基于視頻導(dǎo)航直立競(jìng)速倒立擺的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、直立競(jìng)速的倒立擺即兩輪自平衡移動(dòng)機(jī)器人，它屬于輪式移動(dòng)機(jī)器人的范疇，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)動(dòng)靈活、功耗小、調(diào)速性能好、能夠適應(yīng)不同工作環(huán)境，尤其是在狹窄空間內(nèi)運(yùn)動(dòng)等特點(diǎn)，這些特點(diǎn)使其在軍事和民用上有著廣泛的應(yīng)用前景。本文是以飛思卡爾智能車競(jìng)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(dǎo)航的直立競(jìng)速倒立擺系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有自主站立、自動(dòng)識(shí)別路徑的特點(diǎn)。
　　首先，本文在詳細(xì)查閱了中外相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)

2、上，綜合敘述了兩輪自平衡機(jī)器人的發(fā)展現(xiàn)狀和研究趨勢(shì)，然后對(duì)倒立擺系統(tǒng)能夠進(jìn)行直立行走進(jìn)行任務(wù)分解，分析了整個(gè)系統(tǒng)的工作原理，并基于此提出了總體方案設(shè)計(jì)與各個(gè)子模塊的硬件電路設(shè)計(jì)。
　　其次，在姿態(tài)檢測(cè)中，對(duì)陀螺儀和加速度計(jì)輸出信號(hào)進(jìn)行了數(shù)據(jù)融合即Kalman濾波，補(bǔ)償陀螺儀的積分、溫漂誤差與加速度計(jì)的動(dòng)態(tài)誤差，從而得到了一個(gè)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(diǎn)，對(duì)從攝像頭采集回來灰度值圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑濾波

3、，然后通過區(qū)域分割動(dòng)態(tài)閩值對(duì)圖像進(jìn)行了二值化處理，并對(duì)二值化之后的圖像再次進(jìn)行濾波得到了噪點(diǎn)較少的圖像數(shù)據(jù)。之后基于處理好的圖像進(jìn)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(yùn)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(diǎn)，得出模糊PID的控制策略。同時(shí)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(jí)控制，分別使用三個(gè)模糊控制器對(duì)傾角、轉(zhuǎn)向和速度分別進(jìn)行控制，并通過參數(shù)調(diào)整，使車體高速