背景介紹

       兩輪電動(dòng)車(chē)具備環(huán)保、性價(jià)比高、使用便捷、不擔(dān)心堵車(chē)等特點(diǎn)，已在快遞、外賣(mài)、接送小孩、上下班等短距離通勤場(chǎng)景廣泛使用，近幾年每年銷(xiāo)量突破 4000 萬(wàn)輛。兩輪電動(dòng)車(chē)在雨天、路滑、路面有石頭等障礙的情況下容易失去平衡而摔倒，給騎乘者帶來(lái)人身安全問(wèn)題。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)每年電動(dòng)自行車(chē)的交通事故有數(shù)百萬(wàn)起，提升電動(dòng)車(chē)的安全性勢(shì)在必行。

       基于兩輪電動(dòng)車(chē)的這種局限性，有必要開(kāi)發(fā)一款智能自平衡電動(dòng)車(chē)，通過(guò)高速旋轉(zhuǎn)的飛輪產(chǎn)生的平衡力實(shí)現(xiàn)電動(dòng)車(chē)在遇到特殊情況下維持車(chē)身自身平衡，提升電動(dòng)車(chē)安全性。同時(shí)，基于人工智能、4G/5G、機(jī)器視覺(jué)、3D Slam 建圖定位導(dǎo)航避障、自動(dòng)駕駛等先進(jìn)技術(shù)，智能自平衡電動(dòng)車(chē)也衍生出自動(dòng)跟隨、自主避障、語(yǔ)音控制、遠(yuǎn)程控制、定點(diǎn)停車(chē)、一鍵招車(chē)、自動(dòng)駕駛、輔助駕駛等功能，在科普、娛樂(lè)、輔助健身、郊游、能自動(dòng)調(diào)度的共享電動(dòng)車(chē)、物流配送等有廣闊的應(yīng)用前景，對(duì)于教學(xué)科研用戶，以上技術(shù)均可以開(kāi)源，支撐兩輪自平衡智能車(chē)和無(wú)人駕駛的研究。

產(chǎn)品概述 

       智能自平衡電動(dòng)車(chē)是基于TMS320F28335 DSP、英偉達(dá)NVIDIA TX2主控板和MATLAB/Simulink、ROS開(kāi)發(fā)，該產(chǎn)品由電動(dòng)車(chē)車(chē)體、自平衡系統(tǒng)、傳感器系統(tǒng)、視覺(jué)和導(dǎo)航系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、電源管理系統(tǒng)、手機(jī)APP上位機(jī)等構(gòu)成。視覺(jué)和導(dǎo)航系統(tǒng)主要包括超聲波傳感器、激光雷達(dá)、深度相機(jī)，自平衡系統(tǒng)主要是由高速旋轉(zhuǎn)的飛輪和電機(jī)、傾角傳感器、飛輪擺角伺服電機(jī)、主控板等組成?？梢詫?shí)現(xiàn)的功能有自平衡、遠(yuǎn)程遙控、語(yǔ)音控制、自動(dòng)跟隨、定點(diǎn)停車(chē)、一鍵招車(chē)等。平臺(tái)支持MATLAB與ROS聯(lián)合開(kāi)發(fā)，為教學(xué)和科研提供優(yōu)越的開(kāi)放性支撐，可進(jìn)行深度學(xué)習(xí)、自動(dòng)駕駛、機(jī)器人移動(dòng)作業(yè)等人工智能的應(yīng)用研究，也是開(kāi)發(fā)自平衡自動(dòng)行駛智能電動(dòng)車(chē)及其衍生產(chǎn)品專(zhuān)業(yè)的平臺(tái)。

產(chǎn)品特點(diǎn)

（1）提供創(chuàng)新型的兩輪自平衡、自動(dòng)行駛的電動(dòng)車(chē)/移動(dòng)機(jī)器人方案，具有載重高、運(yùn)動(dòng)靈活、爬坡和越野能力強(qiáng)、適應(yīng)路面廣、自動(dòng)駕駛和自主騎行相結(jié)合等特點(diǎn)，在物流配送、巡邏偵察、載人交通工具、共享電動(dòng)車(chē)等具有廣闊應(yīng)用前景；

（2）車(chē)體飛輪平衡控制、視覺(jué)識(shí)別、自主導(dǎo)航、自動(dòng)跟隨等均采用自主開(kāi)源化的設(shè)計(jì)，可自由進(jìn)行單獨(dú)或融合算法研究；

（3）采用MATLAB和ROS聯(lián)合進(jìn)行算法開(kāi)發(fā)研究，適用范圍廣；

（4）提供豐富的 Demo 算法及實(shí)驗(yàn)案例，供用戶在更深層次上的學(xué)習(xí)和研究；

（5）平臺(tái)控制部分可完全開(kāi)源，提供開(kāi)發(fā)接口，可進(jìn)行集成應(yīng)用，提供全方位的技術(shù)支持，能很好支撐工業(yè)應(yīng)用。

產(chǎn)品核心功能

自平衡控制

       采用高速旋轉(zhuǎn)的雙慣性飛輪，并進(jìn)行飛輪的傾斜角控制，通過(guò)陀螺效應(yīng)產(chǎn)生的平衡力實(shí)現(xiàn)平衡控制。采用傾角傳感器檢測(cè)電動(dòng)車(chē)的傾斜角，經(jīng)過(guò)我司專(zhuān)利算法（包括雙回路PID控制算法）處理后，輸出控制兩個(gè)慣性飛輪轉(zhuǎn)速和傾角控制的電信號(hào)，產(chǎn)生慣性平衡力矩，控制電動(dòng)車(chē)收斂于直立的平衡狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)電動(dòng)車(chē)的平衡控制。

自動(dòng)跟隨

支持視覺(jué)跟隨和UWB定位兩種方式實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跟隨功能。

視覺(jué)跟隨：通過(guò)深度相機(jī)識(shí)別跟隨目標(biāo)，并計(jì)算目標(biāo)的三維空間坐標(biāo)，運(yùn)用算法規(guī)劃行駛路徑，輸出角度與速度指令，時(shí)刻保持車(chē)輛與跟隨目標(biāo)間的位置。并可提供FairMOT和yoloV5 +deepsort的人群特定人員視覺(jué)識(shí)別跟隨算法案例。

        UWB定位：通過(guò)在車(chē)輛上安裝UWB信號(hào)接收標(biāo)簽，被跟隨目標(biāo)攜帶UWB基站，通過(guò)信號(hào)到達(dá)角度（AOA）測(cè)量、到達(dá)時(shí)間定位（TOA）、到達(dá)時(shí)間差定位（TDOA）測(cè)量，計(jì)算車(chē)輛與被跟隨目標(biāo)之間的位置關(guān)系，導(dǎo)航系統(tǒng)規(guī)劃路徑進(jìn)行跟蹤，并利用攝像機(jī)輔助進(jìn)行避障。

自動(dòng)避障

       通過(guò)激光雷達(dá)、超聲波傳感器、深度相機(jī)聯(lián)合實(shí)現(xiàn)自動(dòng)避障功能，當(dāng)遇到障礙物時(shí)，通過(guò)傳感器感知障礙物的范圍和距離，利用路徑規(guī)劃算法規(guī)劃可行駛路徑。通過(guò)深度相機(jī)可輔助識(shí)別激光雷達(dá)的檢測(cè)盲點(diǎn)，進(jìn)而控制車(chē)輛行駛，躲避障礙物。通過(guò)超聲波雷達(dá)模塊，輔助探測(cè)道路上深度相機(jī)和激光雷達(dá)檢測(cè)不到的區(qū)域或物體，如道路上一定高度的臺(tái)階等。

語(yǔ)音控制

       語(yǔ)音控制功能在手機(jī)APP軟件中實(shí)現(xiàn)，APP識(shí)別語(yǔ)音控制指令后，利用4G通信進(jìn)行語(yǔ)音指令信號(hào)傳輸，伺服驅(qū)動(dòng)器接收到信號(hào)后執(zhí)行相應(yīng)指令，從而實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音控制電動(dòng)車(chē)各項(xiàng)行駛動(dòng)作的功能。語(yǔ)音識(shí)別指令目前支持 “前進(jìn)”、“后退”、“左轉(zhuǎn)”、“右轉(zhuǎn)”、“停止”五條指令。

遠(yuǎn)程控制

       通過(guò)手機(jī)APP將控制指令采用4G通信上傳至云端，再通過(guò)4G通信傳輸至電動(dòng)車(chē)，整車(chē)控制器接收到控制信號(hào)后執(zhí)行相應(yīng)指令，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制功能。遠(yuǎn)程控制指令目前支持前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、左后、右后、停止、加速、減速等指令。

一鍵招車(chē)/定點(diǎn)停車(chē)

       綜合利用室外GPS、激光雷達(dá)、慣導(dǎo)、深度相機(jī)技術(shù)，采用3D Slam建好地圖，手機(jī)APP上可指定停車(chē)位置，電動(dòng)車(chē)會(huì)自動(dòng)到達(dá)該指定位置，進(jìn)行存放或充電。當(dāng)有用戶用車(chē)時(shí)，通過(guò)手機(jī) APP 可實(shí)現(xiàn)一鍵召車(chē)，電動(dòng)車(chē)可根據(jù)事先規(guī)劃的路徑能自動(dòng)行駛到用戶面前，實(shí)現(xiàn)車(chē)找人。電動(dòng)車(chē)行駛過(guò)程中如遇障礙物會(huì)進(jìn)行自動(dòng)避障。

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

支撐的教學(xué)科研

產(chǎn)品交付清單

產(chǎn)品核心部件清單