體感控制兩輪自平衡小車的設(shè)計(jì)

原理介紹：

       該兩輪自平衡小車主要由兩部分組成，分別是上位機(jī)體感識別的部分和下位機(jī)兩輪自平衡部分。主要是使用微軟的Kinect攝像頭，這個(gè)攝像頭可以輸出景深圖像，骨骼數(shù)據(jù)以及RGB數(shù)據(jù)。所謂的景深數(shù)據(jù)就是可以反應(yīng)圖像深度的數(shù)據(jù)，簡單來說就是有這個(gè)數(shù)據(jù)可以得到視場范圍內(nèi)每一個(gè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)，然后根據(jù)這個(gè)三維坐標(biāo)做圖像處理得到骨骼數(shù)據(jù)。圖像處理非常復(fù)雜，由微軟提供，RGB數(shù)據(jù)我沒有處理，直接顯示了，然后做了一個(gè)簡單的動作識別，基于空間點(diǎn)坐標(biāo)和點(diǎn)之間向量，計(jì)算閥值，然后用WIFI傳輸數(shù)據(jù)，WIFI使用亞信提供的WIFI轉(zhuǎn)串口方案，雖然我花了半個(gè)月時(shí)間看計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，看TCP/IP協(xié)議，也沒用看懂，到最后也沒用用上。

        下位機(jī)就是用陀螺儀和三軸加速度采樣信號，用一個(gè)凱爾曼濾波做了一個(gè)數(shù)據(jù)融合，計(jì)算出角度和角角速度，然后就是幾個(gè)PI調(diào)節(jié)器做的一個(gè)3閉環(huán)，姿態(tài)，速度，位置。具體的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)在論文里面有，有興趣的可以看一下。凱爾曼濾波用的是別人的代碼，這個(gè)是一個(gè)自適應(yīng)的算法，參數(shù)什么的都不需要改動，只需要單片機(jī)就可以了，M051的確實(shí)快。

系統(tǒng)框圖：

小車圖片：

Kinect攝像頭：

視頻演示(小車上坡和上面放杯水)：