產(chǎn)品概述

       為更好地賦能欠驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的研究和產(chǎn)業(yè)化，公司推出自主研發(fā)的開源自平衡自行車系統(tǒng)，核心運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)和伺服驅(qū)動(dòng)器全自主開發(fā)，為教學(xué)和科研提供優(yōu)越的開放性支撐。開源自平衡自行車系統(tǒng)是基于CSPACE控制系統(tǒng)和MATLAB/Simulink開發(fā)的教科研平臺(tái)，由自行車本體、控制系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)、上位機(jī)軟件和電源系統(tǒng)組成。

       該系統(tǒng)控制算法源代碼開源，提供豐富的運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)控制實(shí)驗(yàn)以及伺服電機(jī)控制實(shí)驗(yàn)案例，如運(yùn)動(dòng)學(xué)實(shí)驗(yàn)、欠驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)自平衡控制實(shí)驗(yàn)、轉(zhuǎn)向平衡控制實(shí)驗(yàn)、室內(nèi)導(dǎo)航自主運(yùn)動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)。該系統(tǒng)既可以作為自動(dòng)化專業(yè)、機(jī)器人專業(yè)、機(jī)械電子專業(yè)、智能制造專業(yè)、機(jī)械工程專業(yè)中相關(guān)如《機(jī)器人學(xué)導(dǎo)論》、《機(jī)器人控制技術(shù)》、《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》、《電機(jī)與伺服控制》、《機(jī)器人伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)》、《機(jī)器人機(jī)電一體化技術(shù)》、《機(jī)器人操作系統(tǒng)》 等課程的配套實(shí)驗(yàn)實(shí)踐平臺(tái)，又可以作為相關(guān)專業(yè)和課程的運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)及伺服驅(qū)動(dòng)算法的科研平臺(tái)。

產(chǎn)品特點(diǎn)

1、開源成熟平衡自行車產(chǎn)品為實(shí)驗(yàn)載體，支撐機(jī)器人建模仿真、機(jī)器人學(xué)、機(jī)器人控制、機(jī)器人動(dòng)力學(xué)等教學(xué)實(shí)驗(yàn)，以及科研領(lǐng)域的算法驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)等。

2、控制器采用CSPACE進(jìn)行開發(fā)，硬件平臺(tái)基于TI DSP28335,外設(shè)接口豐富，運(yùn)算速度快，采用Matlab/Simulink軟件進(jìn)行編程，可以更好更快地研究高級自動(dòng)控制算法。

3、提供豐富的案例，方便地掌握欠驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的技術(shù)，進(jìn)行更深入的研究。

4、提供豐富的應(yīng)用場景：高精度定位與導(dǎo)航，基于視覺的自動(dòng)跟隨等。

系統(tǒng)平臺(tái)組成

       開源自平衡控制系統(tǒng)主要部件和連接關(guān)系如圖2所示，分為控制系統(tǒng)和執(zhí)行系統(tǒng)兩部分?？刂葡到y(tǒng)由主控計(jì)算機(jī)和實(shí)時(shí)控制器兩部分組成。自平衡控制程序在Matlab/Simulink中編寫、編譯和調(diào)試，在控制器中執(zhí)行。上位機(jī)和控制器之間通過串口總線連接。執(zhí)行系統(tǒng)主要由自行車本體，自主研發(fā)的伺服電機(jī)和配套的電氣部件構(gòu)成。

1、CSPACE控制器

       CSPACE控制與半實(shí)物仿真系統(tǒng)是基于TMS320F28335 DSP和MATLAB/Simulink開發(fā)，擁有AD、DA、IO、Encoder、PWM、CAN、SPI等豐富的硬件外設(shè)接口，以及一套功能強(qiáng)大的監(jiān)控軟件。結(jié)合計(jì)算機(jī)仿真和嵌入式實(shí)時(shí)控制技術(shù)，能實(shí)現(xiàn)硬件在回路（HIL）和快速控制原型（RCP）設(shè)計(jì)的功能，也是基于模型設(shè)計(jì)（MBD：Model-Based Design）典型的產(chǎn)品。CSPACE控制器如圖3所示，控制器參數(shù)如表2所示。是可對標(biāo)國際先進(jìn)的控制與半實(shí)物仿真領(lǐng)域的產(chǎn)品。

       用戶界面軟件能實(shí)現(xiàn)多路數(shù)據(jù)采集和靈活在線調(diào)參，如可以采集自行車傾角傳感器數(shù)據(jù)，在控制器的Simulink程序中進(jìn)行設(shè)定顯示的變量，并進(jìn)行波形顯示?？梢钥刂谱云胶庾孕熊噷?shí)現(xiàn)靜止平衡。

1 -6 觀測點(diǎn)變量顯示模塊

7 變量在線修改模塊

8 下載參數(shù)按鈕

9 串口選擇

10 啟動(dòng)和停止點(diǎn)擊按鈕。

        下列實(shí)驗(yàn)內(nèi)容為可以在本平臺(tái)完成的所有實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)程序均在Matlab/Simulink軟件中編寫，所有程序源代碼均開放，可以自由修改，實(shí)驗(yàn)均配有演示視頻。

課程教材與科研方向本科和研究生教學(xué)課程

1、機(jī)器人學(xué)

2、機(jī)器人建模與仿真

3、自動(dòng)控制原理

4、機(jī)器人操作系統(tǒng)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)

支撐科研方向

1、高級平衡控制算法理論研究

2、路徑規(guī)劃和軌跡規(guī)劃

3、自動(dòng)駕駛與車路協(xié)同

4、面向無人駕駛的多機(jī)協(xié)同控制

5、高精度定位與自動(dòng)導(dǎo)航

典型教材推薦

《機(jī)器人學(xué)導(dǎo)論（第四版）》 美國斯坦福大學(xué) John.J.Craig 教授

《機(jī)器人控制技術(shù)》 陳萬米，上海大學(xué)教授，博士

《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)（第四版）》顧德英，東北大學(xué)，教授，碩導(dǎo)

《機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)》 熊有倫 華中科技大學(xué) 教授博導(dǎo)，科學(xué)院院士

《MATLAB建模與仿真》 哈爾濱理工大學(xué) 副教授，碩導(dǎo)

基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)演示視頻

實(shí)驗(yàn)1、自平衡自行車靜止平衡控制實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)2、自平衡自行車轉(zhuǎn)向控制實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)3、自行車室內(nèi)導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)