兩輪自平衡尋線機(jī)器人的設(shè)計【獨家優(yōu)秀課程畢業(yè)設(shè)計含5張CAD圖紙+帶任務(wù)書+開題報告+外文翻譯】-jxsj55
兩輪自平衡尋線機(jī)器人的設(shè)計【含5張CAD圖紙】
摘要
兩輪自平衡尋線機(jī)器人作為一種本征不穩(wěn)定輪式移動機(jī)器人，具有多變量、非線性、強(qiáng)耦合和參數(shù)不確定等特點，這使得它成為驗證各種控制算法的理想平臺。與此同時，在運(yùn)動的時候靈活性是很好的，并且結(jié)構(gòu)也是不復(fù)雜的，可以在比較小的空間里面進(jìn)行工作，市場前景是很好的。兩個輪子的平衡機(jī)器人可以進(jìn)行很多比較復(fù)雜的運(yùn)動，還有工作，比多個輪子的機(jī)器人使用的范圍要廣泛的多，尤其是在工作環(huán)境的變化比較復(fù)雜，任務(wù)難度比較高的時候使用它。針對兩輪平衡機(jī)器人的研究，可以讓我們國家在這個領(lǐng)域里面的水平大大提高，還能讓這種機(jī)器人在我們的生產(chǎn)生活里面使用范圍更加廣闊。
由于機(jī)器人的結(jié)構(gòu)對于自平衡及運(yùn)動控制具有重要的影響，因此本文研制了一種質(zhì)量均布式兩輪自平衡尋線機(jī)器人，該機(jī)器人運(yùn)動靈活、抗干擾能力強(qiáng)。完成機(jī)器人機(jī)械部分總體方案的設(shè)計，對主要零部件進(jìn)行設(shè)計和確定。而后我們對機(jī)器人完成了硬件部分和軟件部分的設(shè)計。
對這種兩輪自平衡機(jī)器人在運(yùn)動時候的規(guī)律進(jìn)行分析，計算方式是PID,對機(jī)器人進(jìn)行控制，這樣一來機(jī)器人在運(yùn)動的時候也是平滑的，抵抗干擾的能力也大大的提高了。
關(guān)鍵詞 兩輪、自平衡；尋線機(jī)器人；機(jī)械；硬件；軟件
Abstract
The self-balancing robot hunt as an intrinsic instability wheeled mobile robot, multivariable, nonlinear, strong coupling and parameter uncertainty and other characteristics, which makes it ideal for various control algorithms verification platform. At the same time, when in motion Flexibility is very good, and the structure is not complex, which can work in a relatively small space, the market prospect is very good. Two-wheeled balancing robot can be a lot more complex movements, as well as working range than the plurality of wheeled robot used to be more widespread, especially in the use of changes in the work environment is more complex, more difficult task when high . Study of two balancing robot that can make our country at this level in the field which greatly improved, but also allows the robot production in which we live wider range.
Since the structure of the self-balancing robot and motion control it has an important impact on the quality of this paper developed a uniform style two-wheeled self balancing hunt robot which can move flexibly and anti-interference ability. Complete robot part of the overall design of the program, the main components for the design and determination. Then we completed the robot hardware and software design.
This two-wheeled self balancing robot in motion when the rule analysis, calculated by PID, the robot control, so that when the robot motion is smooth and the ability to resist interference is also greatly improved.
Keywords Two, self-balancing; hunt robot; machinery; hardware; software
目 錄
摘要 I
Abstract II
目 錄 III
1 緒論 1
1.1 本課題研究的背景 1
1.2 兩輪自平衡尋線機(jī)器人使用系統(tǒng)的種類 2
1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2
1.3.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 3
1.3.2 國外研究現(xiàn)狀 4
1.4 兩輪自平衡尋線機(jī)器人領(lǐng)域研究的關(guān)鍵問題 5
1.4.1 機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計及自平衡算法研究 5
1.4.2 機(jī)器人導(dǎo)航與運(yùn)動控制策略研究 6
1.4.3 機(jī)器人異常過程中定位控制策略研究 6
1.4.4 機(jī)器人能量優(yōu)化控制策略研究 6
1.5 本課題研究的內(nèi)容及研究路線 7
1.5.1 課題研究的內(nèi)容 7
1.5.2 課題研究的技術(shù)路線 7
2 機(jī)械部分的設(shè)計 8
2.1 兩輪自平衡尋線機(jī)器人的組成 8
2.2 兩輪自平衡尋線機(jī)器人的基本原理 8
2.3 主要零件的選擇、設(shè)計與確定 9
2.3.1 直流伺服電機(jī)的選擇與確定 9
2.3.2 齒輪的設(shè)計與確定 10
2.3.3 設(shè)計大齒輪連接軸 11
2.3.4 座架、上支架及左右固定架的設(shè)計與確定 13
2.3.5 軸承的選擇與確定 15
3 控制系統(tǒng)硬件部分設(shè)計 17
3.1 微控制器選型 17
3.2 驅(qū)動機(jī)構(gòu)控制電路設(shè)計 18
3.3 串口通訊電路設(shè)計 20
3.4 傳感器電路設(shè)計 20
3.5 PID調(diào)節(jié)電路 22
4 控制系統(tǒng)軟件部分設(shè)計 24
4.1 串口通訊定義 24
4.2 上位機(jī)軟件設(shè)計 24
4.3 下位機(jī)軟件設(shè)計 25
4.3 運(yùn)行程序設(shè)計 25
5 兩輪自平衡尋線機(jī)器人實驗研究 33
5.1 慣性傳感器誤差建模 33
5.2 卡爾曼濾波理論 33
5.3 數(shù)據(jù)融合實驗 33
5.4 實驗系統(tǒng)的建立 34
5.5 兩輪自平衡尋線機(jī)器人整體性能驗證實驗 34
5.5.1 自平衡實驗 34
5.5.2 抗干擾實驗 34
結(jié)論 36
致謝 37
參考文獻(xiàn) 38
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兩輪自平衡尋線機(jī)器人的設(shè)計設(shè)計說明書.doc
任務(wù)書.doc
外文原文.pdf
外文翻譯.doc
大齒輪連接軸A2.dwg
大齒輪零件圖A2.dwg
小齒輪零件圖A2.dwg
開題報告.doc
文件清單.txt
機(jī)器人裝配圖A0.dwg
電路原理圖A0.dwg
