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摘要:現(xiàn)在生活中人們常見的兩輪自平衡小車，可以讓人站上還保持平穩(wěn)，這原理與本次設(shè)計(jì)相同。我們生活中有很多兩輪直立，大學(xué)生的很多比賽中也有兩輪直立。這種現(xiàn)狀促使更多大學(xué)生和感興趣的人參與兩輪自平衡機(jī)器人的研究。 本次設(shè)計(jì)使用STM32103C8T6作為主控芯片，使用了陀螺儀傳感器ENC-03，加速度傳感器MMA7361共同完成對機(jī)器人傾斜程度的檢測，并利用卡爾曼濾波對兩種傳感器采集的值進(jìn)行角度融合，然后將角度信息加上PID算法加在電機(jī)的PWM波上，電機(jī)針對不同傾倒程度做出不同反應(yīng)。我們采用語音模塊對語音進(jìn)行編碼，利用STM32傳遞信息，進(jìn)一步完成簡單人機(jī)對話。STM32與舵機(jī)控制板通信，傳遞指令，通過不同時間不同占空比的PWM波讓各個舵機(jī)相互配合共同完成機(jī)器人舞蹈動作。用無線遙控控制播放不同歌曲，機(jī)器人根據(jù)識別到不同歌曲跳不同的舞蹈。 論文從兩輪自平衡機(jī)器人的功能上出發(fā)，講述了設(shè)計(jì)中的方法，技巧，在理論描述上可能出現(xiàn)的誤區(qū)等，最終達(dá)到兩輪自平衡機(jī)器人設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)。對研究兩輪自平衡的人有一定的參考價(jià)值。
關(guān)鍵詞：兩輪直立；STM32；PID；語音模塊；舵機(jī)控制
目錄 摘要 Abstract 1 緒論-1 1.1 課題研究背景與意義-1 1.2 本文主要研究內(nèi)容-1 2 自平衡機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案-2 2.1 自平衡機(jī)器人系統(tǒng)整體框圖-2 2.2 整個系統(tǒng)的可行性分析-2 3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)-4 3.1 機(jī)器人整體結(jié)構(gòu)搭建-4 3.2 處理器選擇-4 3.2.1處理器STM32介紹-4 3.2.2 處理器STM32接口簡介-4 3.2.3 處理器STM32狀態(tài)指示-5 3.2.4 STM32103C8T6的核心板原理圖-5 3.3 電機(jī)驅(qū)動模塊-6 3.4 穩(wěn)壓模塊設(shè)計(jì)-6 3.5傾倒角度測量傳感器-7 3.5.1傳感器ENC-03簡介與運(yùn)用-7 3.5.2傳感器MMA7361簡介與運(yùn)用-8 3.6 機(jī)器人手臂舵機(jī)控制器-9 3.7 語音模塊控制-9 3.8 無線傳輸模塊控制-10 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)-11 4.1 整體軟件設(shè)計(jì)-11 4.1.1 STM32的編程環(huán)境RVMDK-11 4.1.2 STM32軟件仿真-12 4.1.3 STM32程序下載-12 4.1.4 STM32硬件調(diào)試-12 4.1.5 設(shè)計(jì)中用到STM32的模塊-12 4.2 機(jī)器人直立軟件設(shè)計(jì)-13 4.2.1對相關(guān)傳感器值進(jìn)行采集處理-14 4.2.2卡爾曼濾波融合角度值軟件設(shè)計(jì)-14 4.2.3 PID算法運(yùn)用-14 4.3 機(jī)器人語音模塊的軟件設(shè)計(jì)-14 4.4 機(jī)器人舞蹈軟件設(shè)計(jì)-15 4.5 無線模塊軟件設(shè)計(jì)-16 5 系統(tǒng)調(diào)試與仿真-18 5.1 采用的調(diào)試方法-18 5.1.1 JLINK的在線調(diào)試-18 5.1.2 兩傳感器角度追隨調(diào)試-19 5.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果-20 結(jié)論-22 參 考 文 獻(xiàn)-23 附錄A 原理圖及PCB-24 附錄B 主程序-26 致 謝-29 |
