一种基于无线控制的微型两轮自平衡机器人制造技术

一种基于无线控制的微型两轮自平衡机器人，涉及一种两轮机器人自平衡技术，为了解决现有的两轮机器人结构复杂、自身体积大的问题。本实用新型专利技术所述的两个微型电机分别设置在车身的两侧，分别用于驱动两个轮子工作；车身内嵌有电路板，惯性测量单元、无线接收单元、控制单元和两个驱动单元均设置在该电路板上；两个驱动单元分别用于驱动两个微型电机工作；无线接收单元用于接收遥控指令；惯性测量单元用于采集车身的前后倾角值；控制单元用于根据车身前后倾角值以及遥控指令向两个驱动单元分别发出控制指令，以完成对车身前后倾角的修正。有益效果为结构简单合理，易于操作，自身体积小且重量轻。

A miniature two wheeled self balancing robot based on wireless control

A micro two-wheeled self-balancing robot based on wireless control relates to a two-wheeled robot self-balancing technology, which solves the problems of complex structure and large volume of the existing two-wheeled robot. The two micro-motors of the utility model are respectively arranged on the two sides of the car body for driving two wheels; the car body is embedded with a circuit board, and the inertial measurement unit, the wireless receiving unit, the control unit and the two driving units are all arranged on the circuit board; the two driving units are used to drive two micro-motors respectively; The control unit is used to issue control instructions to the two driving units according to the body tilt and remote control instructions to complete the body tilt correction. The utility model has the advantages of simple and reasonable structure, easy operation, small volume and light weight.

【技术实现步骤摘要】
一种基于无线控制的微型两轮自平衡机器人
本技术涉及一种两轮机器人自平衡技术。
技术介绍
两轮自平衡小车是一个高度不稳定两轮机器人，是一种多变量、非线性、强耦合的系统，是检验各种控制方法的典型装置。同时由于它具有体积小、运动灵活、零转弯半径等特点，将会在军用和民用领域有着广泛的应用前景。因为它既有理论研究意义又有实用价值，所以两轮自平衡小车的研究在最近十年引起了大量机器人技术实验室的广泛关注。自平衡电动车自动平衡运作原理主要是建立在一种被称为“动态稳定”的基本原理上，也就是车辆本身的自动平衡能力。以内置的精密固态陀螺仪来判断车身所处的姿势状态，透过精密且高速的中央微处理器计算出适当的指令后，驱动马达来做到平衡的效果。然而，现在两轮自平衡小车在娱乐方面基本没有发展，并且成品体积大而笨重，成本高而不普及。
技术实现思路
本技术的目的是为了解决现有的两轮机器人结构复杂、自身体积大的问题，提出了一种基于无线控制的微型两轮自平衡机器人。本技术所述的一种基于无线控制的微型两轮自平衡机器人，包括车身、惯性测量单元、无线接收单元、控制单元、两个驱动单元、两个轮子和两个微型电机；两个微型电机分别设置在车身的两侧，分别用于驱动两个轮子工作；车身内嵌有电路板，惯性测量单元、无线接收单元、控制单元和两个驱动单元均设置在该电路板上；所述两个驱动单元分别用于驱动两个微型电机工作；所述无线接收单元用于接收遥控指令；所述惯性测量单元用于采集车身的前后倾角值；所述控制单元用于根据车身前后倾角值以及遥控指令向两个驱动单元分别发出控制指令，以完成对车身前后倾角的修正。本技术所述的一种基于无线控制的微型两轮自平衡机器人首先与通过无线模块做成的遥控器确立无线通讯方式，待两轮自平衡机器人自动校准和解锁后遥控器发送相关的遥控指令，无线信号通过无线接收单元传输至控制单元，控制单元运行启动程序，并通过惯性测量单元采集车身的前后倾角值并进行修正后，控制单元将遥控指令换算成PEM波的占空比，并输出至两个驱动单元，两个驱动单元通过PID算法分别驱动两个微型电机的转子进行转动，使得遥控指令得到执行。本技术的有益效果是提供了一种结构简单合理，易于操作，自身体积小且重量轻的微型两轮自平衡机器人，从而弥补了市场上微型两轮自平衡机器人缺口，有利于市场推广。附图说明图1为具体实施方式一所述的一种基于无线控制的微型两轮自平衡机器人的结构示意图；图2为具体实施方式二中控制单元的电路图；图3为具体实施方式三中无线接收单元的电路图；图4为具体实施方式四中驱动单元的电路图；图5为具体实施方式为中惯性测量单元的电路图。具体实施方式具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述的一种基于无线控制的微型两轮自平衡机器人，包括车身1、惯性测量单元2、无线接收单元3、控制单元4、两个驱动单元6、两个轮子5和两个微型电机；两个微型电机分别设置在车身1的两侧，分别用于驱动两个轮子5工作；车身1内嵌有电路板，惯性测量单元2、无线接收单元3、控制单元4和两个驱动单元6均设置在该电路板上；所述两个驱动单元6分别用于驱动两个微型电机工作；所述无线接收单元3用于接收遥控指令；所述惯性测量单元2用于采集车身1的前后倾角值；所述控制单元4用于根据车身1前后倾角值以及遥控指令向两个驱动单元6分别发出控制指令，以完成对车身1前后倾角的修正。在本实施方式中，两轮自平衡机器人首先与通过无线模块做成的遥控器确立无线通讯方式，待两轮自平衡机器人自动校准和解锁后遥控器发送相关的遥控指令，无线信号通过无线接收单元3传输至控制单元4，控制单元4运行启动程序，并通过惯性测量单元2采集车身的前后倾角值并进行修正后，控制单元4将遥控指令换算成PEM波的占空比，并输出至两个驱动单元6，两个驱动单元6通过PID算法分别驱动两个微型电机的转子进行转动，使得遥控指令得到执行，既而两轮自平衡机器人实现前进功能、后退功能、拐弯功能。具体实施方式二：结合图2说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一所述的一种基于无线控制的微型两轮自平衡机器人进一步限定，在本实施方式中，所述控制单元4包括48脚单片机U1、晶振J1、电阻R19、电阻R20、电容C16和一号电源；所述48脚单片机U1的型号为STM32F103C8T6；48脚单片机U1的一号引脚、二十四号引脚、三十六号引脚以及四十八号引脚均与一号电源的供电输出端相连；48脚单片机U1的二十三号引脚、三十五号引脚以及四十七号引脚均接地；48脚单片机U1的七号引脚同时与电阻R19的一端以及电容C16的一端相连，电阻R19的另一端与一号电源的供电输出端相连，电容C16的另一端接地；48脚单片机U1的四十四号引脚与电阻R19的一端相连，电阻R19的另一端接地；48脚单片机U1的五号引脚与晶振J1的一号引脚相连，晶振J1的二号引脚与48脚单片机U1的六号引脚相连，晶振Y1的三号引脚接地。在本实施方式中，一号电源的供电电压为3.3V；晶振J1为8MHz晶振；电阻R19的阻值为10KΩ、电阻R20的阻值为10KΩ；电容C16的电容值为0.1μF.具体实施方式三：结合图3说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一所述的一种基于无线控制的微型两轮自平衡机器人进一步限定，在本实施方式中，所述无线接收单元3包括二十脚单片机U2、六脚单片机U7、四脚单片机U8、天线Y2、电阻R22、电阻R23、电阻R24、电容C17、电容C24和二号电源；所述二十脚单片机U2的型号为nRF24L01；六脚单片机U7的型号为2450BM14A0002；四脚单片机U8的型号为2450BP14D0100；天线Y2的型号为2450AT18B100；四脚单片机U8的一号引脚和三号引脚同时接地；四脚单片机U8的二号引脚与天线Y2的信号接收端相连；四脚单片机U8的四号引脚与六脚单片机U7的一号引脚相连；六脚单片机U7的二号引脚和六号引脚同时接地；六脚单片机U7的三号引脚与二十脚单片机U2的十三号引脚相连；六脚单片机U7的四号引脚与二十脚单片机U2的十二号引脚相连；六脚单片机U7的五号引脚同时与二十脚单片机U2的十一号引脚以及电容C24的一端相连，电容C24的另一端接地；二十脚单片机U2的七号引脚、十五号引脚以及十八号引脚均与二号电源的供电端相连；二十脚单片机U2的八号引脚、十七号引脚以及二十号引脚均接地；二十脚单片机U2的六号引脚与电阻R23的一端相连，电阻R23的另一端为中断输出端；二十脚单片机U2的九号引脚与电阻R24的一端相连，电阻R24的另一端与二十脚单片机U2的十号引脚相连；二十脚单片机U2的十六号引脚与电阻R22的一端相连，电阻R22的另一端接地；二十脚单片机U2的十九号引脚与电容C17的一端相连，电容C17的另一端接地；二十脚单片机U2的一号引脚与控制单元4中48脚单片机U1的四十三号引脚相连；二十脚单片机U2的二号引脚与控制单元4中48脚单片机U1的四十五号引脚相连；二十脚单片机U2的三号引脚与控制单元4中48脚单片机U1的二十六号引脚相连；二十脚单片机U2的四号引脚与控制单元4中48脚单片机U1的二十八号引脚相连；二十脚单片机U2的五号引脚与控制单元4中48脚单片机U1的二十七号引脚相连。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于无线控制的微型两轮自平衡机器人，其特征在于，包括车身(1)、惯性测量单元(2)、无线接收单元(3)、控制单元(4)、两个驱动单元(6)、两个轮子(5)和两个微型电机；两个微型电机分别设置在车身(1)的两侧，分别用于驱动两个轮子(5)工作；车身(1)内嵌有电路板，惯性测量单元(2)、无线接收单元(3)、控制单元(4)和两个驱动单元(6)均设置在该电路板上；所述两个驱动单元(6)分别用于驱动两个微型电机工作；所述无线接收单元(3)用于接收遥控指令；所述惯性测量单元(2)用于采集车身(1)的前后倾角值；所述控制单元(4)用于根据车身(1)前后倾角值以及遥控指令向两个驱动单元(6)分别发出控制指令，以完成对车身(1)前后倾角的修正。

【技术特征摘要】
1.一种基于无线控制的微型两轮自平衡机器人，其特征在于，包括车身(1)、惯性测量单元(2)、无线接收单元(3)、控制单元(4)、两个驱动单元(6)、两个轮子(5)和两个微型电机；两个微型电机分别设置在车身(1)的两侧，分别用于驱动两个轮子(5)工作；车身(1)内嵌有电路板，惯性测量单元(2)、无线接收单元(3)、控制单元(4)和两个驱动单元(6)均设置在该电路板上；所述两个驱动单元(6)分别用于驱动两个微型电机工作；所述无线接收单元(3)用于接收遥控指令；所述惯性测量单元(2)用于采集车身(1)的前后倾角值；所述控制单元(4)用于根据车身(1)前后倾角值以及遥控指令向两个驱动单元(6)分别发出控制指令，以完成对车身(1)前后倾角的修正。2.根据权利要求1所述的一种基于无线控制的微型两轮自平衡机器人，其特征在于，所述控制单元(4)包括48脚单片机U1、晶振J1、电阻R19、电阻R20、电容C16和一号电源；所述48脚单片机U1的型号为STM32F103C8T6；48脚单片机U1的一号引脚、二十四号引脚、三十六号引脚以及四十八号引脚均与一号电源的供电输出端相连；48脚单片机U1的二十三号引脚、三十五号引脚以及四十七号引脚均接地；48脚单片机U1的七号引脚同时与电阻R19的一端以及电容C16的一端相连，电阻R19的另一端与一号电源的供电输出端相连，电容C16的另一端接地；48脚单片机U1的四十四号引脚与电阻R19的一端相连，电阻R19的另一端接地；48脚单片机U1的五号引脚与晶振J1的一号引脚相连，晶振J1的二号引脚与48脚单片机U1的六号引脚相连，晶振Y1的三号引脚接地。3.根据权利要求2所述的一种基于无线控制的微型两轮自平衡机器人，其特征在于，所述无线接收单元(3)包括二十脚单片机U2、六脚单片机U7、四脚单片机U8、天线Y2、电阻R22、电阻R23、电阻R24、电容C17、电容C24和二号电源；所述二十脚单片机U2的型号为nRF24L01；六脚单片机U7的型号为2450BM14A0002；四脚单片机U8的型号为2450BP14D0100；天线Y2的型号为2450AT18B100；四脚单片机U8的一号引脚和三号引脚同时接地；四脚单片机U8的二号引脚与天线Y2的信号接收端相连；四脚单片机U8的四号引脚与六脚单片机U7的一号引脚相连；六脚单片机U7的二号引脚和六号引脚同时接地；六脚单片机U7的三号引脚与二十脚单片机U2的十三号引脚相连；六脚单片机U7的四号引脚与二十脚单片机U2的十二号引脚相连；六脚单片机U7的五号引脚同时与二十脚单片机U2的十一号引脚以及电容C24的一端相连，电容C24的另一端接地；二十脚单片机U2的七号引脚、十五号引脚以及十八号引脚均与二号电源的供电端相连；二十脚单片机U2的八号引脚、十七号引脚以及二十号引脚均接地；二十脚单片机U2的六号引脚与电阻R23的一端相连，电阻R23的另一端为中断输出端；二十脚单片机U2的九号引脚与电阻R24的一端相连，电阻R24的另一端与二十脚单片机U2的十号引脚相连；二十脚单片机U2的十六号引脚与电阻R22的一端相连，电阻R22的另一端接地；二十脚单片机U2的十九号引脚与电容C17的一端相连，电容C17...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾衍明，杨宝庆，许鑫颖，肖大鹏，马杰，
申请(专利权)人：哈尔滨工大航博科技有限公司，
类型：新型
国别省市：黑龙江,23