基于Arduino的自平衡電動車的設(shè)計

1.9萬字 45頁 原創(chuàng)作品，通過查重系統(tǒng)


摘 要
自平衡電動車是一種電力驅(qū)動、具有自我平衡能力的交通工具。使用者把腳分別放在輪子兩側(cè)的折疊式踏板上以后，通過控制重心，從而控制車體的加速與減速。身體向前傾斜是加速，向后傾斜是減速，向左和向右傾斜身體是轉(zhuǎn)彎。自平衡電動車是新一代的節(jié)能、環(huán)保、便攜的代步工具，短途代步非常方便，在環(huán)境污染日益嚴(yán)重的背景下，自平衡電動車作為一種新型環(huán)保的代步工具，可以有效地緩解資源消耗和空氣污染，逐漸成為都市交通中的一種時尚代步工具。自平衡電動車又叫體感車、智能平衡車、自平衡電動車，其運作原理主要是建立在一種被稱為“動態(tài)穩(wěn)定”（Dynamic Stabilization）的基本原理上，利用車體內(nèi)部的陀螺儀和加速度傳感器，來檢測車體姿態(tài)的變化，并利用伺服控制系統(tǒng)，精確地驅(qū)動電機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，以保持系統(tǒng)的平衡。
本文提出了一種兩輪自平衡小車的設(shè)計方案，采用陀螺儀ENC-03以及MEMS加速度傳感器MMA7361構(gòu)成小車姿態(tài)檢測裝置，使用卡爾曼濾波完成陀螺儀數(shù)據(jù)與加速度計數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)融合。系統(tǒng)選用Arduino開源硬件平臺為控制核心，完成了傳感器信號的處理，濾波算法的實現(xiàn)及車身控制，人機(jī)交互等。整個系統(tǒng)設(shè)計完成后，各個模塊能夠正常并協(xié)調(diào)工作，小車可以在無人干預(yù)條件下實現(xiàn)自主平衡。同時在引入適量干擾情況下小車能夠自主調(diào)整并迅速恢復(fù)穩(wěn)定狀態(tài)。小車還可以實現(xiàn)前進(jìn)等基本動作。


關(guān)鍵字：自平衡 陀螺儀 加速度傳感器 動態(tài)穩(wěn)定 Arduino