两轮自平衡机器人作者：龚瑞 袁维君 曾依莹来源：《科技视界》2015年第36期 【摘 要】针对于现在流行的两轮自平衡车，设计了一个与其原理相似的研究性两轮自平衡机器人系统。该系统以瑞萨RL78/G13单片机为主控制器，通过MPU6050移通智能手机陀螺仪采集加速度和角速度数据，采用软件滤波和四元素融合算法得到机器人姿态，最后利用PID控制算法计算电机的PWM断头锁值以控制电机的合理转动，使机器人保持平衡和运行。 【关键词】两轮平衡机器人；单片机；陀螺仪；四元数融合；PID
0 引言
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。
1 系统总体结构
3g无线摄像机
两轮自平衡机器人主要由车身和左右两个驱动轮组成，两个驱动轮的轴线位于同一条直线上，但由各自的电机独立驱动。机器人倾斜角度由姿态传感器检测，速度检测系统由霍尔传感器和编码器组成，为控制系统提供反馈信号。两轮自平衡机器人平衡控制的基本思想是：当测量倾斜角度的传感器检测到体产生倾斜时，控制系统根据测得的倾角产生一个相应的力矩，通过控制电机驱动两个车轮向车身要倒下的方向运动，以保持机器人自身的动态平衡。系统主要由以下几个模块组成：瑞萨RL78/G13 单片机最小系统、电源模块硬、姿态检测模块、电机驱动模块、速度检测模块，如图合成氨变换工段
按键板1所示。 图1 系统总体结构图
图2 平衡机器人力学模型图
2 平衡机器人力学模型
煤气阀
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