基本信息
- 項目名稱：
- 智能車走蹺蹺板
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 采用MCU為小車的檢測和控制核心，由傾角傳感器探測當前蹺蹺板的角度，并用數(shù)碼管實時顯示，同時將信號反饋給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。不僅可作為相關(guān)專業(yè)課程的教學實驗用具，激發(fā)同學向智能化控制方向的探索；還可以在此基礎(chǔ)上，設(shè)計出能夠應(yīng)用于復雜地理環(huán)境的智能機器人，拓展到科學勘探、民用應(yīng)急、緊急避險等領(lǐng)域。
- 詳細介紹：
- 小車駛上蹺蹺板后，通過傾角傳感器不斷的測量蹺蹺板的傾角(即實際傾角)，該實際傾角與給定傾角作比較，形成傾角偏差，通過步進電機控制小車前后微移，不斷修正該傾角偏差，最終使傾角保持在給定范圍之內(nèi)。此時蹺蹺板便達到平衡狀態(tài)。 平衡模塊采用MMA7260Q傾角傳感器檢測蹺蹺板平衡點。此傾角傳感器是通過改變角度來改變其輸出電壓，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驅(qū)動模塊BTS7960B來控制直流電機的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。該驅(qū)動模塊驅(qū)動功率大，爬坡能力強，比較適用于本項目。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標
- 本次設(shè)計的小車，采用單片機作為其的檢測和控制核心；用傾角傳感器探測小車的角度，從而把反饋到的信號送給單片機，控制小車自動前后移動找到蹺蹺板的平衡點，使蹺蹺板保持平衡狀態(tài)，采用數(shù)碼管實時顯示蹺蹺板的角度；本小車具有高度的智能化、人性化等特點。 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、系統(tǒng)調(diào)試以及實驗平臺的搭建。硬件搭建包括前期小車整體外形的設(shè)計以及后期電機、蹺蹺板和電路板等元件的組裝；控制算法設(shè)計主要以C語言進行編程，實現(xiàn)PID算法，控制小車運動姿態(tài)以實現(xiàn)自平衡，也是本課題的難點所在；系統(tǒng)調(diào)試在整個項目后期試運行階段發(fā)現(xiàn)功能上的缺點并進一步完善。
科學性、先進性
- 1.我們的構(gòu)想簡單易實現(xiàn)，具有現(xiàn)實意義，便于學生自己動手制作，理論聯(lián)系實際，進一步加深對測控專業(yè)單片機、自動控制原理、機械設(shè)計等課程的學習，而且更符合學校舉辦創(chuàng)新實驗大賽的初衷。 2.在此基礎(chǔ)上，具有廣泛的擴展空間，如在復雜的地理環(huán)境下，自動完成探測任務(wù)，記錄所走路面平整程度，線路距離等路況信息，能解決一定的實際問題。 3.該小車充分利用單片機資源，在角度感知方面尤為靈敏，并能在運動方面自動做出相應(yīng)的改變，具有充分的科學性、實用性和先進性。成本較低，具有廣泛的市場前景。
獲獎情況及鑒定結(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
- 實驗室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 現(xiàn)場演示 模型 錄像
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- 自平衡智能車操作簡單，工作時能夠?qū)崟r檢測、顯示傾斜角度，通過較精確的自我控制，穩(wěn)定于平衡點位置。制作該作品的過程中，采用了較為先進的自動控制技術(shù)和單片機微控技術(shù)。成品可用于各高校相關(guān)專業(yè)的實驗教具，同時也為以后實現(xiàn)自平衡機器人，太空探索等高精尖技術(shù)的研究提供基礎(chǔ)。另一方面，可以實現(xiàn)模型化和商品化，投放于玩具市場，它將成為一件很受歡迎的智力開發(fā)類玩具，具有廣闊的應(yīng)用前景和豐厚的經(jīng)濟效益。
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)于汽車自動控制的研究也越來越受人關(guān)注。全國電子大賽幾乎每次都有智能小車這方面的題目，全國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汽車行業(yè)的發(fā)展有推動作用，而且能為我校以后在 智能機器人領(lǐng)域的研究打下基礎(chǔ)。在國際上有很多有名的機器人競賽，如RoboCup競賽、FIRACUP競賽、迷宮機器人競賽、尋線機器人競賽等。在各種機器人比賽中，尤以機器人足球比賽最為引人注目。目前已吸引了包括美國斯坦福大學，澳大利亞新南威爾士大學，日本東京大學以及國內(nèi)的清華大學、浙江大學、中國科技大學等許多世界名校的積極參與，可見其研究意義重大。
