Z1917-两轮自平衡小车设计【含SW三维图】 下载积分：150　资料编号： Z1917

作品包括:

Word版说明书1份，共39页,约10000字

程序一份

电路图一份

CAD图纸，共5张

SW三维图一套

摘要

两轮自平衡小车是一种非线性、多变量、强耦合、参数不确定的复杂系统，他体积小、结构简单、运动灵活，适合在狭小空间内工作。

两轮自平衡小车系统是一种两轮左右并行布置的系统。像传统的倒立一样，其工作原理是依靠倾角传感器所检测的位姿和状态变化率结合控制算法来维持自身平衡。本设计通过对倒立摆进行动力学建模，类比得到小车平衡的条件。从加速度计和陀螺仪传感器得出的角度。运用卡尔曼滤波优化，补偿陀螺仪的漂移误差和加速度计的动态误差，得到更优的倾角近似值。通过光电编码器分别得到车子的线速度和转向角速度，对速度进行PI控制。根据PID控制调节参数，实现两轮直立行走。通过调节左右两轮的差速实现小车的转向。

实验前期，对各个模块进行了解，例如电机、STM32、陀螺仪、蓝牙模块、避障模块等等，对这些进行学习程序并编写。接着研究了小车的自平衡、手机蓝牙遥控、超声波避障。其主要工作内容包括：小车机械本体设计、硬件设计、电气原理图、小车的直立、速度、转向平衡和小车的手机蓝牙控制试验、超声波避障实验。后期进行对小车的机械结构进行完善，并进行三维图二维图的绘制。

制作完成小车样品后，小车实现了前进、后退、和左右转向的基本动作。此外小车能在正常条件下达到自主平衡状态。并且在适量干扰下，小车能够自主调整并迅速恢复稳定状态。小车能够实现手机蓝牙控制前后左右移动的功能，以及能够智能实现避障功能。

关键词：自平衡  蓝牙遥控  STM32 避障 

目录

摘要 I

前言 II

第一章  设计综述 1

1.1 自平衡车发展现状及市场分析 1

1.1.1 市场调查分析 1

1.1.2 市场背景 1

1.1.3 目标市场的确定 2

1.2 智能机器人系统设计任务概述 2

1.3 课程设计主要内容 2

第二章 方案设计 2

2.1 机械结构方案设计 2

2.2驱动方案选择 3

2.3 传感器的选择 3

2.3.1主芯片的选择 4

2.3.2电机驱动的选择 4

2.3.3 陀螺仪芯片的选择 5

2.3.4  降压模块的选择 5

2.3.5超声波模块的选择 6

2.3.6蓝牙模块的选择 6

2.4 结构的合理性 7

第三章 机械系统设计 7

3.1 机械系统总体方案 7

3.2关键零部件结构尺寸设计 7

3.3 驱动关节运动轨迹规划 8

3.3.1运动学方程 8

3.3.2速度分析 9

3.3.3 运动学反解 10

第四章 控制系统设计 10

4.1 控制系统总体方案 10

4.2 选型 11

4.3 STM32使用的资源 11

4.4 电机驱动的电路设计 11

4.5 传感检测外围电路设计 12

4.6 电源供电电路设计 13

4.7 总电路图 14

第五章 软件系统设计 14

5.1 软件系统总体方案 14

 5.2位姿控制方案 14

5.2.1  PID控制 14

5.2.2  应用现状 15

5.2.3  PID调节规律 15

5.3   位姿控制流程图 17

5.4 速度控制方案 18

5.5 手机蓝牙遥控流程图 19

5.6 超声波避障流程图 20

第六章 装配与调试 21

6.1 机器人系统整体装配 21

6.2系统调试流程与状况 21

6.3 设计创新点 21

6.4 系统缺陷与改进 21

第七章 市场应用前景分析 22

7.1 市场前景 22

7.2 产品优势 22

项目心得 22

参考文献 23

附录一 成本分析 24

附录二 程序源代码 25

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