摘要：研究采用ESP32国产单片机模组作为主控,性价比高的电机驱动芯片DRV8833以及MPU6050传感器等作为硬件基础。基于PID控制模型算法以及倒立摆模型设计一款体积小巧集成度高、价格低廉的双轮无线平衡小车。通过实验证明,本平衡车操作简单,性能优良,满足运动可控和平衡稳定的需求。

摘要：为了解决欠驱动双足机器人行走的控制问题,提出一种欠驱动平面双足机器人稳定步行控制方法和策略.首先,分析带有身体惯量的倒立摆模型的动力学特性,根据动力学模型和姿态信息,设计姿态稳定控制器,维持机器人身体姿态的稳定.然后,根据欠驱动量的动力学方程和行走速度反馈,设计行走速度稳定控制器.通过调整摆动腿步长的策略,实现速度稳定的连续行走.最后,在双足机器人上开展实验,验证了该控制方法和策略的有效性.

摘要：针对国内外农业机器人在应用过程中面临的环境复杂、自动化程度不足、成本高、适用范围小等问题,以ESP32单片机为主控单元,基于倒立摆模型和PID控制模型,设计了一款适用性强且经济实用的农用独轮自平衡车。独轮自平衡车采用MPU6050传感器,通过其内部集成的数字运动处理器(DMP)进行数据融合滤波处理,将陀螺仪传感器测量的角度、加速度等信息输送至单片机,并通过多次实验选择确定一组最优的PID参数,以提高自平衡车的稳定性和抗干扰性。单片机通过PID算法得到的计算结果经电机驱动作用至自平衡车,并借助低功耗蓝牙(BLE)进行数据传输、运动控制及机械重心计算,使用直流电机及直流减速电机驱动为其提供动力,从而使独轮自平衡车保持平衡与稳定。通过实验验证,该独轮自平衡车操作简单,工作稳定可靠,满足运动可控和平衡稳定的要求。

摘要：针对单球自平衡移动机器人建模复杂及自平衡控制算法准确性与可靠性不足等问题,通过将单球自平衡移动机器人模型等效为原理简单、理论成熟的一级倒立摆模型及IASMP模型,极大地降低了单球自平衡移动机器人系统建模与优化的复杂程度,提高了其建模与自平衡控制算法的准确性与可靠性,为单球自平衡移动机器人样机的优化与实验分析提供了理论依据。最后对单球自平衡移动机器人样机进行了实验分析,验证了所建模型及控制算法的有效性。

摘要：仿生双足机器人的步态控制具有高阶、高耦合,以及不完整约束等复杂特征,为了使其行走性能更接近人体,基于模型分析提出了一种步态轨迹自适应控制方法。首先在人体步态变化对质心投影位置与质心角动量影响的基础上,引入倒立摆建立步态模型来模拟人体行走状态,同时推导出质心投影点位置与速度公式。然后为了实现步态轨迹自适应控制,对影响步态性能的稳定性、速度调整、能量消耗三个因素设计了相应的目标约束。在目标约束条件下,利用参考轨迹对机器人的步态控制参数进行自适应整定。并根据周期间的相位差异进行偏差调整,从而抑制步态控制的误差。最后通过仿真模拟仿生双足机器人的行走过程,证明提出的步态轨迹自适应控制方法能够合理有效的控制能量消耗和稳定调节,具有良好的步态平衡性能与抗扰动性能。

摘要：倒立摆是一个复杂的、非线性、不稳定的系统,通常采用数学建模的方法研究倒立摆系统,该方法复杂繁琐且在建模过程中简化约束条件,使仿真结果存在一定误差。在Matlab Simulink环境中基于Simscape模块进行倒立摆系统的建模;根据倒立摆系统的运行特征设计了新的模糊规则表,并基于此表建立模糊控制器;采用该模糊控制器在不同的条件下对倒立摆进行控制,取得了良好的控制效果。

摘要：提出一种新型的双半转腿式机器人,主要由车体支架、两条轮腿及其轮腿支架组成。根据双半转腿式机器人的步行运动特点,将机器人的一个完整步行周期分为4腿支撑阶段和双腿支撑阶段。针对双腿支撑阶段的稳定性问题,提出3点假设,将机器人的跨步过程简化成一个支点不变、摆长不断变化的倒立摆模型。以机器人平地行走为例,分别建立机器人各杆件的质心坐标方程,并推导出机器人的质心运动方程。根据机器人倒立摆模型,分析影响其运动稳定性的因素。以此为基础,利用MATLAB软件对机器人平地行走时的质心姿态、质心速度以及后跨步杆端部位姿进行仿真,仿真结果表明,双半转腿式机器人的平地运动是稳定的。