基于无线的移动环境参量采集装置的设计.doc

摘要：随着工业需求不断的提高，环境变量的采集变的至关重要，近些年来，基于无线的移动环境参量采集装置是使用两轮自平衡机器人实现的，并且在此基础上搭载了超声波传感器、红外传感器等。两轮移动采集装置是一种特殊的轮式移动设备，具有很高的灵活性。   

基于无线的移动环境参量采集装置的动力学系统具有多参量、线性优化、强抗干扰、参数模糊性等特点，是搭载各种传感器实现各种工业用途的一个动力装载工具。搭载传感器件的两轮移动采集装置就像倒立的单摆一样，通过获取角度，加速度，输出不同的轮机信号，实现对电机的控制，即使两轮移动采集装置是一个不稳定体系，必须通过有效的控制方法，才能使之在有限的时间内收敛。两轮自平衡设备主要是设备上的姿态传感器(例如六轴电子式陀螺仪、加速度计)来获取车身所处的俯仰角度和和加速度，通过单片机计算出符合要求的参数和指令后，经处理后，返回给电机一定的输出电压信号，实现输出不同的扭矩。实现电动机产生前进或后退的功能，以此来达到自采集装置前后晃动中实现快速收敛的效果。

本文目的在于选用最通用的C51系列的单片机、普通的伺服电机和超声波、红外传感器，从而降低了设计成本，实现了基于无线的移动环境参量采集装置灵活的机动本领。

关键词:移动环境参量采集装置，电子式陀螺仪，加速度计，PID控制

目录

摘要

ABSTRACT

第一章   绪 论-1

1.1移动环境参量采集装置的研究背景-1

1.2  两轮移动采集装置的国内外发展历程和现状-2

1.3  本论文的研究目的和意义-3

第二章  原理部分-4

2.1 任务分析-4

2.2 平衡控制-5

2.3 装置的倾斜角度和角速度测量-6

2.4超声波回声定位法-9

2.5红外传感器循迹法-9

第三章 硬件设计部分-10

3.1主控制芯片-10

3.2陀螺仪和加速度计传感器-11

3.3速度编码器-11

3.4蓝牙传输-11

3.5超声波传感器与红外循迹模块-12

第四章 移动控制终端-13

4.1 app框架的搭建-13

4.2 app用户界面模块-14

4.3蓝牙数据接收模块-14

4.4动力控制模块-14

4.5 app最终运行图-15

未来与展望-16

致 谢-17

参考文献-18

附 录-19