兩輪平衡車說明書

太爾時(shí)代杯創(chuàng)意設(shè)計(jì)與制造綜合技能太爾時(shí)代杯創(chuàng)意設(shè)計(jì)與制造綜合技能.2產(chǎn)品參數(shù)產(chǎn)品性能最高時(shí)速約18公里/小時(shí)，（12公里/小時(shí)開始報(bào)警〕續(xù)航距離約30-35krn（視騎行者體重為品&況及環(huán)境而定） [最大爬坡角度約20°〔體重60公斤者，實(shí)際路測(cè)可達(dá)35°）電池150瓦時(shí)鋰電池（電池保護(hù)板具備均衡功能）適用溫度-10C-40c（最適合適用溫度10~30C）取大載重120kg充電器電壓AC220V50-60HZ充電時(shí)間約50-60分鐘 ]保護(hù)措施側(cè)傾保護(hù)左右均為45°（超過450時(shí)，電機(jī)會(huì)停止運(yùn)轉(zhuǎn)｝限速保護(hù)大于12km/h開啟〔踏板前端逐漸抬起，阻止進(jìn)一步加速）低電量保護(hù)電量剩余約10%時(shí)開啟〔踏板前端開始下沉，逐漸減速直至停止）外觀重量尺寸高450mm,長392mm（最大厚度163mm,最小厚度70mm踏板離地距離112mm（無載重狀態(tài)）輪胎尺寸直徑360mm車體自重12.6kg3含輔助輪〕信息提錄電源及錯(cuò)誤電源開關(guān)LED時(shí)機(jī)常亮，彳^護(hù)時(shí)閃爍）電量電量指示LED收于約85%寸，四顆LED全亮，隨電量下降逐漸熄滅〕聲音提醒嘀聲（開機(jī)嘀聲提小，低電量保護(hù)時(shí)連續(xù)嘀聲）聲音提醒長鳴（側(cè)傾時(shí)長鳴）產(chǎn)品附件標(biāo)配充電器、輔助輪動(dòng)力學(xué)模型分析一個(gè)控制系統(tǒng)，要想準(zhǔn)確、定量的分析設(shè)計(jì)，提高對(duì)系統(tǒng)的認(rèn)知和掌控能力,首先要對(duì)對(duì)象建立模型。對(duì)于兩輪平衡車而言，受力分析建立力學(xué)模型是至關(guān)重要的，它是是研究控制算法，提高車子性能非常重要的過程，對(duì)于系統(tǒng)的參數(shù)分析的越接近于實(shí)際情況，得到的模型就越準(zhǔn)確，控制效果就越好。動(dòng)力學(xué)模型建立的方法，對(duì)于兩輪車而言，牛頓法和拉格朗日法是都有各自不同的特點(diǎn)。牛頓法的優(yōu)點(diǎn)是容易分析出車子內(nèi)部之間力學(xué)關(guān)系，但是需要考慮的參數(shù)和變量比較多。這使得很多條件只能理想化處理，得到的模型有失準(zhǔn)確性；應(yīng)用拉格朗日建立模型只需要計(jì)算系統(tǒng)的能量和廣義力，使得建模方法簡單化，并且能夠分析系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特征［34］。兩輪車的姿態(tài)調(diào)整是動(dòng)態(tài)的、時(shí)變的，而拉格朗日動(dòng)力學(xué)模型是建立在能量基礎(chǔ)上的，可以用傳感器測(cè)量每個(gè)時(shí)刻的速度、角度、角速度求出系統(tǒng)的動(dòng)能和勢(shì)能就能夠?qū)崿F(xiàn)分析系統(tǒng)的目的 ，并且之后對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行理論研究也需要進(jìn)行能量分析，綜上拉格朗日法對(duì)于兩輪平衡車系統(tǒng)更加適合［35］。本文分別采用牛頓力學(xué)和拉格朗日方法對(duì)系統(tǒng)建立模型 ，分析系統(tǒng)內(nèi)部力學(xué)特性和整體特性，對(duì)于后續(xù)控制系統(tǒng)的搭建和控制參數(shù)和方法的選擇提供了良好的理論保證。兩輪平衡車系統(tǒng)主要由車輪、電機(jī)和車體三個(gè)部分組成，其中電機(jī)帶動(dòng)的車輪是主動(dòng)機(jī)構(gòu)，而車體本身是隨動(dòng)機(jī)構(gòu)，要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)平衡，就要控制電機(jī)實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)扭矩來實(shí)現(xiàn)。假設(shè)車體失去平衡向前傾斜，那么電機(jī)帶動(dòng)車輪就得有個(gè)加速度來保持車體處于平衡狀態(tài)，反之亦然，這樣就能保持系統(tǒng)維持平衡狀態(tài)。平衡車和單級(jí)倒立擺力學(xué)模型不同，其中單級(jí)倒立擺是靠外力實(shí)現(xiàn)平衡,但是平衡車系統(tǒng)是依靠自身的電機(jī)實(shí)現(xiàn)扭矩來達(dá)到系統(tǒng)平衡。由于系統(tǒng)的復(fù)雜性、非穩(wěn)定、非線性性，產(chǎn)生了諸如隨動(dòng)、跟蹤、魯棒性等問題。運(yùn)用牛頓法進(jìn)行力學(xué)分析影響平衡車的主要參數(shù)：車身重量、車輪半徑、車體重心等。為了使得系統(tǒng)保持動(dòng)態(tài)平衡，車身重心應(yīng)位于車體中心線一定角度范圍之內(nèi)。在這里假設(shè)系統(tǒng)為剛體，并忽略地面與輪胎之間的側(cè)向滑動(dòng)，根據(jù)圖1-2車體模型進(jìn)行受力分析，建立力學(xué)模型。在此假設(shè)系統(tǒng)中左右兩輪對(duì)稱，根據(jù)牛頓力學(xué)第二定律Fma和Mj的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量定理可以得到左輪的力學(xué)方程,其中M為轉(zhuǎn)動(dòng)力矩,J為系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，為角加速度。因?yàn)檐囕啗]有Y軸方向的位移，所以只建立其在X軸方向的力學(xué)模型。

圖1-2車體結(jié)構(gòu)圖圖1-3平衡車原理圖動(dòng)態(tài)穩(wěn)定概述運(yùn)用MC9s12XS128I片機(jī)，設(shè)計(jì)一種基于電磁導(dǎo)航的兩輪自平衡車系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)車模的直立行走，自主尋跡功能。系統(tǒng)采用飛思卡爾十六位微處理器MC9s12XS128為核心控制單元，通過運(yùn)用各種傳感器，設(shè)計(jì)穩(wěn)壓模塊、最小系統(tǒng)模塊、雙輪測(cè)速模塊、傾角測(cè)量模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊和人機(jī)交互模塊并編寫相應(yīng)程序以完成平衡控制，速度控制，轉(zhuǎn)向控制三大任務(wù)。產(chǎn)品特點(diǎn)①電力驅(qū)動(dòng)，節(jié)能環(huán)保。當(dāng)前的代步工具的發(fā)展趨勢(shì)是向著小型化，環(huán)保節(jié)能的方向發(fā)展。而隨著石油能源的日益枯竭，如何有效的利用電力資源開發(fā)下一代主流代步工具成為了大家所關(guān)注的核心。電動(dòng)車無疑將成為未來代步工

具的主流，而兩輪自平衡車進(jìn)一步為未來代步工具指明了方向。②智能動(dòng)態(tài)穩(wěn)定系統(tǒng)使用戶上手快，操作簡單化。③車身應(yīng)用多種輕型材料，減輕車身自重，更省電，使駕駛更輕便。④折疊式設(shè)計(jì)便于停放與攜帶，占用空間小。見圖 1-4、1-5⑤應(yīng)用雙電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)分別裝在兩側(cè)車輪輪轂上，是車體能空出更大的空間安裝電池，增加續(xù)航里程。⑥安全的剎車系統(tǒng)。對(duì)與剎車的控制，一方面受芯片控制，芯片快速給出足夠的反饋力矩使之剎車；另一方面人體的重心的改變也有輔助剎車的效果。折疊前折疊前圖1-4折疊前圖1-5折疊后第三章駕駛注意圖1-5折疊后第三章駕駛注意注意事項(xiàng).利用輔助輪安全學(xué)習(xí)駕駛.雙輪平衡車是利用陀螺儀進(jìn)行前后穩(wěn)定的。當(dāng)身體前傾，獨(dú)輪車會(huì)感知到動(dòng)作進(jìn)行加速；當(dāng)身體后仰，平衡車也會(huì)控制電機(jī)減速以維持駕駛者與車體的平衡。雙輪平衡車能幫助左右平衡，不像是騎自行車一樣，需要靠一定的速度和身體來控制左右平衡。準(zhǔn)備工作.選擇適合的場(chǎng)地：請(qǐng)?jiān)谄教?、空曠、無機(jī)動(dòng)車、人少的場(chǎng)地進(jìn)行試車。.檢查車輛：駕駛前需要檢查電力是否充足、搖動(dòng)車輛是否有異響和松動(dòng)、手動(dòng)推行平衡車看車輪是否與外殼產(chǎn)生摩擦。.最好可以找一位朋友一起學(xué)習(xí)騎行，可以提供協(xié)助，會(huì)對(duì)更快的掌握騎車技巧有幫助。.參考駕駛步驟，開始學(xué)習(xí)使用說明騎行雙輪自平衡車一共分為5步。仔紳閱讀并按照說明書指示開始學(xué)習(xí),在前一步尚未掌握之前，不要輕易嘗試后面的步驟。這樣會(huì)有利于更快，更扎實(shí)的掌握騎行的基本技巧。接通電源一只手抓住把手，將雙輪自平衡車直立于地面，并將兩個(gè)腳踏板展開。2）短按電源鍵可以將雙輪自平衡車電源打開，此時(shí)綠燈亮起。3）假如發(fā)現(xiàn)有紅燈亮起，請(qǐng)不要嘗試騎行。4）推薦沿著輪子前進(jìn)后退的方向前后拉動(dòng)把手幾次，感受車輪加減速的力度。嘗試站立1）將一只慣用腳站到相應(yīng)的腳踏板上，注意應(yīng)該站在腳踏板中心位置，方便將整個(gè)身體重心轉(zhuǎn)移至該腳上。2）站立身體，站在腳踏板上的那只腳注意控制雙輪自平衡車前后平衡，并用小腿靠緊機(jī)殼軟膠。3）將重心逐漸地轉(zhuǎn)移到在雙輪自平衡車的那只腳上，過程中要求小腿，腳和雙輪自平衡車能組成穩(wěn)定的三角支撐，否則將很難把重心移移到雙輪自平衡車上。在不能將重心成功轉(zhuǎn)移至雙輪自平衡車上的那只腳，另一只腳離開地面保持1-2秒鐘之前，強(qiáng)烈建議不進(jìn)行下一步騎行。前行1）初級(jí)前行：像騎自行車那樣，將絕大部分重心轉(zhuǎn)移到雙輪自平衡車上，并且輕輕向前踩下腳踏板，同時(shí)地面上的那只腳輕輕往后一蹬，雙輪自平衡車就會(huì)向前行走。就像在上一步保持單腳站立雙輪自平衡車的動(dòng)作一樣，需要在騎行過程中盡量保持身體平衡，同時(shí)需要將地面上的那只腳快速輕盈地放到另一個(gè)腳踏板上。這一步要求至少可以騎行3-5米的距離。2）中級(jí)前行：走到這一步，已經(jīng)基本可以正常駕駛雙輪自平衡車了。在這一步中需要注意兩個(gè)要點(diǎn)：保持一定的速度、通過前傾后仰來控制速度。建議在騎行過程中不斷積累經(jīng)驗(yàn)，不斷練習(xí)，在比較有信心可以保持騎行很長距離以后再進(jìn)行下一步。轉(zhuǎn)彎關(guān)于轉(zhuǎn)彎：初學(xué)者都喜歡以轉(zhuǎn)動(dòng)上身的方法來進(jìn)行轉(zhuǎn)彎，但是那樣的操作效果不好。建議通過調(diào)整左右腳踩踏的力度來調(diào)整車體的左右傾斜程度進(jìn)行轉(zhuǎn)彎，通過不斷地練習(xí)，會(huì)達(dá)到所期待的轉(zhuǎn)彎效果。騎行安全至此，相信已經(jīng)學(xué)會(huì)了如何騎行雙輪自平衡車。但是還是建議一定要在逐漸了解車輛性能的基礎(chǔ)上，去逐漸挑戰(zhàn)沒有嘗試過的動(dòng)作。雙輪自平衡車的動(dòng)力是有限度的，超過限度雙輪自平衡車會(huì)無法支撐身體，導(dǎo)致從車上掉下來，所以務(wù)必要小心駕駛。充電.產(chǎn)品內(nèi)置一套鋰離子電池，在第一次使用本產(chǎn)品前，確保電池已充滿電.確保在干凈、干燥的環(huán)境下進(jìn)行充電。充電器的電源線的一端連接交流電源插座，另一端連接雙輪自平衡車，紅色指示燈亮起表明充電正在進(jìn)行。.充電過程大約為四小時(shí)，當(dāng)充電器紅色指示燈變?yōu)榫G時(shí)，表明充電完成維護(hù)保養(yǎng)（一）保存.不要在潮濕的地方放置雙輪自平衡車；.當(dāng)有一段時(shí)間沒有使用雙輪自平衡車時(shí)，需要定期地對(duì)設(shè)備進(jìn)行充電,以免電池電量耗盡。同時(shí)電池不可被隨意拆除。（二）更換輪胎.用十字螺絲刀擰松蓋子外面的所有螺絲（包括把手上的螺絲），每一邊都有7個(gè)。.腳踏板下面的兩邊各有6個(gè)螺絲，松動(dòng)電源開關(guān)另一側(cè)的六顆內(nèi)六角螺絲。注意：永遠(yuǎn)不要擰動(dòng)電源開關(guān)一側(cè)的內(nèi)六角螺栓。.當(dāng)擰開這些螺絲后，將蓋子以把手為軸心翻動(dòng)直至機(jī)殼不妨礙拆卸輪胎。在把手的區(qū)域有一些電線，小心取開接頭不要拉斷這些電線，就可以更換輪胎和修理內(nèi)胎了。.當(dāng)修理結(jié)束后，將蓋板安裝到原來的位置，擰緊螺絲。結(jié)論本文分析了兩輪自平衡車的結(jié)構(gòu)及參數(shù)，并介紹了平衡車在使用時(shí)的注意事項(xiàng)。采用雙輪雙軸折疊式車輪設(shè)計(jì)可以使車子行駛更穩(wěn)定，工作更可靠。本平衡車解決了解決了現(xiàn)在市面上雙輪平■衡車體積大的缺點(diǎn)，用兩個(gè)功率較小的驅(qū)動(dòng)電機(jī)取代一個(gè)功率較大的驅(qū)動(dòng)電機(jī)從而簡化公控制系統(tǒng)。使其更穩(wěn)定高效。推動(dòng)了雙輪平衡車的發(fā)展。參考文獻(xiàn)[1]李宏偉基于神經(jīng)元的倒立擺雙閉環(huán)PID控制彈箭與制導(dǎo)學(xué)報(bào)2005[2]霍亮兩輪自平衡電動(dòng)車的關(guān)鍵技術(shù)研究工學(xué)碩士學(xué)位論文 20069:11[3]唐春林一種全數(shù)字控制的直流伺服驅(qū)動(dòng)器的設(shè)計(jì)博士專家論壇 2010[4]張偉民兩輪自平衡小車控制研究控制理論與應(yīng)用 2011[5]任金星濾波器自適應(yīng)滑?？刂破髟谧云胶庑≤囍械膽?yīng)用航空計(jì)算技術(shù)2008[6]霍亮兩輪自平衡電動(dòng)車的關(guān)鍵技術(shù) 研究碩士學(xué)位論文2010[7]狄海江兩輪自平衡機(jī)器人中若干問題研究 碩士學(xué)位論文2008[8]張躍寶兩輪不穩(wěn)定小車的建模與變結(jié)構(gòu)控制研究.西安電子科技大學(xué)碩士論文.2007[9]趙磊兩輪平衡車建模與系統(tǒng)設(shè)計(jì) 西南交通大學(xué)工學(xué)碩士論文 2010[10]吳廣鑫坐式兩輪自平衡車的系統(tǒng)研究 哈爾濱工程大學(xué)工學(xué)碩士2011.12致謝及聲明衷心的感謝指導(dǎo)老師孟俊煥副教授，在作品的完成過程中，給予了我們莫大的幫助，從課題的選擇，到作品的完成，再到作品的修改，老師陪我們度過了十幾個(gè)日日夜夜，您拿出了寶貴的休息時(shí)間，指導(dǎo)我們，盡心竭力的幫助我們完善作品，在此表示由衷的感謝！本人鄭重聲明：所呈現(xiàn)的說明書，是在指導(dǎo)老師指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所得的成果。盡我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本研究成果不包含任何他人享有著作權(quán)的內(nèi)容。對(duì)本說明書所涉及的研究工作做出貢獻(xiàn)的其他個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式表明。附錄電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)程序:#include<reg52.h>unsignedchartimeri;sbitPWM=P1A2;voidsystem_Ini(){TMOD|=0x11;//PWMTH1=0xfe;//11.0592TL1=0x33;TR1=1;IE=0x8A;}main(){system_Ini();while⑴{if(timer1>100)timer1=0;if(timer1<30)PWM=0;elsePWM=1;}/*************************************}/**[ti(0.5ms)中斷]中斷中做PWM輸出1000/(0.02ms*250)=200Hz*************************************/1000/(0.02ms*250)=200Hz*voidTizd(void)interrupt3 {THi=0xfe;//11.0592TL1=0x33;timeri++;}當(dāng)我被上帝造出來時(shí)，上帝問我想在人間當(dāng)一個(gè)怎樣的人，我不假思索的說，我要做

一個(gè)偉大的世人皆知的人。于是，我降臨在了人間。我出生在一個(gè)官僚知識(shí)分子之家，父親在朝中做官，精讀詩書，母親知書答禮，溫柔體貼，父母給我去了一個(gè)好聽的名字：李清照。小時(shí)侯，受父母影響的我飽讀詩書，聰明伶俐，在朝中享有 神童”的稱號(hào)。小時(shí)候的我天真活潑，才思敏捷，小河畔，花叢邊撒滿了我的詩我的笑，無可置疑，小時(shí)侯的我快興盡晚回舟，誤入藕花深處。爭(zhēng)渡，爭(zhēng)渡，驚起一灘鷗鷺。 ”青春的我如同一只小鳥，自由自在，沒有約束，少女純凈的心靈常在朝陽小，流水也被自然洗禮，纖細(xì)的手指拈一束花，輕拋入水，隨波蕩漾，發(fā)髻上沾著晶瑩的露水，雙腳任水流輕撫。身影輕飄而過，留下一陣清風(fēng)?？墒峭砟甑奈覅s生活在一片黑暗之中，家庭的衰敗，社會(huì)的改變，消磨著我那柔弱的心。我?guī)缀鯇?duì)生活絕望，每天在痛苦中消磨時(shí)光，一切都好象是灰暗的。 尋尋覓覓冷冷清清凄凄慘慘戚戚”這千古疊詞句就是我當(dāng)時(shí)心情的寫照。最后，香消玉殞，我在痛苦和哀怨中凄涼的死去。在天堂里，我又見到了上帝。上帝問我過的怎么樣，我搖搖頭又點(diǎn)點(diǎn)頭，我的一生有歡樂也有坎坷，有笑聲也有淚水，有鼎盛也有衰落。我始終無法客觀的評(píng)價(jià)我的一生。我原以為做一個(gè)著名的人，一生應(yīng)該是被歡樂榮譽(yù)所包圍，可我發(fā)現(xiàn)我錯(cuò)了。于是在下一輪回中，我選擇做一個(gè)平凡的人。我來到人間，我是一個(gè)平凡的人，我既不著名也不出眾，但我擁有一切的幸福：我有

溫馨的家，我有可親可愛的同學(xué)和老師，我每天平凡而快樂的活著，這就夠了。天兒藍(lán)藍(lán)風(fēng)兒輕輕，暖和的春風(fēng)帶著春的氣息吹進(jìn)明亮的教室，我坐在教室的窗前，望著我擁有的一切，我甜甜的笑了。我拿起手中的筆，不禁想起曾經(jīng)作詩的李清照，我雖然沒有橫溢的才華，但我還是拿起手中的筆，用最樸實(shí)的語言，寫下了一時(shí)的感受：人生并不總是完美的，每個(gè)人都會(huì)有不如意的地方。這就需要我們靜下心來閱讀自己的人生，體會(huì)其中無盡的快樂和與眾不同。富不讀書富不久，窮不讀書終究窮。 ”為什么從古到今都那么看重有學(xué)識(shí)之人？那是因?yàn)橛袑W(xué)識(shí)之人可以為社會(huì)做出更大的貢獻(xiàn)。那時(shí)因?yàn)樽x書能給人帶來快樂。自從看了《丑小鴨》這篇童話之后，我變了，變得開朗起來，變得樂意同別人交往，變得自信了……因?yàn)槲抑溃杭词宫F(xiàn)在我是只丑小鴨”，但只要有自信，總有一天我會(huì)變成白天鵝”的，而且會(huì)是一只世界上最美麗的 白天鵝”……我讀完了這篇美麗的童話故事，深深被丑小鴨的自信和樂觀所折服，并把故事講給了外婆聽，外婆也對(duì)童話帶給我們的深刻道理而驚訝不已。還吵著鬧著多看幾本名著。于是我給外婆又買了幾本名著故事，她起先自己讀，讀到不認(rèn)識(shí)的字我就告訴她，如果這一面生字較多，我就讀給她聽整個(gè)一面。漸漸的，自己的語文閱讀能力也提高了不少，與此同時(shí)我也發(fā)現(xiàn)一個(gè)人讀書的樂趣遠(yuǎn)不及兩個(gè)人讀的樂趣