导读:本文包含了双轮自平衡机器人论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:设备体感,双轮自平衡车,陀螺仪,搏击机器人
双轮自平衡机器人论文文献综述
姜文涛,张博强,朱正安,刘万军[1]（2019）在《基于设备体感控制的双轮自平衡搏击机器人》一文中研究指出针对目前的搏击类体感游戏只能做到实体对虚拟的现状,设计一种基于设备体感控制的双轮自平衡搏击机器人。用双轮平衡车设计,替代普通机器人双腿;体感由13个MPU6050传感器构成,其中,12个分别佩戴在控制者的左右胳膊上,1个佩戴在控制者的腰部。根据每个MPU6050传感器实时发出的角度,确定出控制者胳膊上的采样点,使用拉格朗日插值法进行姿态拟合,检测出控制者的姿态。经过无线串口将控制者的姿态信息发送给机器人,进而实现对机器人的控制。所设计的基于设备体感的双轮自平衡搏击机器人具有操控灵活、稳定性高、娱乐性强等特点。(本文来源于《传感器与微系统》期刊2019年08期）
陶言侃[2]（2019）在《双轮自平衡机器人设计及轨迹跟踪控制研究》一文中研究指出仿人机器人是机器人领域中的一个热门的研究方向。解决仿人机器人的前进问题是仿人机器人领域中的一个重要课题。轮式机器人具有机动性高,并且在狭小空间内灵活的运动的能力。因此轮式机器人是解决仿人机器人前进问题的一个很好的解决方案。双轮自平衡机器人是一个非线性的欠驱动系统,如何实现对双轮自平衡机器人的轨迹跟踪控制一直以来都是该研究方向的重点和难点。本文主要以双轮自平衡机器人作为研究对象,设计双轮自平衡机器人实验样机,研究双轮自平衡机器人的轨迹跟踪控制。实验平台是实验研究的基础,其搭建是否合理,直接影响了后期所设计的控制方法能否很好的执行。本文分别从机械系统和硬件系统两方面阐述了双轮自平衡机器人的设计过程。机器人采用双轮中心共线布置,整体结构设计较为紧凑,有利于后续模型构建。硬件控制系统中,选择微控制器和传感器等关键元件,并设计了硬件系统部分控制电路。采用牛顿欧拉方法建立了双轮自平衡机器人动力学模型,并运用最小二乘参数辨识方法获取相关动力学参数。最后,完成带约束的轨迹规划,为后续的控制仿真与实验提供合理的期望轨迹。由于所建立的动力学模型存在耦合,故将双轮自平衡机器人解耦为前行系统和转向系统,分别设计控制器。双轮自平衡机器人需要快速准确地跟踪期望速度或位置指令,由于滑模控制具有较强的鲁棒性,前向系统分别采用基于LQR的滑模控制和终端滑模控制进行设计。转向系统因本身为线性定常系统,故采用模型预测控制设计控制器。根据控制器的理论推导,在MATLAB中完成仿真。首先,分析LQR滑模控制器和终端滑模控制器对前向速度的跟踪能力。其次,分析模型预测控制器对转向速度的跟踪能力,最后跟踪规划的期望轨迹,分析所设计的控制器是否合理。在实验平台上,分别进行前向速度跟踪实验、转向速度跟踪实验和所规划期望轨迹的轨迹跟踪实验,验证设计的控制器能否到达预期控制的效果。(本文来源于《哈尔滨工业大学》期刊2019-06-01）
范淇元,覃羡烘,李洪毅[3]（2018）在《基于STM32的双轮平衡机器人的控制系统设计》一文中研究指出为了使得机器人在一些复杂的环境和任务中能够更好更平稳地移动,该文设计了双轮平衡机器人的控制系统方案,以MPU6050作为双轮平衡机器人的姿态检测模块来调整平衡倾角的大小,并选用单片机STM32F103C8T6为控制核心驱动电动机产生前进或后退加速度来保持机器人身体平衡的状态。还采用PID控制算法控制电机,让双轮平衡机器人在保持平衡的同时实现向前、向后及转弯运动。另外,引入蓝牙作为双轮平衡机器人的遥控方式。最终完成了双轮机器人控制系统的测试,验证了系统的可行性,大大提高了双轮平衡机器人平衡能力和抗干扰能力。(本文来源于《自动化与仪表》期刊2018年03期）
王超[4]（2018）在《双轮自平衡机器人运动抗扰控制研究》一文中研究指出双轮自平衡机器人以其结构简单、运动灵活、占用空间小等特点,在日常生活代步、残疾轮椅、移动机器人等方面应用越来越普遍。经过近半个世纪的不断深入研究,使其在凹凸不平和斜坡路面等工作场合中完成各种任务成为可能。因此,如何提高该机器人本身的抗干扰能力,使其在复杂环境下稳定快速的完成各种任务成为本课题研究的重点。在理论方面,本文使用拉格朗日法分别分析了双轮自平衡机器人平面上的和起伏路面上的动力学模型。针对起伏路面上的该机器人动力学模型,分别设计了直立子系统和位移子系统的自抗扰控制器,转向子系统的PD控制器。然后结合动态面控制方法对两个子系统的自抗扰控制器的控制率进行了改造,设计了动态面自抗扰控制器。利用不同的控制方法对包含已知扰动的系统模型和加入未知扰动的系统模型进行控制研究,通过仿真比较了几种控制方法的抗干扰能力,验证了所设计的自抗扰控制器对于扰动具有很好的抑制效果。在实验方面,本文根据双轮自平衡机器人的功能需求完成了机械系统设计、控制系统的硬件电路设计和上下位机的软件设计。下位机控制系统硬件电路以STM32F103ZE为核心控制器,辅助功能模块包括:电源模块、姿态检测模块、Wi-Fi模块、显示模块、电机驱动模块等。主控制器控制协调接收各传感器模块传来的数据,对数据进行处理和运算,将控制信号输出给直流电机驱动模块。上位机监控软件采用VS2013开发,采用Wi-Fi实现上下位机数据的传输,从而对实验数据进行记录分析。以上工作为今后进一步深入扩展研究双轮自平衡机器人奠定了硬件和理论基础。(本文来源于《大连海事大学》期刊2018-01-01）
王振运[5]（2016）在《基于RT-Thread和STM32的双轮自平衡机器人的设计与实现》一文中研究指出随着计算机技术和信息技术的高速发展,嵌入式实时操作系统的开发及其应用已经成为当今热门技术之一。嵌入式操作系统是以应用为中心,软硬件可剪裁的,适用于对可靠性、功能、体积、成本、功耗等综合性严格要求的专用计算机系统,具有软件代码小、高度自动化、响应快速等特点,已经广泛应用于通信、军事、航空、航天等高尖端技术及实时性和多任务要求比较高的领域中。本文对基于RT-Thread和STM32的双轮自平衡小车进行了研究:分析了RT-Thread的整体架构和特性,研究了其任务之间的通信方式,并实现对硬件设备的驱动;设计并制作基于STM32控制器的嵌入式平衡小车硬件平台,包括主控制板、电源、电机驱动、姿态传感器和无线控制等硬件模块,并将RT-Thread移植到该平台上,设计了对各个硬件模块的驱动程序和系统整体应用任务;最后设计了机器人的PID算法,并对其参数进行调试和整定,实现了两轮平衡机器人的平稳直立和行走。基于RT-Thread实时操作系统和STM32的双轮自平衡小车实验结果表明:实时操作系统RT-Thread具有良好的实时性,能长时间稳定运行;MPU5060 DMP姿态解算算法具有良好的动态特性,为小车的平稳运行提供了高精度的姿态信息。本文完成了对RT-Thread操作系统在两轮平衡小车系统上的应用研究,系统运行良好,具有较高的稳定度和实时响应能力,对RT-Thread操作系统在嵌入式控制领域有一定的指导作用。(本文来源于《中北大学》期刊2016-05-29）
张建[6]（2016）在《双轮自平衡移动机器人的设计与研究》一文中研究指出双轮自平衡移动机器人是轮式机器人的重要分支,它有转向半径小、调速效果好、操作简单、节能环保等优点。可作为平常的代步工具,既可以减少污染又可以缓解交通压力,成为当前的热门研究课题。双轮自平衡移动机器人的关键技术在于控制车体保持动态平衡,本文主要研究双轮自平衡移动机器人的自平衡控制,旨在设计一种可靠的自平衡控制系统。本文重点对如下方面进行了研究：1、设计了该车自平衡控制系统的重要部分硬件电路,包括姿态信号检测模块、电机驱动器的主电路驱动模块等。并通过对有刷直流电机加入编码器形成了闭环控制系统,从而有效的加强了平衡车的载人稳定性；2、姿态检测滤波算法的设计。基于Kalman滤波器和互补滤波器设计了多传感器信号融合滤波算法,以达到抑制传感信号的温度漂移现象和增强其抗干扰的能力；3、自平衡PID控制算法研究。包括直立PD控制、速度PI控制和转向PD控制；4、车体的部分机械结构设计。包括转向杆机械结构设计,车体机械尺寸及CAD图纸绘制；5、安全运行算法优化：踏板开关闭合报警、车体倾角大于40度停止输出PWM和转向零点计算消除偏差；6、制作并调试双轮自平衡移动机器人,对直立PD控制进行参数整定,分析并验证其平衡控制的可行性。(本文来源于《安徽大学》期刊2016-05-01）
杨高[7]（2015）在《一种双轮自平衡机器人控制系统设计与研究》一文中研究指出双轮自平衡机器人是移动机器人研究领域的一个重要分支,涉及的领域和学科包括机械、电子、传感、自动控制以及信号处理等。双轮自平衡机器人的平衡原理类似于倒立摆,具有非线性、强耦合等特性。它的结构特点是双轮共轴,左右平行布置,利用加速度计与陀螺仪对前后倾斜角度和角速度进行检测,同时利用测速元件对机器人行驶速度进行检测,并将信息输出到微处理器,通过平衡控制算法得到系统控制量,完成对双轮自平衡机器人行走姿态的改变。自从第一台平衡机器人Segway上市以后,就备受各界关注,但市场价格昂贵,而且应用领域相对有限,仅作为代步工具使用。当用于野外复杂环境探测、温度检测等一系列数据采集的场合时,如果平衡机器人失去平衡,将不能实现自恢复平衡,无法继续完成既定任务。而且,平衡机器人为了保持平衡就必须一直处于工作状态,这样电池电量将很快耗尽,失去了续航能力,不能用于间歇性工作场合。因此,在完善平衡机器人功能时降低系统成本、能耗,使平衡机器人可以自恢复平衡,实现远程控制,能够用于间歇性工作场合成为了本文重点研究的课题,也是本文的技术创新点。为此,本文提出了一种双轮自平衡机器人控制方案,旨在扩展其应用领域、降低能耗、成本、实现远程控制、可自恢复平衡等。本文完成的具体工作主要表现在以下几个方面:⑴对双轮自平衡机器人力学模型进行分析和推导,建立相应的数学方程式,并完成机器人的结构设计;⑵完成平衡机器人的硬件电路设计,选用STM32作为控制系统主控芯片,姿态传感器MPU6050用来检测机器人的姿态,蓝牙模块用作无线通信单元;⑶完成平衡机器人系统软件设计,姿态传感器数据采集及处理方法,分别介绍了互补滤波和卡尔曼滤波两种常用的数据融合滤波算法,并通过MATLAB数据拟合对两种滤波算法进行了比较;⑷根据双轮自平衡机器人系统的数学模型和非线性等特点,设计出适合控制自平衡机器人系统的模糊PD控制器,用来整定平衡控制算法中的参数;⑸利用C++编写了远程控制客户端软件,通过蓝牙与机器人进行通信,实现远程客户端对机器人的运行姿态的改变,机器人系统将运行参数传送到客户端界面显示。实验结果表明,平衡机器人运行平稳,客户端与机器人系统通信正常,建立连接时间为3秒钟,指令传输速率9600bps,远程控制距离达15米。客户端可以控制机器人行走姿态的改变,并且可以实现自动恢复平衡,恢复平衡时间在3到4秒钟,可用于间歇性工作场合,降低系统功耗,达到了设计目的。(本文来源于《深圳大学》期刊2015-04-25）
任航[8]（2014）在《双轮自平衡机器人研究》一文中研究指出双轮自平衡机器人是一种具有模块化系统、稳定性较强、有很大拓展空间的新型机器人产品,在很多行业都有很大的市场前景,同时具有一定的科学研究价值。文章以双轮自平衡机器人国内外的研究现状为研究基点,探讨目前领域内双轮自平衡机器人仍存在的一些问题,进一步研究对未来双轮自平衡机器人发展的展望,以期我国双轮自平衡机器人事业可以更好地发展。(本文来源于《信息通信》期刊2014年10期）
马传翔,杨名利[9]（2011）在《双轮自平衡机器人的滑模变结构控制研究》一文中研究指出本文以双轮自平衡机器人为研究对象,根据经典牛顿力学建立了数学模型,针对传统极点配制方法无法克服机器人运动过程中干扰大、参数变化的问题设计了一种滑模变结构控制算法,并做出了相应的控制和仿真,有效的解决了机器人的平衡控制问题。仿真实验分析表明,滑模变结构控制算法使系统的跟踪速度更快、稳定性更高,较有较高的实际应用价值。(本文来源于《微计算机信息》期刊2011年01期）
周毅漳[10]（2010）在《基于自抗扰控制的双轮自平衡机器人》一文中研究指出双轮自平衡机器人是一个高度不稳定的轮式移动机器人,具有不稳定、多变量、强耦合、非线性、参数不确定性等特性,具有很强的理论研究价值和广泛的市场应用前景。自抗扰控制(Active Disturbance Rejection Control, ADRC)是一种发扬了PID控制的精髓,同时借助于现代控制论中观测器概念,构造出一种算法简单、适应性广、能自动补偿控制系统内外扰动的新型控制方法。它不依赖于控制对象模型,具有较强的适应性、鲁棒性和可操作性,广泛应用于工业控制领域。本研究将ADRC引入到双轮自平衡机器人中,通过已建立机器人模型,得到基于ADRC的机器人控制算法,并利用仿真和试验,验证算法的有效性。论文具体描述如下:1)对已建立双轮自平衡机器人实体进行了运动学和动力学分析,建立系统的数学模型,得到了相应的状态空间方程。2)对已得到的系统空间状态模型,进行可控性分析,根据极点配置设计了反馈控制系统;依据是否对系统变量分别进行解耦控制,设计了单ADRC控制器和双ADRC控制器两种控制系统;建立了相应的simulink模型,进行了干扰和设定值变化等各种仿真,对比仿真效果。结果表明:对系统进行解耦控制的双ADRC控制器明显优于其它的两种控制器。3)设计了以mega16为核心的控制系统硬件电路,并编写了相应的软件,实现了传感器信号采集与处理、电机驱动、控制算法等功能。(本文来源于《福建农林大学》期刊2010-04-01）
双轮自平衡机器人论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
仿人机器人是机器人领域中的一个热门的研究方向。解决仿人机器人的前进问题是仿人机器人领域中的一个重要课题。轮式机器人具有机动性高,并且在狭小空间内灵活的运动的能力。因此轮式机器人是解决仿人机器人前进问题的一个很好的解决方案。双轮自平衡机器人是一个非线性的欠驱动系统,如何实现对双轮自平衡机器人的轨迹跟踪控制一直以来都是该研究方向的重点和难点。本文主要以双轮自平衡机器人作为研究对象,设计双轮自平衡机器人实验样机,研究双轮自平衡机器人的轨迹跟踪控制。实验平台是实验研究的基础,其搭建是否合理,直接影响了后期所设计的控制方法能否很好的执行。本文分别从机械系统和硬件系统两方面阐述了双轮自平衡机器人的设计过程。机器人采用双轮中心共线布置,整体结构设计较为紧凑,有利于后续模型构建。硬件控制系统中,选择微控制器和传感器等关键元件,并设计了硬件系统部分控制电路。采用牛顿欧拉方法建立了双轮自平衡机器人动力学模型,并运用最小二乘参数辨识方法获取相关动力学参数。最后,完成带约束的轨迹规划,为后续的控制仿真与实验提供合理的期望轨迹。由于所建立的动力学模型存在耦合,故将双轮自平衡机器人解耦为前行系统和转向系统,分别设计控制器。双轮自平衡机器人需要快速准确地跟踪期望速度或位置指令,由于滑模控制具有较强的鲁棒性,前向系统分别采用基于LQR的滑模控制和终端滑模控制进行设计。转向系统因本身为线性定常系统,故采用模型预测控制设计控制器。根据控制器的理论推导,在MATLAB中完成仿真。首先,分析LQR滑模控制器和终端滑模控制器对前向速度的跟踪能力。其次,分析模型预测控制器对转向速度的跟踪能力,最后跟踪规划的期望轨迹,分析所设计的控制器是否合理。在实验平台上,分别进行前向速度跟踪实验、转向速度跟踪实验和所规划期望轨迹的轨迹跟踪实验,验证设计的控制器能否到达预期控制的效果。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
双轮自平衡机器人论文参考文献
[1].姜文涛,张博强,朱正安,刘万军.基于设备体感控制的双轮自平衡搏击机器人[J].传感器与微系统.2019
[2].陶言侃.双轮自平衡机器人设计及轨迹跟踪控制研究[D].哈尔滨工业大学.2019
[3].范淇元,覃羡烘,李洪毅.基于STM32的双轮平衡机器人的控制系统设计[J].自动化与仪表.2018
[4].王超.双轮自平衡机器人运动抗扰控制研究[D].大连海事大学.2018
[5].王振运.基于RT-Thread和STM32的双轮自平衡机器人的设计与实现[D].中北大学.2016
[6].张建.双轮自平衡移动机器人的设计与研究[D].安徽大学.2016
[7].杨高.一种双轮自平衡机器人控制系统设计与研究[D].深圳大学.2015
[8].任航.双轮自平衡机器人研究[J].信息通信.2014
[9].马传翔,杨名利.双轮自平衡机器人的滑模变结构控制研究[J].微计算机信息.2011
[10].周毅漳.基于自抗扰控制的双轮自平衡机器人[D].福建农林大学.2010