阮晓刚两轮自平衡机器人动力学建模及其平衡控制中国学术期刊网络出版总库，栗维克两轮自平衡小车大范围稳定的智能控制研究中国优秀硕士学位论文全文数据库，秦剑两轮自平衡车的制作中国学术期刊网络出版总库，作品在何时何地何种机构举行的评审鉴定评比展示等活动中获奖及鉴定结果作品所处阶段实验室阶段中试阶段生产阶段自填技术转让方式作品可展示的形式实物产品模型图纸磁盘现场演示图片录像样品使用说明及该作品的技术特点和优势，提供该作品的适应范围及推广前景的技术性说明及市场分析和经济效益预测与传统轮式移动机器人相比，两轮自平衡机器人主要有如下优点实现了原地回转和任意半径转向，移动轨迹更为灵活易变，能很好地弥补传统多轮布局的缺点。

减少占地面积，在场地面积较小或要求灵活运输的场合十分适用。

大大地简化了车体结构，可以把机器人做得更小更轻。

驱动功率也较小，为电池长时间供电提供可能，为环保轻型车提供了种新的思路。

两轮自平衡机器人有着相当广泛的应用前景其典型应用包括通勤车空间探索战场侦查危险品运输排雷灭火智能轮椅医院手术室中医疗器械的运输智能玩具等场合。

例如，将两轮小车作为小范围短距离交通工具将更加方便灵环保方式般指调制信号是离散的，而载波是连续波的调制方式。

它有四种基本形式振幅键控移频键控移相键控和差分移相键控。

振幅键控用数字调制信号控制载波的通断。

如在二进制中，发时不发送载波，发时发送载波。

有时也把代表多个符号的多电平振幅调制称为振幅键控。

振幅键控实现简单，但抗干扰能力差。

移频键控用数字调制信号的正负控制载波的频率。

当数字信号的振幅为正时载波频率为，当数字信号的振幅为负时载波频率为。

有时也把代表两个以上符号的多进制频率调制称为移频键控。

移频键控能区分通路，但抗干扰能力不如移相键控和差分移相键控。

移相键控用数字调制信号的正负控制载波的相位。

当数字信号的振幅为正时，载波起始相位取当数字信号的振幅为负时，载波起始相位取。

有时也把代表两个以上符号的多相制相位调制称为移相键控。

移相键控抗干扰能力强，但在解调时需要有个正确的参考相位，即需要相干解调。

差分移相键控利用调制信号前后码元之间载波相对相位的变化来传递信息。

通常规定传送时后码元相对于前码元的载波相位变化，而传送时前后码元之间的载波相位不发生变化。

因此，解调时只看载波相位的相对变化。

而不看它的绝对相位。

只要相位发生跃变，就表示传输。

若相位无变化，则传输的是。

差分移相键控抗干扰能力强，且不要求传送参考相位，因此实现较简单。

脉冲调制有两种含义第种是指用调制信号控制脉冲本身的参数幅度宽度相位等，使这些参数随调制信号变化。

此时，调制信号是连续波，载波是重复的脉冲序列。

第二种是指用脉冲信号控制高频振荡的参数。

此时，调制信号是脉冲序列，载波是高频振荡的连续波。

通常所说的脉冲调制都是指上述第种情况。

脉冲调制可分为模拟式和数字式两类。

模拟式脉冲调制是指用模拟信号对脉冲序列参数进行调制，有脉幅调制脉宽调制脉位调制和脉频调制等。

数字式脉冲调制是指用数字信号对脉冲序列参数进行调制，有脉码调制和增量调制等。

由于脉冲序列占空系数很小，即个周期的绝大部分时间内信号为值，因而可以插入多路其他已调脉冲序列，实现时分多路传输。

已调脉冲序列还可以用各种方法去调制高频振荡载波。

常用的脉冲调制有以下几种。

脉幅调制用调制信号控制脉冲序列的幅度，使脉冲幅度在其平均值上下随调制信号的瞬时值变化。

这是脉冲调制中最简单的种。

实现调幅波包络与调制信号呈线性关系。

若用于民用通信，个电台用几十万千瓦的功率发射，却可以是千千万万的收听者能够用简单的接收设备受到广播信号，这样，是收音机的成本降低的社会效益，是非常可观的。

振幅调制可分为双边带振幅调制双边带抑制载波振幅调制单边带调制正交振幅调制残留边带调幅正交部分响应信号。

脉幅调制是里夫在世纪年代发明的，在第二次世界大战中期已付之实用。

但后来发现，脉幅调制的已调波在传输途径中衰减，抗干扰能力差，所以现在很少直接用于通信，往往只用作连续信号采样的中间步骤。

脉宽调制用调制信号控制脉冲序列中各脉冲的宽度，使每个脉冲的持续时间与该瞬时的调制信号值成比例。

此时脉冲序列的幅度保持不变，被调制的是脉冲的前沿或后沿，或同时是前后两沿，活些复杂环境里的工作。

作为种新兴的轮式移动机器人，它具有结构简单运动灵活驱动功率小等优点，可以装备成各种应用机器人，在各种复杂环境中完成工作任务。

机器人是基于倒立摆模型的复杂非线性系统，是验证各种控制算法的理想平台。

作为轮式移动机器人个重要分支，适于在狭小和危险的环境下工作的特点，同时还可以作为种运输和载人工具，有着重要的理论研究意义和广阔的应用前景。

两轮自平衡机器人的机械部分包括左右车轮两层板子用于摆放电机及其驱动模块电源和主控电路板等。

两个车轮的轴线在同直线上，分别由两个直流减速电机直接驱动小车的重心位于整个车体的中间部分，并且高于车轮轴线采用两轮式的最大优点是可以在小空间范围内灵活运动。

在车身下部装有蓄电池左右直流减速电机速度传感器等，其中，速度传感器直流减速电机与两个车轮在同轴线上，速度传感器用于测量左右车轮的运动速度。

板子上装有加速度传感器角速度传感器电机驱动模块无线传输模块微控制器等，其中微控制器是整个系统的核心。

系统采用的传感器包括加速度传感器角速度传感器速度传感器，通过它们可以测量和运算出小车的状态参数，其中车体倾角车体倾角角速度分别由加速度传感器和角速度传感器直接测量左右车轮的行驶速度由速度传感器测得，进而推算出车体的前进速度以及车体在地面的旋转角速度。

将运行状态信息反馈给控制电路，通过计算得到输出脉宽调制信号和方向信号，经过光电隔离，控制驱动电路，经过功率放大后直接驱动直流减速电机，实现对小车的平衡控制。

小车行驶过程中，车体向前倾斜个角度当转弯时，电机施加左右车轮不同的力矩，使左右车轮速度出现偏差，从而实现转弯。

为了实现控制系统与之间的通信，系统配备了无线传输模块。

该模块可以使在米范围内对小车系统进行操作，同时可以通过系统，需要设计控制器使其能够在平衡的基础上实现各种期望的运动和速度。

所以平衡是两轮自平衡机器人控制的基础。

将通过两轮自平衡机器人在静止时的动态平衡实验验证控制器在平衡控制方面的性能。

实验结果如图抗干扰实验为了验证控制器控制机器人对外部扰动的抑制能力，进行了机器人的抗干扰性实验。

实验结果如图速度跟踪实验两轮自平衡机器人在保持平衡的基础上，最终需要实现期望的运动，所以，在平衡与抗干扰性实验的基础上，还进行了机器人速度跟踪实验。

实验从上位机给控制器输入个期望的速度，通过传感器测得机器人的前进速度，画出速度变化曲线。

实验结果如图以上是控制器控制机器人平衡抗干扰和速度跟踪的实验结果，从图中可以看出，控制器在拐角处的调整时间很短，这点从机器人，轴的速度曲线也可以看出，控制器在速度变化时的调整时间短，超调小。

从以上分析可知，控制器对于速度的变化调整较快，超调小，实现的矩形轨迹也较好。

线模块将系统的各种状态信息发送到机，以供实验分析。

整个系统又相当于个无线测试平台。

系统硬件设计主要包括以下几个模块电源模块系统需要的电压分别有等，分别给运放传感器单片机电机驱动等供电。

微控制器模块两轮自平衡机器人在行进过程中，通过模块实时采样传感器信号，计