双轮自平衡小车小车开题报告(DOC)

Harbin University Of Science And Technology

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：

2014.12.08

1.2国内外研究现状及发展动态

三、研究方案、技术路线

3.1小车动态平衡的基本原理如下图一所示：

图一动态平衡原理图

两轮自平衡机器人系统是一个复杂的机电系统，设计两轮自平衡机器人需要设计其机械系统、电系统及软件。而电系统是包括控制处理器、传感器、执行机构和电源的一个复杂系统。软件设计需设计机器人的工作流程。因此要设计一个完整的两轮自平衡机器人系统就需要对这些部分分别进行设计并整合，才能完成两轮自平衡机器人系统的设计。

3.2两轮自平衡机器人机械系统设计两轮自平衡机器人结构上最显著的特点在于其只有两个轮子，而且这两个轮子要同轴安装分别驱动。当然，一个完整的两轮自平衡机器人还包括控制处理器、传感器、执行机构、电源等期间。如何将这些系统部件合理地安装在一起，需要机械结构系统的设计。这部分的设计由具体安装时根据不同模块的轻重来安排设计，总体上让小车承受的重力基本平衡即可。

3.3两轮自平衡机器人电系统设计两轮自平衡小车要完成其自平衡的功能，首先需要有其感知器官，感知自身的姿态，例如，倾角、倾角速度等，得到这些信息需要选择一些合适的传感器。而传感器检测到的信号，需要一个数字处理中心来接收处理，才能成为有用的信息。因此还需要选择一个嵌入式的处理器。在嵌入式处理器中，不仅仅要处理来自传感器的信息，还要对这些信息综合分析得出维持机器人平衡的需要采取的措

施，因此选择的嵌入式处理器不仅仅担负着信息采集的任务，还扮演着作为控制器的角色。最后，需要有执行机构在控制周期内去执行处理器做出的判断。因此，在两轮自平衡机器人电系统的设计中，处理器、传感器、以及执行机构的选择是至关重要的。

本设计中选用预计采用加速的传感器，角速度传感器，进行采集小车当前的平衡状况，再把这些信息传送到主控制器52 单片机中。单片机对这些信息进行实时的处理。再把这些信息的处理结果传送给电机驱动器，控制电机转速转向，由此来达到小车自身的平衡。由此可以看出小车的平衡过程是动态的。具体设计框图二如示：

51 单片机

电源模块

图二系统框

图

参加科研训练开题报告会，确定科研训练题目 准备完成开题报告书 完成科研训练开题报告书 电路板焊接 结构设计与调 硬件电路调试 软件调试 联合调试 综合测试 答辩与成绩评定五、进度安排

1、2014年 12月 08

日 2、2014年 12月

09 日 3、2014年 12

月 10 日 4、2014年

12月 11 日 5、2014

年 12月 15 日 6、

2014年 12月 17 日

7、2014年 12月 19

日 8、2014年 12月

23 日 9、2014年 12

月 25 日 10、2014年

六、预期成果

七、成绩评定

指导教师签字： 年月日 设计一款可以独立行走的双轮自平衡小车

, 并完成报告总结