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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 智能車走蹺蹺板
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡(jiǎn)介：
- 采用MCU為小車的檢測(cè)和控制核心，由傾角傳感器探測(cè)當(dāng)前蹺蹺板的角度，并用數(shù)碼管實(shí)時(shí)顯示，同時(shí)將信號(hào)反饋給MCU，控制小車前后微移使蹺蹺板處于平衡狀態(tài)。 該小車具有智能化、人性化等特點(diǎn)。不僅可作為相關(guān)專業(yè)課程的教學(xué)實(shí)驗(yàn)用具，激發(fā)同學(xué)向智能化控制方向的探索；還可以在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出能夠應(yīng)用于復(fù)雜地理環(huán)境的智能機(jī)器人，拓展到科學(xué)勘探、民用應(yīng)急、緊急避險(xiǎn)等領(lǐng)域。
- 詳細(xì)介紹：
- 小車駛上蹺蹺板后，通過(guò)傾角傳感器不斷的測(cè)量蹺蹺板的傾角(即實(shí)際傾角)，該實(shí)際傾角與給定傾角作比較，形成傾角偏差，通過(guò)步進(jìn)電機(jī)控制小車前后微移，不斷修正該傾角偏差，最終使傾角保持在給定范圍之內(nèi)。此時(shí)蹺蹺板便達(dá)到平衡狀態(tài)。 平衡模塊采用MMA7260Q傾角傳感器檢測(cè)蹺蹺板平衡點(diǎn)。此傾角傳感器是通過(guò)改變角度來(lái)改變其輸出電壓，具有良好的線性變化。 控制模塊采用STC12C5A32S2單片機(jī)作為控制的核心。集成A/D轉(zhuǎn)換和PWM波形發(fā)生電路。 執(zhí)行模塊采用大功率電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊BTS7960B來(lái)控制直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。該驅(qū)動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng)功率大，爬坡能力強(qiáng)，比較適用于本項(xiàng)目。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 本次設(shè)計(jì)的小車，采用單片機(jī)作為其的檢測(cè)和控制核心；用傾角傳感器探測(cè)小車的角度，從而把反饋到的信號(hào)送給單片機(jī)，控制小車自動(dòng)前后移動(dòng)找到蹺蹺板的平衡點(diǎn)，使蹺蹺板保持平衡狀態(tài)，采用數(shù)碼管實(shí)時(shí)顯示蹺蹺板的角度；本小車具有高度的智能化、人性化等特點(diǎn)。 平衡小車研究的主要內(nèi)容是智能車的硬件搭建、控制算法設(shè)計(jì)、系統(tǒng)調(diào)試以及實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的搭建。硬件搭建包括前期小車整體外形的設(shè)計(jì)以及后期電機(jī)、蹺蹺板和電路板等元件的組裝；控制算法設(shè)計(jì)主要以C語(yǔ)言進(jìn)行編程，實(shí)現(xiàn)PID算法，控制小車運(yùn)動(dòng)姿態(tài)以實(shí)現(xiàn)自平衡，也是本課題的難點(diǎn)所在；系統(tǒng)調(diào)試在整個(gè)項(xiàng)目后期試運(yùn)行階段發(fā)現(xiàn)功能上的缺點(diǎn)并進(jìn)一步完善。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 1.我們的構(gòu)想簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)，具有現(xiàn)實(shí)意義，便于學(xué)生自己動(dòng)手制作，理論聯(lián)系實(shí)際，進(jìn)一步加深對(duì)測(cè)控專業(yè)單片機(jī)、自動(dòng)控制原理、機(jī)械設(shè)計(jì)等課程的學(xué)習(xí)，而且更符合學(xué)校舉辦創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)大賽的初衷。 2.在此基礎(chǔ)上，具有廣泛的擴(kuò)展空間，如在復(fù)雜的地理環(huán)境下，自動(dòng)完成探測(cè)任務(wù)，記錄所走路面平整程度，線路距離等路況信息，能解決一定的實(shí)際問(wèn)題。 3.該小車充分利用單片機(jī)資源，在角度感知方面尤為靈敏，并能在運(yùn)動(dòng)方面自動(dòng)做出相應(yīng)的改變，具有充分的科學(xué)性、實(shí)用性和先進(jìn)性。成本較低，具有廣泛的市場(chǎng)前景。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 2011年6月3——4日，入選河南省第九屆挑戰(zhàn)杯終審決賽
作品所處階段
- 實(shí)驗(yàn)室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無(wú)
作品可展示的形式
- 現(xiàn)場(chǎng)演示 模型 錄像
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 自平衡智能車操作簡(jiǎn)單，工作時(shí)能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)、顯示傾斜角度，通過(guò)較精確的自我控制，穩(wěn)定于平衡點(diǎn)位置。制作該作品的過(guò)程中，采用了較為先進(jìn)的自動(dòng)控制技術(shù)和單片機(jī)微控技術(shù)。成品可用于各高校相關(guān)專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教具，同時(shí)也為以后實(shí)現(xiàn)自平衡機(jī)器人，太空探索等高精尖技術(shù)的研究提供基礎(chǔ)。另一方面，可以實(shí)現(xiàn)模型化和商品化，投放于玩具市場(chǎng)，它將成為一件很受歡迎的智力開(kāi)發(fā)類玩具，具有廣闊的應(yīng)用前景和豐厚的經(jīng)濟(jì)效益。
同類課題研究水平概述
- 隨著汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，關(guān)于汽車自動(dòng)控制的研究也越來(lái)越受人關(guān)注。全國(guó)電子大賽幾乎每次都有智能小車這方面的題目，全國(guó)各高校也都很重視該類題目的研究。該課題的研究不僅在一定程度上對(duì)汽車行業(yè)的發(fā)展有推動(dòng)作用，而且能為我校以后在 智能機(jī)器人領(lǐng)域的研究打下基礎(chǔ)。在國(guó)際上有很多有名的機(jī)器人競(jìng)賽，如RoboCup競(jìng)賽、FIRACUP競(jìng)賽、迷宮機(jī)器人競(jìng)賽、尋線機(jī)器人競(jìng)賽等。在各種機(jī)器人比賽中，尤以機(jī)器人足球比賽最為引人注目。目前已吸引了包括美國(guó)斯坦福大學(xué)，澳大利亞新南威爾士大學(xué)，日本東京大學(xué)以及國(guó)內(nèi)的清華大學(xué)、浙江大學(xué)、中國(guó)科技大學(xué)等許多世界名校的積極參與，可見(jiàn)其研究意義重大。
