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中科育人中科院背景提升平衡技术与自行车机器人研究

时间:2019-11-27     作者:中科育人【原创】

平衡技术与自行车机器人研究

项目简介

机器人技术是21世纪非常重要的高新技术,它随着很多技术的进步而发展,如计算机、微电子、软件、传感器、人工智能、仿生学等领域。机器人的发展水平甚至可以说代表着一个国家的综合实力。

近年来对移动机器人的研究越来越受到重视,依照生物功能而实现的各种仿生机器人越来越多,其中许多机器人系统像人和动物一样存在运动平衡控制问题,因此平衡技术和姿态控制就成为研究的重要一环。自行车机器人就是其中一种,它是在移动机器人研究的基础上发展起来的,它是自动控制理论与技术和动力学理论相结合的一个研究性课题。自行车机器人在完成自身平衡的同时,使用各种传感器如CCD摄像头、红外传感器、超声波传感器等,来实现自行车各种复杂的功能,其复杂性主要体现在以下几个方面:

复杂对象:实现对复杂对象的控制(本质不稳定)。

复杂环境:应用于复杂未知的环境。

复杂任务:实现自行车平衡控制的同时,完成路径规划、路径跟踪等任务。

自行车机器人是一个不稳定机器人动力学系统,由于其结构的特殊性以及系统所具有的多变量、强耦合、非线性、参数不确定等特性,因此,自行车机器人是检验各种控制方法处理能力的典型装置,此实验系统可以运用多种方法控制,比如经典控制、现代控制和各种智能控制方法。

此实习项目适合申请计算机、机器人、机电控制、人工智能、信息技术、智能系统、电机控制、自动化等相关专业的学员。通过本项目的学习,学员可以了解嵌入式系统的开发过程、平衡原理、PID控制算法、滤波算法、机电控制、惯性测量单元(IMU)及其姿态解算等,并实际编程对系统进行控制。实习结束后,导师会根据学生表现,出具推荐信。

项目内容

本项目理论联系实际,是各种原理、理论与实际控制的完美结合。本项目从最基本的嵌入式系统开发流程开始,让学员了解到机电控制、平衡原理、滤波算法等,通过实际编程完成对自行车机器人的姿态解算和平衡控制,最终实现机器人骑自行车。


招生对象和要求

大二以上优秀本科生和部分优秀高中生,计划申请计算机、机器人、机电控制、人工智能、信息技术、智能系统、电机控制、自动化等相关专业的学员,要求具备电子电路、嵌入式系统等专业的基础知识。为了更好的完成科研项目,项目组会以笔试和面试的形式对学生进行筛选。

时间安排    共4

时间

内容

第一周

内容1)通过查阅相关资料,学习嵌入式系统开发的基本流程,学习相关CPU和其它关键芯片的一些相关资料。

      2)搭建实验环境,并完成初步实验。

3)找到论文切入点,形成论文大纲

指导PPT汇报,实验演示,导师随时指导。

第二周

内容1)通过查阅相关资料,学习电机控制。

      2)完成电机控制驱动程序

      3)学习PID控制和卡尔曼滤波算法。

指导PPT汇报,实验演示,导师随时指导。

第三周

内容1)通过查阅相关资料和手册,学习姿态解算。

      2)使用卡尔曼滤波算法完成姿态解算程序

      3)通过当前姿态使用PID算法控制自行车平衡。

指导PPT汇报,实验演示,导师随时指导。

第四周

内容1)完善自行车机器人平衡算法,并最终实现机器人骑自行车。

2)论文整体写作和不断修改

3)总结和探讨

指导实验演示,导师随时指导。

备注:实际安排顺序可根据情况做机动调整。

编辑:中科育人

咨询电话:18910208677

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