基本信息
- 项目名称：
- 智能车走跷跷板
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 采用MCU为小车的检测和控制核心，由倾角传感器探测当前跷跷板的角度，并用数码管实时显示，同时将信号反馈给MCU，控制小车前后微移使跷跷板处于平衡状态。 该小车具有智能化、人性化等特点。不仅可作为相关专业课程的教学实验用具，激发同学向智能化控制方向的探索；还可以在此基础上，设计出能够应用于复杂地理环境的智能机器人，拓展到科学勘探、民用应急、紧急避险等领域。
- 详细介绍：
- 小车驶上跷跷板后，通过倾角传感器不断的测量跷跷板的倾角(即实际倾角)，该实际倾角与给定倾角作比较，形成倾角偏差，通过步进电机控制小车前后微移，不断修正该倾角偏差，最终使倾角保持在给定范围之内。此时跷跷板便达到平衡状态。 平衡模块采用MMA7260Q倾角传感器检测跷跷板平衡点。此倾角传感器是通过改变角度来改变其输出电压，具有良好的线性变化。 控制模块采用STC12C5A32S2单片机作为控制的核心。集成A/D转换和PWM波形发生电路。 执行模块采用大功率电机驱动模块BTS7960B来控制直流电机的转速和转向。该驱动模块驱动功率大，爬坡能力强，比较适用于本项目。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 本次设计的小车，采用单片机作为其的检测和控制核心；用倾角传感器探测小车的角度，从而把反馈到的信号送给单片机，控制小车自动前后移动找到跷跷板的平衡点，使跷跷板保持平衡状态，采用数码管实时显示跷跷板的角度；本小车具有高度的智能化、人性化等特点。 平衡小车研究的主要内容是智能车的硬件搭建、控制算法设计、系统调试以及实验平台的搭建。硬件搭建包括前期小车整体外形的设计以及后期电机、跷跷板和电路板等元件的组装；控制算法设计主要以C语言进行编程，实现PID算法，控制小车运动姿态以实现自平衡，也是本课题的难点所在；系统调试在整个项目后期试运行阶段发现功能上的缺点并进一步完善。
科学性、先进性
- 1.我们的构想简单易实现，具有现实意义，便于学生自己动手制作，理论联系实际，进一步加深对测控专业单片机、自动控制原理、机械设计等课程的学习，而且更符合学校举办创新实验大赛的初衷。 2.在此基础上，具有广泛的扩展空间，如在复杂的地理环境下，自动完成探测任务，记录所走路面平整程度，线路距离等路况信息，能解决一定的实际问题。 3.该小车充分利用单片机资源，在角度感知方面尤为灵敏，并能在运动方面自动做出相应的改变，具有充分的科学性、实用性和先进性。成本较低，具有广泛的市场前景。
获奖情况及鉴定结果
- 2011年6月3——4日，入选河南省第九届挑战杯终审决赛
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 现场演示 模型 录像
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 自平衡智能车操作简单，工作时能够实时检测、显示倾斜角度，通过较精确的自我控制，稳定于平衡点位置。制作该作品的过程中，采用了较为先进的自动控制技术和单片机微控技术。成品可用于各高校相关专业的实验教具，同时也为以后实现自平衡机器人，太空探索等高精尖技术的研究提供基础。另一方面，可以实现模型化和商品化，投放于玩具市场，它将成为一件很受欢迎的智力开发类玩具，具有广阔的应用前景和丰厚的经济效益。
同类课题研究水平概述
- 随着汽车工业的迅速发展，关于汽车自动控制的研究也越来越受人关注。全国电子大赛几乎每次都有智能小车这方面的题目，全国各高校也都很重视该类题目的研究。该课题的研究不仅在一定程度上对汽车行业的发展有推动作用，而且能为我校以后在 智能机器人领域的研究打下基础。在国际上有很多有名的机器人竞赛，如RoboCup竞赛、FIRACUP竞赛、迷宫机器人竞赛、寻线机器人竞赛等。在各种机器人比赛中，尤以机器人足球比赛最为引人注目。目前已吸引了包括美国斯坦福大学，澳大利亚新南威尔士大学，日本东京大学以及国内的清华大学、浙江大学、中国科技大学等许多世界名校的积极参与，可见其研究意义重大。
