基于双飞轮陀螺效应的两轮自平衡机器人的研制.pdf

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1、第28卷第6期2015年11月机电产品开发与剀新DevelopⅢent＆In∞va6∞ofM∽himry＆Elec试calProductsVOI．28．NO．6NOv．．2015文章编号：1002—6673(2015)06-014—04基于双飞轮陀螺效应的两轮自平衡机器人的研制李勇1．2

2、3，耿建平1，林群煦2一，张弓2一，王卫军2·3(1．桂林电子科技大学，广西桂林541000；2．广州中国科学院先进技术研究所，广东广州511400；3．深圳先进技术研究院，广东深圳518055)摘要：鉴于现今已有的平衡技术的不足，论文

3、以飞陀螺效应为理论基础，介绍了两轮自平衡机器人的研制。首先搭建了单飞轮自平衡装置实验平台。基于矢量动力学建立单飞轮自平衡系统的动力学模型：基于PD控制理论推导单飞轮自平衡系统的控制方程组：最后以单飞轮自平衡实验为基础，研制双飞轮陀螺效应的自平衡机器人。以sTM32单片机为系统控制核心。以安卓智能手机为遥控平台。以HC一06为车栽蓝牙模块，设计两轮自平衡遥控机器人。实验结果表明该机器人具有在一定运动速递时仍具有良好的平衡性能和抵抗外部强烈冲击的特．最。关键词：飞轮陀螺效应；两轮机器人；运动；撞击；自平衡中图分类号：’I说文

4、献标识码：Adoi：10．3969，i．issn．1002—6673．2015．06．005TheDevelopmeIltofTwo—wheeledAutomaticBalaIlceRobotBa∞d蚰廿leGym呻船比toftheDoublenywheds￡，yo吲’2’3，GEⅣ胁一只，lgl，￡，ⅣQ吼一x以删ⅣGGo存”，删ⅣGⅣei一胁2'3(1．Gumumvers时ofElectronicTechnolo鼢GuilinGuan舜541000，China；2．Gu狮gzllouImdtuteofAdvanced

5、Technolog)r，ChmeseAcadenlyofsciences，Guall铲houGuaIl—ong511400，chiIla；3．shenzhenInsdcutesofAdvaIlcedTechnolog)r，shenzhenGuall鲥og518055，Chim)Ah缸锄ct：In、，iewof山ede6ciencyoftllecurrente】dsdngbalallcetechmque，t}lispaperintroducesdle七、^，o—wheeledself—balallcillgrobotb舔e

6、dontlletIleoryofgym—e舔ct．Firstset叩血eexperimentalphdbⅡn南rtIlesolo—wheeledself_baIancingde、，ice，basedontlleVectordyn锄icdledyTlamjcrnoddoftllebalance哪temisestablished，b越edonthePIDcon廿oltlleconⅡDlequadonsoft11ebalancesystemisde一由ed；Fin越b越edon血esolo—wheeledself-balanc

7、inge冲e血lenb，deVelopthet、)lro—wheeledselflbalanc岖robot．DeSi印dlet、)l，o—wheekdsdf-bahncmgrobot诵凼STM32船thecoreofcon廿ol，诵t}lAndroidsIlla却honesasremoteconnDlpla怕肌，usmgHC—06船凼eon—boardbluetoodlmodllle．Thee)叩eriIIlentalreslll惦showthattherobotperfbmmcegoodbalallcewhenitm1

8、1Smddlecharacterisdcsofdler髓is锄cetoe】【temaliⅡlpact．Ke了words：gyro—e丑圣ct；two—whededrobot；movemen殍；comsion；self-balanceO引言轮式移动机器人具有成本低、结构和控制简单、能量利用率高等特点而得到广泛重视【1】。其中两轮(前、后排布的)机器人主体狭长、动作灵活，适合在狭窄路径高速运行；并能适应复杂路况，特别是在地势起伏波动较大的路况下行驶田。可望应用于山区、荒野、偏远地区、受灾地区的物质运送，以及军事侦查等领域，因

9、此其研究在世界范围内引起了许多研究者的兴趣。修稿日期：2015—08—25基金项目：国家自然科学基金(51307170)作者简介：李勇(1987一)，男，桂林电子科技大学，研究生。主要从事电路板设计，机器人动力学建模。14采用基于飞轮陀螺效应的自平衡技术还有望解决抗撞击能力弱、运行速度较低等问题。本文从理论基础，动力