基于視頻導航直立競速倒立擺的設計與實現(xiàn).pdf

1、直立競速的倒立擺即兩輪自平衡移動機器人，它屬于輪式移動機器人的范疇，具有結(jié)構(gòu)簡單，運動靈活、功耗小、調(diào)速性能好、能夠適應不同工作環(huán)境，尤其是在狹窄空間內(nèi)運動等特點，這些特點使其在軍事和民用上有著廣泛的應用前景。本文是以飛思卡爾智能車競賽為背景，利用飛思卡爾公司的MK60N512VLQ100芯片作為主控芯片而研發(fā)的基于視頻導航的直立競速倒立擺系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有自主站立、自動識別路徑的特點。
　　首先，本文在詳細查閱了中外相關(guān)文獻的基礎

2、上，綜合敘述了兩輪自平衡機器人的發(fā)展現(xiàn)狀和研究趨勢，然后對倒立擺系統(tǒng)能夠進行直立行走進行任務分解，分析了整個系統(tǒng)的工作原理，并基于此提出了總體方案設計與各個子模塊的硬件電路設計。
　　其次，在姿態(tài)檢測中，對陀螺儀和加速度計輸出信號進行了數(shù)據(jù)融合即Kalman濾波，補償陀螺儀的積分、溫漂誤差與加速度計的動態(tài)誤差，從而得到了一個更優(yōu)的車體傾角近似值。
　　再次，結(jié)合黑色圖像數(shù)據(jù)的特點，對從攝像頭采集回來灰度值圖像數(shù)據(jù)進行平滑濾波

3、，然后通過區(qū)域分割動態(tài)閩值對圖像進行了二值化處理，并對二值化之后的圖像再次進行濾波得到了噪點較少的圖像數(shù)據(jù)。之后基于處理好的圖像進行路徑邊緣提取，得到路況的角度和曲率信息，為系統(tǒng)的正常運行提供了依據(jù)。
　　最后，通過分析傳統(tǒng)PID與模糊控制的優(yōu)缺點，得出模糊PID的控制策略。同時由于系統(tǒng)中直立控制、速度控制、轉(zhuǎn)向控制具有耦合的性質(zhì)，通過采用優(yōu)先級控制，分別使用三個模糊控制器對傾角、轉(zhuǎn)向和速度分別進行控制，并通過參數(shù)調(diào)整，使車體高速