双轮自平衡小车小车开题报告.doc

HarbinUniversityOfScienceAndTechnology科研训练开题报告两轮自平衡车系统设计学校:哈尔滨理工大学     学院:自动化学院       专业:电子信息科学与技术 班级:电技11-1           姓名:邓敏              学号:1112020103     日期:      项目名称两轮自平衡系统设计项目类型科研训练起止时间2014年12月8日至2014年12月27日指导教师姓名徐军职务/职称教授姓名马静职务/职称副教授姓名刘燕职务/职称讲师一、,两轮自平衡小车的研究开始在美国、日本、瑞士等国得到迅速的发展。建立了多个实验原机型,提出来众多解决平衡控制的方案,并对原机型的自动平衡性能与运动特性进行了验证。通过对两轮自平衡系统的改造,可快速方便的应用到众多环境中去,如承载、运输、代步等。这其中蕴藏着巨大的商机,相应有些国外公司现在已经推出了商业化产品,并且已经投放到了市场。两轮自平衡小车两轮共轴、独立驱动、车身重中心位于车轮轴上方,通过运动保持平衡,可以直立运动,因为特别的结构,它对于地形的变化有很强的适应能力,有着良好的运动性能,能够在比较复杂的环境里面的工作,和传统的轮式移动机器人相比较,两轮自平衡小车有着以下的几个优点:(1)能够实现在原地回转和任意半径的转向,有更加灵活易变的移动轨迹很好地弥补了传统多轮布局的缺点;(2)具有占地面积小的优点,能够在场地面积很小或者要求灵活运输的场合上使用;(3)车的结构上有很大的简化,可以把车做的更轻更小;(4)有着较小的驱动功率,能够让电池长时间供电,为环保型轻车提供了一种新的概念;(5)机器人的平衡是个动态过程;机器人在平衡点附近不停地变化进行调节以保持平衡;(6)重心的高度对小车运动和硬件设计的限制小。多轮(三轮或以上)移动小车虽然可以稳定地平衡,可是重心过高则小车启动或急停时,有倾倒的危险。因此重心必须要求很低,设计时总是拉大小车的水平截面积,降低高度。这样会造成小车体积变大,质量增加,某些功能会受到限制。两轮自平衡移动小车却无这方面的约束,重心的高低引起的不平衡已经通过动态平衡原理解决。因此重心的高低无严格限制,节省占地面积,可用在场地面积较小或要求灵活运输的场合;(7)驱动功率较小,为电池长时间供电提供了可能,为环保轻型车提供了一种新的思路。鉴于这些特点,两轮自平衡小车有着相当广泛的应用前景。两轮自平衡小车是一个集动态决策和规划、环境感知、行为控制和执行等多种功能于一体的综合复杂系统,其关键是在解决自平衡的同时,还能够适应在各种环境下的控制任务。通过运用外速度传感器、角速度传感器等,可以实现小车的平衡自主前进。近十年来,两轮自平衡机器人引起同外许多研究机构和机器人爱好者极大关注,各种基于不同目的、不同设计方案和控制策略的自平衡系统相继而生。在这方面国外的研究比较超前,研制出了一些具有代表性的机器人。设计出一款可以独立行走的双轮自平衡小车,一个集动态决策和规划、环境感知、行为控制和执行等多种功能于一体的综合复杂系统,其关键是在解决自平衡的同时,还能够适应在各种环境下的控制任务。通过运用外速度传感器、角速度传感器等,可以实现小车的平衡自主前进。