9组2016秋机电专业课程设计

1、目录第一章 设计综述11.1项目概述11.1.1 项目背景11.1.2 研究现状1系统设计任务概述3课程设计主要内容31.21.3第二章 方案设计42.12.22.3机械结构方案设计4驱动方案选择5传感器的选择62.3.1 姿态检测传感器62.3.2 速度传感器6结构的合理性82.4第三章 机械系统设计83.13.23.33.4第四章4.14.2机械系统总体方案8关键设计9关键零部件结构设计9驱动关节运动轨迹. 10系统设计11系统总体方案11运动器选型114.2.1 电机驱动模块114.2.2 驱动电机电路设计12传感检测电路设计13电源供电电路设计134.34.4第五章 软件系统设计145

2、.1 软件系统总体方案145.2 平衡5.2.15.2.25.2.35.2.45.3 蓝牙5.3.1方案与流程14PID 算法简介14直立速度转向. 15. 16. 17方案18基本配置18串口 3 接收中断19方案20基本配置20数据函数205.3.25.4 舵机5.4.15.4.25.5APP端介绍225.5.1 界面介绍225.5.2方法23第六章 装配与调试246.16.26.36.4人系统整体装配24系统调试流程24设计创新点25系统缺陷与改进25第七章 市场应用前景分析257.17.27.37.4市场分析25市场行业分析26目标市场的确定以及市场实施26未来市场描述27第八章 总结

3、及感想278.1 项目总结278.2 感想28参考文献29附录一 材料附录二 程序源代码第一章 设计综述1.1 项目概述1.1.1 项目背景人（Robot）是自动执行工作的装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则行动。它的任的工作。务是协助或取代人类工作的工作，例如生产业、业，或是中国的人从应用环境出发，将人分为两大类，即工业人和特种人。所谓工业人就是面向工业领域的多关节机械手或多自由度人。而特种人则是除工业人之外的、用于非制造业并服务于人类的各种先进机器人，包括：服务人、水下人、人、人、农业人、人化等。在特种人中，有些分支发展很快，有成体系的趋

4、势，如服务人、水下人、人、微操作人等。国际上的人学者，从应用环境出发将人也分为两类：制造环境下的工业人和非制造环境下的服务与仿人型人，这和中国的分类是一致的。电动平衡车，又叫体感车、思维车、摄位车等。市场上主要有独轮和两类。其原理主要是建立在一种被称为“动态稳定”（Dynamic Stabilization）的基本原理上，利用车体内部的陀螺仪和度传感器，来检测车体姿态的变化，并利用伺服系统，精确地驱动电机进行相应的调整，以保持系统的平衡。是现代人用来作为代步工具、休闲的一种新型的绿色环保的产物。本次项目即为将机械手结构与平衡车相结合，使平衡车的便携性、趣味性与机械手的功能性相结合，实现人服务于

5、人类的想法。1.1.2 研究现状近年来，国内外多家科研和企业以及自平衡代步车的者都对自平衡理论的发展做出了许多的有益的贡献,大大推进了自平衡技术的发展，同时也出现了一批有代表性的自平衡人和载人代步车。2002 年，美国 Lego 公司的 Steve Hassenplug 设计了如图 1.1 所示的两轮自平衡传感式人 Legway。这个设计引入了电机的差动驱动方式，它可以工作在倾斜面甚至不规则表面上，可操作。通过对电进行，Legway 可以在前行，后退和转弯时保持平衡，可以实现零半径转弯和 U 型回转。图 1.1 Legway图 1.2 NEXTway2007 年，早稻田大学的 Ayo Wata

6、nab。在 Legway 的启发下设计制作了NXTway，如图 1.2 所示。2002 年， 三洋电机展示了可依靠上体倒立来保持平衡的行走人"FLATHRU"，如图 1.3 所示，大小为 602x463x564mm,重 20kg。移动速度方面，平地行走时最大 30cmlS，可搬运重量最大为 10kg，运行时间约为 1 小时。车轮中嵌有一个输出功率为 90w 的直流电，头部则嵌入了两个相同的电。为了检测上体的平衡情况，使用了 3 个陀螺仪和 1 个 3 轴度传感器。图 1.3三洋电机的行走人图 1.4固高科技教学用自平衡小车固高科技研制的教学用自平衡小车，如图 1.4 所示，

7、大小为260mmx450mmx730mm，使用 85W比 10: 1 的直流伺服电机，最大移动速度1.6m/s ，24V 镍氢电池供电，电源持续工作时长大于 1.5 小时，最大爬坡角度 20度。2002 年，美国 Segway 公司开发了世界上第一部能够自平衡的两轮电动车，时速高达 20km/h，如图 1.5 所示。该电动车把人们从传统的“三点平衡”和以低重心、大而稳的底盘设计来避免倾斜的中解脱出来，通过检测车体的角度和角速度，用适当的回矩来避免倾斜摔倒。Segway 使用的是航空级陀螺仪、一组倾斜传感器、一套复杂的“直觉软件”、一个度计、十个微处理器、两个镍氢电、一台电和每秒检测一百多次驾驶

8、者重心的传感器。2007 年，美国麻省理工学院的几名学生设计制作出了一台自平衡小车，如图1.6 所示。中心处理器采用的 PIC 单片机，主程序采样频率达 100Hz，传感器采用惯性元件陀螺仪和度计。图 1.5 美国Segway 公司以上是国内外两轮自平衡图 1.6 麻省理工学院学生的DIY Segway人和自平衡代步车的研究现状。这些人和代步车对本课题的研究提供了很好的指导作用，为下面的研究工作提供了很好的参 考。11.2 系统设计任务概述（1）人能够实现自平衡；（2）机械手臂可以完成特定的动作；（3）实现蓝牙臂的动作；，可以通过软件小车的前进、后退、转弯以及机械1.3 课程设计主要内容（1）

9、资料分析：查阅相关文献资料，对资料进行分析总结。（2）人总体设计：确定人的具体任务要求，根据任务初步拟定人的技术参数、运动形式、机械结构、驱动方案、传动方案、方案等。（3）人机械结构设计：将人分解为车身结构、机械臂和车轮等若干部分，分别对各个结构的关键部件进行详细设计并校核，绘制人总装图和关键零部件图。（4）传感和信息检测及信息传输：根据任务要求，完成相关信息检测、处理， 并完成信息的正确传输。（5）运动方案设计：基于传感信息，采用 STM32 完成人系统硬件和软件的设计和系统调试。（6）编制课程设计说明书。第二章 方案设计2.1机械结构方案设计图 2.1人整体效果图所设计机械结构整体图如图

10、2.1 所示。2.2 驱动方案选择常用在人中的电机有三种类型：直流电机、步进电机、伺服电机，其特点及优点如表格 1 所示。表格 1 不机比较由于直流电机较简单，能够提供较大，成本低，所以最终选择电机。2直流具体型号为：JGA25-371电机，如图 2.2。选择 TB6612FNG 电机驱动模块，如图 2.3。图 2.2 JGA25-371电机图 2.3 TB6612FNG 电机驱动模块类型特点优点直流电机是在普通直流电机的基础上，加上配套齿轮箱。齿轮箱的作用是，提供较低的转速，较大的。低转速，大。步进电机将电脉冲信号转变为角位移或线位移。它的旋转是以固定的角度一步一步地运行。通过脉冲个数来角位

11、移量达到准确的目的。伺服电机1.体积小、动作快反应快、过载能力大、调速范围宽。2.低速 大, 波动小，运行平稳。3.低噪音,高效率。可使 速度，位置精度非常准确，可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动 对象。2.3 传感器的选择2.3.1 姿态检测传感器选择 MPU6050 陀螺仪，如图 2.4 所示，其引脚如图 2.5 所示。本设计中所采用的陀螺仪因为其有以下优点：度设模块为 MPU6050，之所以选择这个模块，是（1）集角度测量与度测量于一体；（2） 其那同时测量三轴上的角度与（3） 其输出为数字信号，便于处理于（4） 测量范围大，反应快。度测量；与传输；图 2.4 MPU6050图 2.5

12、 MPU6050 引脚2.3.2 速度传感器采用光码盘测速模块。此模块有以下优点：（1） 测速精度高，反应快，因为其一圈有高达 60 个栅格；（2） 能测正反转。使用时，长时间挡住或者不挡均没有输出，作为相位检测，只有在对射的上升沿和下降沿才会有波形输出，所以转动码盘或者用不透明物体来回切换状态的时候才会有方波输出，高速状态下，类似正弦波或者锯齿波。光码盘测速原理图如图 2.6 所示。示波器波形检测如图 2.7 所示。无需外部电路，接上 5V 与GND，信号线跃出信号左轮光码 盘单片机信号处理（5V 高低电平）电机正反转影响第二个脉冲信号， 与第一个脉冲信号的错位右轮光码 盘图 2.6 光码盘

13、测速原理图图 2.7 示波器波形检测2.4 结构的合理性（1） 整体结构连接处采用螺栓进行连接，关键部位采螺母防松，整体连接稳定可靠；（2） 系统前后左右采取对称设计，有利于平衡车平衡；（3） 平衡车机械臂和车体部分采用圆柱支撑，强度大，不易抖动，稳定性高；（4）机械分采用舵机架连接，精度高，稳定性好。第三章 机械系统设计3.1机械系统总体方案图 3.1 机械系统总体方案机械系统总体由机械臂和车体组成，如图 3.1 所示。机械臂由舵机和舵机支架组成。车体由轮胎、L 形支架、电机、联轴器、板、支撑柱、螺栓、螺母等组成。3.2 关键设计首先由舵机及舵机支架组425.8´300´

14、 464.08 。为机械臂，基于此设计小车整体，为：人三块支撑板设计分别见图纸所示。3.3关键零部件结构设计机械分采用 U 形舵机架等通过螺栓进行连接，如图 3.2 所示。车轮部分由 L 形支架、电机、联轴器、轮胎组成，如图 3.3 所示。图 3.2 机械臂图 3.3 车轮3.4驱动关节运动轨迹图 3.4 动作组图车轮部分在平衡状态时，由程序其前后运动以保持车体平衡。使用控制端可以机械其前后左右运动。分，每个机械臂包含两个舵机，为 2 个自由度，机械臂要完成图示动作，所以对此一系列动作进行轨迹。如图 3.4。第四章系统设计4.1系统总体方案图 4.1 电路原理图系统采用 STM32F103 作

15、为，与蓝牙、电机编码器、舵机板、电机驱动模块、MPU6050 等连接。如图 4.1。44.2 运动器选型4.2.1 电机驱动模块选择 TB6612FNG 电机驱动模块，如图 4.2。图 4.2 TB6612FNG 电机驱动模块TB6612FNG 是东芝半导体公司生产的一款直流电机驱动器件，它具有大电流MOSFET-H 桥结构，双通道电路输出，可同时驱动 2 个电机。TB6612FNG 每通道输出最高 1A 的连续驱动电流，启动峰值电流达 2A/3A(连续脉冲/单脉冲)；4 种电机模式:正转/反转/制动/停止；PWM 支持频率高达 100kHz；待机状态；片内低压检测电路与热停机保护电路；工作温

16、度:-2085SSOP24 小型贴片封装。；4.2.2 驱动电机电路设计电机驱动电路设计如图 4.3 所示。图 4.3 电机驱动电路4.3 传感检测电路设计编码器 1 和编码器 2 电路设计如图 4.4、4.5 所示。陀螺仪电路设计如图 4.6 所示。5图 4.4 电机编码器 1 电路设计图 4.5 电机编码器 2 电路设计图 4.6 陀螺仪电路设计4.4 电源供电电路设计电路中需要 4 种电压，其中 12V 电压由电源直接提供，7V、5V、3.3V 电压分别由降压模块提供。电路设计如图 4.7 所示。图 4.7 电源供电电路设计第五章 软件系统设计5.1 软件系统总体方案部分、舵机部分。6如

17、图 5.1 所软件系统总体分为平衡部分、蓝牙示。图 5.1系统框图5.2 平衡方案与流程平衡车平衡主要是通过 PID 技术对小车的状态进行实时地跟踪及调整。75.2.1 PID 算法简介（1）PID 技术技术是运动的，各种先进技术的研究不断推动着运动的发展，比如自适应技术和以神经网络和模糊为代表的智能技术，但在实际生产实践中应用最普遍的还是各种以 PID 为代表的基本技术按照偏差的比例、和微分进行的调节器，简称为 PID 调节器，是连续系统中技术成熟且应用广泛的一种调节器。（2）应用现状PID 的引入保证了其系统响应的快速性，稳定了闭环器，补偿了由逆变器引起的误差。PID器就是将偏差的比例(P

18、roportional)、(Integral)和微分(Differential)通过线性组合量，用这一量对被控对象进行控制。 PID 算法是目前工业过程泛，是因为它具有如下优点:(1)算法较为简单，易于实现；中应用最广泛的算法。PID 算法应用如此广(2)基于线性理论，具备许多成稳定性分析方法，有较高的可靠性；(3)可以在很宽的操作条件内保持较好的鲁棒性，对于不敏感；对象模型参数小范变化(4)不要求了解对象的精确数学模型。利用许多成参数整定方法，可以根据对象的实际响应曲线来计算 PID器的参数；(5)工程技术以一种简单直接的方式来调节系统，以达到希望得到的性能，如上升时间、最大超调量和稳态误差

19、等。当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型时，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用 PID技术最为方来获得便。即当我们全了解一个系统和被控对象，或不能通过有效的测量技术。3系统参数时，最适合用 PID5.2.2 直立平衡小车直立环使用 PD（比例微分）器。下面是直立 PD的代码：int balance(float Angle,float Gyro)float Bias,kp=300,kd=1; int balance;Bias=Angle-6.5; /计算直立偏差balance=kp*Bias+Gyro*kd; /计算直立 PWM return ba

20、lance; /返回直立 PWM参数是平衡小车倾角和 Y 轴陀螺仪（这个取决于 MPU6050 的安装），我们的小车前进方向是 MPU6050 的 X 轴的正方向，电机轴与 Y 轴平行。前面两行是相关变量的定义，第三行是计算角度偏差，第四行通过 PD最后一行是返回。器计算直立 PWM，调试过程包括确定平衡小车的机械中值、确定 kp 值的极性（也就是正负号）和大小、kd值的极性和大小等步骤。平衡程序流程图如图 5.2 所示。图 5.2 平衡程序设计流程图5.2.3 速度平衡小车速度环使用 PI（比例制器。）器，这也是速度最常使用的控PI器是一种线性器，它根据给定值与实际输出值偏差，将偏差的比例（

21、P）和（I）通过线性组合量，对被控对象进行。下面是速度 PI的代码：int velocity(int encoder_left,int encoder_right)static float Velocity,Encoder_Least,Encoder; static float Encoder_Integral;float kp=45,ki=kp/200;Encoder_Least =(Encoder_Left+Encoder_Right)-0; Encoder *= 0.4;Encoder += Encoder_Least*0.1; Encoder_Integral +=Encoder; V

22、elocity=Encoder*kp+Encoder_Integral*ki; return Velocity;参数为左右轮编码器。前面 3 行是相关变量的定义，第四行是获取最新的速度偏差，第 5 和第 6 行是对速度偏差进行低通滤波，第 7 行是对偏差得到位移。第 8 行是使用速度 PI器计算速度PWM，第 9 行是返回。以上代码实现的效果是：使小车在保持平衡的同时速度为零。调试过程包括计算速度偏差、确定 kp 和 ki 值的极性（也就是正负号）与大小。5.2.4 转向平衡小车转向环使用 P（比例）D（微分）器下面是转向 PD的代码：float Turn_Amplitude=88,Kp=40

23、,Kd=0.8;/=左右旋转部分=/if(1=Flag_Left|1=Flag_Right)if(+Turn_Count=1) Encoder_temp=myabs(encoder_left+encoder_right); Turn_Convert=50/Encoder_temp; if(Turn_Convert<0.6)Turn_Convert=0.6;if(Turn_Convert>3)Turn_Convert=3;elseTurn_Convert=0.9; Turn_Count=0; Encoder_temp=0;if(1=Flag_Left)else if(1=Flag_R

24、ight) else Turn_Target=0;Turn_Target+=Turn_Convert; /左转Turn_Target-=Turn_Convert; /右转if(Turn_Target>Turn_Amplitude) Turn_Target=Turn_Amplitude;/=转向速度限幅if(Turn_Target<-Turn_Amplitude) Turn_Target=-Turn_Amplitude;if(Flag_Qian=1|Flag_Hou=1) Kd=0.6;else Kd=0;/转向的时候取消陀螺仪的纠正/=转向 PD器=/Turn=-Turn_Targ

25、et*Kp - gyro*Kd; return Turn;/=结合 Z 轴陀螺仪进行 PD参数为左右轮编码器和 Z 轴角度。调试过程包括确定 kp 和 ki 值的极性与大小。5.3 蓝牙方案5.3.1 基本配置使用串口 3与接收APP 数据。首先对串口 3 进行基本的配置。void uart3_init(u32 pclk2,u32 bound)float temp; u16 mantissa; u16 fraction;temp=(float)(pclk2*1000000)/(bound*16);/得到 USARTDIVmantissa=temp;/得到整数部分fraction=(temp-m

26、antissa)*16; /得到小数部分mantissa<<=4;mantissa+=fraction;RCC->APB2ENR|=1<<3;/使能 PORTB 口时钟RCC->APB1ENR|=1<<18;/使能串口时钟GPIOB->CRH&=0XFFFF00FF;GPIOB->CRH|=0X00008B00;/IO 状态设置GPIOB->ODR|=1<<10;RCC->APB1RSTR|=1<<18;/复位串口 1RCC->APB1RSTR&=(1<<18);/

27、停止复位/波特率设置USART3->BRR=mantissa; / 波特率设置USART3->CR1|=0X200C;/使能接收中断USART3->CR1|=1<<8; USART3->CR1|=1<<5;/1 位停止,无校验位./PE 中断使能/接收缓冲区非空中断使能MY_NVIC_Init(3,3,USART3_IRQn,2);设置优先级5.3.2 串口 3 接收中断if(uart_receive=0x5A) Flag_Qian=0,Flag_Hou=0,Flag_Left=0,Flag_Right=0;/刹车Else if(uart_rec

28、eive=0x41) Flag_Qian=1,Flag_Hou=0,Flag_Left=0,Flag_Right=0;/前Else if(uart_receive=0x45)Flag_Qian=0,Flag_Hou=1,Flag_Left=0,Flag_Right=0;/后else if(uart_receive=0x42|uart_receive=0x43|uart_receive=0x44)Flag_Qian=0,Flag_Hou=0,Flag_Left=0,Flag_Right=1;/左else if(uart_receive=0x46|uart_receive=0x47|uart_re

29、ceive=0x48)/ 右Flag_Qian=0,Flag_Hou=0,Flag_Left=1,Flag_Right=0;else Flag_Qian=0,Flag_Hou=0,Flag_Left=0,Flag_Right=0;/刹车5.4 舵机方案5.4.1 基本配置使用串口 1 向舵机板数据。首先对串口 1 进行基本的配置。void uart_init(u32 pclk2,u32 bound)float temp; u16 mantissa; u16 fraction;temp=(float)(pclk2*1000000)/(bound*16);/得到 USARTDIVmantissa=

30、temp;/得到整数部分fraction=(temp-mantissa)*16; /得到小数部分mantissa<<=4;mantissa+=fraction;RCC->APB2ENR|=1<<2; /使能 PORTA 口时钟RCC->APB2ENR|=1<<14; /使能串口时钟GPIOA->CRH&=0XFFFFF00F;/IO 状态设置GPIOA->CRH|=0X000008B0;/IO 状态设置RCC->APB2RSTR|=1<<14;/复位串口 1RCC->APB2RSTR&=(1&l

31、t;<14);/停止复位USART1->BRR=mantissa; / 波特率设置USART1->CR1|=0X200C; #if EN_USART1_RX/使能接收中断USART1->CR1|=1<<8; USART1->CR1|=1<<5;/1 位停止,无校验位./如果使能了接收/PE 中断使能/接收缓冲区非空中断使能MY_NVIC_Init(3,2,USART1_IRQn,2);/设置优先级#endif5.4.2数据函数void duoji(u16 wei1,u16 wei2,u16 wei3,u16 wei4,u16 wei5,u1

32、6 wei6,u16 wei7,u16 wei8)USART_SendData(USART1, wei1);/向串口 1数据delay_ms(3);USART_SendData(USART1, wei2);/向串口 1 delay_ms(3);/数据while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TC)!=SET);USART_SendData(USART1, wei3);/向串口 1delay_ms(3);/数据while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TC)!=SET);USART_SendData(US

33、ART1, wei4);/向串口 1delay_ms(3);/数据while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TC)!=SET);USART_SendData(USART1, wei5);/向串口 1 delay_ms(3);/while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TC)!=SET);数据USART_SendData(USART1, wei6);/向串口 1delay_ms(3);/数据while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TC)!=SET);USAR

34、T_SendData(USART1, wei7);/向串口 1delay_ms(3);/数据while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TC)!=SET);USART_SendData(USART1, wei8);/向串口 1delay_ms(3);/数据while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TC)!=SET);上述函数可以8 位数据，首先将动作组通过电脑上位机到舵机板中，进而可以通过 STM32格 2 所示。指令执行动作组。舵机板指令格式如表表格 2 舵机板指令格式5.5APP端介绍5.5.1界面介

35、绍图 5.3 APP 界面端 APP 界面如图 30 所示，在第一栏两个分别显示两轮的速度，第二栏左边方框显示人的平衡角度，右边方框显示数据的与接收。第三栏中为模块。5.5.2方法图 5.4APP 界面图 5.5 APP 界面图 5.6APP 界面图 5.7 APP 界面图 5.8 APP 界面如图 5.4、5.4、5.5、5.6 所示，在低速档模式下，通过拖动圆形图标向左、向上、向右、向下可以分别人左转、前进、右转、后退，圆形图标在中间位置时小车为平衡状态；当切换到高速档模式时，定动作组。人机械臂动作，执行特第六章 装配与调试6.1人系统整体装配人装配图见图纸所示。6.2 系统调试流程系统调

36、试整体分为 5 个步骤。如图 6.1 所示。图 6.1 系统调试流程6.3 设计创新点（1）生活中平衡车大多用于载人，服务型人则很少用到平衡人，本次项目则创新性的将平衡车与服务能达到服务生活的目的；人相结合，各取，既有平衡车的功能，又（2） 在平衡车平衡时进行机械臂的动作，独特新颖；（3） 平衡车转向时采取在原地转向的方式，占地空间小，运动简洁；6.4 系统缺陷与改进（1） 平衡车平衡时伴随着低频抖动，通过调节参数 Kp、Ki、Kd 减小甚至消除抖动；（2） 机械臂不能进行较大幅度动作，这是由于平衡车调节能力有限，当重心发生较大变化时则超过调节能力的极限，可以通过更换驱动较大以及其他特性较优的

37、电机提衡能力，同时结合程序增大平衡车可以平衡的范围。第七章 市场应用前景分析7.1 市场分析（1）市场调研报告产业发展现状：人是集机械、电子、传感、人工智能等多学科先进技术于一体的自动化装备。自 1956 年人产业诞生后，经过近 60 年发展，人已经被广泛应用在装备制造、新材料、生物、智慧新能源等高新产业。人与人工智能技术、先进制造技术和移动互联网技术的融合发展，推动了人类生活方式的。服务人主要包括专业服务人和个人/家庭服务人。全球服务人市场化程度仍然处于起步阶段，受到劳动力不足、人口化等刚性需求的驱动，与人均可支配收入提升和物联网、大数据、计算机、人机交互等先进技术快速迭代的影响，服务人行业

38、发展空间巨大。2012-2017 年服务人市场年复合增长。率将达到 17.4%，市场规模预计将在 2017 年达到 461.8 亿(2) 市场背景美国、欧洲、人产业的、韩国等发达长期高度重视人产业发展，纷纷推出发展必须中战略。中国目前正处于建设创新型的决定性阶段，大力发展依靠科技创新引领和支撑族品牌人产业，对于我国发展。因此，以科技创新为发展模式和产业结构调整势在必行。2014年 6 月，在中国和中国工程院两院大会上重点指出人是“制造业皇冠顶端的明珠”，是衡量一个科技创新和高端制造业水平的重要标志。“机器人全球制造业格局，这无疑将人产业发展推向级战略层面。7.2 市场行业分析全球服务能解决。服

39、务人市场仍然处于起步阶段。一是由于服务人的技术未人技术是多学科交叉集成技术，涉及机械设计、自动、仿生动学等多领域，在多样性、随机性、复杂性的环境背景下，其对于环境感知的任务复杂度和实时性要求更高。二是价值高的服务人整体水平技术低下，发展速度缓慢。如医用人的运动、精细组织操作和三维度的视觉能力要求高，仅少量发达有能力采用此类技术。7.3 目标市场的确定以及市场实施自动画片总是会提起一家于 1962 年后，当人们谈论家用人时，几乎。她被描绘成靠车轮行走、时刻挥舞着一把鸡毛掸仆人，穿着褶边围裙在房间里滚来滚去。她代表通用、全能型人，会使用吸尘器，会为你做饭，会为你煮咖啡，同时能在任何谈话中机智地反击

40、。尽管现实中还没有这样的人面世，但这并遥远。我们的目标便是办公室和家居生活，随着这样一款人，作为我们的主打人，他主要适用于的逐步发展，人们越来越快节奏的生活，这个时候我们便需要家庭人为我们缓解生活，为我们端茶倒水，为我们跳一支舞蹈，为我们桌子上的，更是孤寡老人和独自在家的孩童的玩伴。7.4未来市场描述现在的家庭智能人已经集成了语音声控、触控传感、计算机视觉等诸多先进技术，可对人的语音、触摸、指令等流畅地互动回应，进行智能交互。导航、环境理解、智能决策等现在很多都正在努力多模态人机交互、技术，等到这些技术成熟时，家庭智能人将进入每个家庭成为不可或缺的。国内像腾讯、这样的公司在人工智能人领域早已进

41、行了布局。腾讯早在 2011 年就推出了 Qrobot人，最近又推出了小小 Q 智能人，可与微信进行绑定及时通讯，能够进行智能语音，语音点歌等，并且与腾讯大数据平台，搜狗搜索引擎互联，可直接用语音股票，天气等各类应用资讯。公司的小度人也很火热虽然智能人领域还需要很多的技术创新等待，但是从现在的家庭人能够实现的智能交互和智能家电等方面我们也能够窥到家庭人在未来的市场地位。我们现在要做的就是在技术方面能够取得更大的进展，把产品打磨的更好，以不断适应家庭等场合的需要。第八章 总结及感想8.1 项目总结在本次课程设计项目中，我们小组成员通过认真的学习，掌握了许多知识。在项目进行过程中我们也遇到了许多问

42、题，通过查阅资料、咨询、与同学进行交流等，逐渐提高了自身的知识水平。这次项目将所学课程有机的结合起来，达到了温故知新的目的，也让我们深刻地体会到理论实际的道理，本次项目完成较为一个平台。，非常感谢的耐心指导，也感谢学校为我们提供了这样的8.2 感想郅慧：在本次项目中，我负责系统的整体设计和程序调试，在这个过程中，我深刻地体会到件机电的不易，在系统设计阶段我用到了机械原理、机械设计等课程的知识，温故而知新，我对知识又有了更加深刻地理解，在程序设计阶段，我从 C 语言学起，再学习 STM32，一步步走来，我对程序的思想、逻辑的理解提升了一个新的水平，非常感谢学校能提供这样一个平台，也各位的指导，使

43、我自身的能力有了很大的提升。：在本次项目中，我主要负责零件图的绘制，三维零件的装配、动画的、以及图的编制。在此过程，我最大的收获便是团队的合作，良好的交流可以让我们的工作事半功倍。其次便是与其他同学的讨论、请教老师等，通过学习不断地充实自我。在图纸绘制的过程中，我们需要考虑方法，工厂师傅的便利，理论实际，用严谨认真的态度完成绘制。：在这次项目中，我主要负责装配图的绘制和修改。经过反复的修改，我深深的感受到了细节是决定的关键，做什么不能想当然，要有理有据。在今后的学习、工作和生活中，也一定要注意每一个细节，养成认真的好习惯。在课设的过程中，给予了我们很多的帮助。督促我们的进度，帮我们检查错误，给

44、我们答疑解惑，更重要的是鼓励我们思考，解决问题，让我们能真正地学到东西，锻炼了我们的能力。陈雁：在本次项目中，我负责资料的查阅，通过，阅读，现在的想法的科技给我留下了深刻的印象，今后我将努力学习专业知识，将付诸实践，用科技提升，用科技改变生活。参考文献：1张,.轮自平衡车姿态检测方案设计J. 中国海洋大学学报自然科学版, 2009(s1):467-470.2余, 方方,. PWM 调速对直流电机运行特性的影响研究J. 微型机与应用,2015(13):28-30.何忠悦,3. 基于 PID 算法的直流电机 PWM 调速器设计J. 计算机光盘软件与应用, 2011(20):80-80. 基于 ST

45、M32 的45平衡车J. 电子设计工程, 2011, 19(13):103-106.,. 基于 MPU6050 的平衡车系统设计J. 河南学报(自然科学版), 2014, 26(1):53-57.孙军, 万明伦, 吕博, 等. 平衡车机电2010(10):34-37.6系统建模与J. 机械与电子, 2010,7杨凌霄,阳. 基于滤波的两轮自平衡车姿态检测方法J. 计算机, 2014,31(6):406-409.附录一：材料附录二：程序源代码主程序： #include "sys.h" u8 Way_Angle=2;u8 Flag_Qian,Flag_Hou,Flag_Left

46、,Flag_Right,Flag_sudu=2; /蓝牙相关的变量u8 Flag_Stop=1,Flag_Show=1; Encoder_Left,Encoder_Right; extern void duoji(u16 wei1,u16 wei7,u16 wei8);int Moto1,Moto2;/停止标志位和显示标志位 int/左右编码器的脉冲计数wei2,u16 wei3,u16 wei4,u16 wei5,u16 wei6,u16/电机 PWM 变量float Angle_Balance,Gyro_Balance,Gyro_Turn; /平衡倾角、平衡陀螺仪、转向陀螺仪float S

47、how_Data_Mb; int main(void)Stm32_Clock_Init(9); delay_init(72); uart_init(72,9600);uart3_init(36,9600);/全局显示变量，用于显示需要查看的数据/系统时钟设置/延时初始化/初始化串口 1/串口 3 初始化MiniBalance_PWM_Init(7199,0);止电机低频时的尖Encoder_Init_TIM4(); IIC_Init(); MPU6050_initialize(); DMP_Init(); Timer1_Init(49,7199); while(1)APP_Show(); if

48、(Flag_sudu=1)Flag_Show = 0 ;/=初始化 PWM 10KHZ 高频可以防/初始化编码器 2/模拟 IIC 初始化/=MPU6050 初始化/初始化 DMP/=5MS 进一次中断服务函数duoji(0x23,0x31,0x32,0x47,0x43,0x31,0x0D,0x0A);Flag_sudu=2;elseFlag_Show = 1 ;串口 1：#include "usart.h"/加入以下代码,支持 printf 函数,而不需要选择 use MicroLIB #if 1#pragma import(_use_no_semihosting)/标准

49、库需要的支持函数struct _FILEint handle;/* standard output using printf() for debugging, no file handling */* is required. */;/* FILE is typedef d in stdio.h. */ FILE _stdout;/定义_sys_exit()以避免使用半主机模式_sys_exit(int x)x = x;/重定义 fputc 函数int fputc(int ch, FILE *f)if(Flag_Show=1)while(USART3->SR&0X40)=0);/

50、循环USART3->DR = (u8) ch;elsewhile(USART1->SR&0X40)=0);/循环,直到完毕,直到完毕USART1->DR = (u8) ch;return ch;#endif/end#if EN_USART1_RX/如果使能了接收/串口 1 中断服务程序/注意,USARTx->SR 能避免莫名其妙的错误u8USART_RX_BUFUSART_REC_LEN; USART_REC_LEN 个字节./接收状态/bit15， 接收完成标志/bit14， 接收到 0x0d/ 接 收 缓 冲 , 最 大/bit130，接收到的有效字节数目u

51、16 USART_RX_STA=0;void USART1_IRQHandler(void)u8 res;#ifdef OS_CRITICAL_METHOD使用 ucosII 了.OSIntEnter(); #endif/接收状态标记/如果OS_CRITICAL_METHOD 定义了,说明if(USART1->SR&(1<<5)/接收到数据res=USART1->DR;if(USART_RX_STA&0x8000)=0)/接收未完成if(USART_RX_STA&0x4000)/接收到了 0x0dif(res!=0x0a)USART_RX_STA=0;/接收错误,重新开始else USART_RX_STA|=0x8000; /接收完成了else /还没收到 0