两轮自平衡机器人系统设计及控制研究 申请书.doc

申请类别：A□、B□、C□、D□、E□ 项目编号： （此处不填） 哈尔滨工程大学2013年第二批大学生科研立项 申请书 项目名称： 两轮自平衡机器人系统设计及控制研究 申 请 者：　　 　 孟小龙 　　 　　　 所在院系： 理学院 申请日期：　　　 2013年9月27日 　　　　　　　 1．申报者应在认真阅读此说明各项内容后按要求详细填写。 2．申请类别请用?标出，项目编号由校学生科协填写。 3．普通型申请书须按要求由各院系统一报送，只需交电子版。 4．普通型立项必须撰写研究论文，论文要求与《大学生科创学刊》要求相同。 5．所有申请书必须按规定时间报送，相关要求见“启航网”通知。 共青团哈尔滨工程大学委员会 二○一三年制 一、基本信息 申 请 者 信 息 姓名 孟小龙 性别 男 学号 2012111112 所在院系 理学院 联系方式 电子邮件 1142234026@ 本人曾学习过51单片机以及它涉及到的各种外设，现在正在研究STM32，我曾参加过2012年的启航杯并且获得了三等奖，并且加过两次科研立项，第一次科研立项已经成功结题，第二次的也已经做成功了等待测评，而且我还有幸参加了2013的年的电子设计大赛。 项 目 信 息 项目名称 两轮自平衡机器人系统设计及控制研究 指导教师 副指导教师 （在校研究生） 学号 S311110066 申请经费 500元 项目批次 2013年第二批（普通型） 二、项目主要参与学生（注：不包括项目申请者，严格确定排序，参与人原则上要求为本科在读学生） 编号 姓 名 出生年月 学号 手机 项目分工 签名 1 徐占科 1992年7月 2012111121 软件的设计 2 李新慧 1993年8月 2012111106 硬件的设计 3 4 三、项目正文 项目目的和意义 两轮自平衡机器人是轮式移动机器人中重要的一类仿生系统，其运动平衡 控制问题是机器人学和机器人技术研究中的重要问题之一。两轮自平衡机器人作为一种本征不稳定轮式移动机器人，具有多变量、非线性、强耦合和参数不确定等特点，这使得它成为验证各种控制算法的理想平台。同时它运动灵活、结构简单，适于在狭小的空间工作，有着广泛的应用前景。两轮自平衡机器人能够完成多轮机器人无法完成的复杂运动及操作，特别适用于工作环境变化大、任务复杂的场合。开展两轮自平衡机器人的研究对于提高我国在该领域的科研水平、扩展机器人的应用背景等具有重要的理论及现实意义。 项目主要实施的内容（包含理论依据、主要流程） 两轮自平衡电动车是动态平衡机器人的一种，其运作原理主要是建立在“动态稳定”的基本原理上，也就是车辆本身的自动平衡能力。以内置的精密固态陀螺仪和加速度计来判断车身所处的姿势状态，然后单片机据此发出合适指令,驱动电机以抵消小车倾斜的扭矩,使小车不断获得平衡。 项目实施时间进度 本设计打算在本2013年10月末有了一个大致的想法和制作措施，在2013年12月之前把硬件都做好之后就是调试程序，争取在2月份把基本的平衡实现，最后就是再加点另外的扩展。 项目结题指标 （作品性能介绍、论文及专利等） 我们的项目指标是完成论文，并且使机器人能实现基本的平衡，如果可以的话还可以实现自由的前进后退和转弯。 项目实施预计困难（技术、实施等） 两轮自平衡机器人主要研究动态平衡过程中的运动控制问题，其关键是解决在机器人前进、后退、旋转等各种运动状态下，如何设计控制策略，保持车体系统的动态自平衡以及受干扰后能立即恢复平衡的问题。从上述介绍可以看出，两轮自平衡机器人系统的研究主要分为以下几个方面：机器人系统设计及建模；机器人自平衡算法研究；机器人导航与运动控制策略研究；机器人异常过程中定位控制策略研究；机器人能量优化控制策略研究等。 项目组实施优势（特色、应用前景、技术优势、拟参加竞赛等） 速度检测模块使用光电式脉冲编码器检测电机的输出速度，实现速度的负反馈，以通过PID算法实现小车的自动调节。?电机驱动模块根据主控芯片的需求，实时控制电机的输出速度和扭矩，让车体不断保持平衡，并能够根据已经识别的赛道电磁信息而稳定前进。在主控的控制下，实现小车的加速、减速、前进、后退、转弯等各项操作（脉冲宽度调制PWM）。? 项目可展 示的形式 □实物、产品 □模型 □图纸 □磁盘、光盘 □现场演示 □图片 □视频 □样品