王素青，黄文龙

(南京航空航天大学 金城学院，南京 211156)

基于Android的双轮机器人控制系统研究与设计*

王素青，黄文龙

(南京航空航天大学 金城学院，南京 211156)

双轮机器人系统具有与传统倒立摆相似的多变量、非线性、强耦合和参数不稳定等特点。针对系统的复杂性，文章提出了基于Android平台和蓝牙通信模块实现对移动机器人的无线控制方式，采用基于DMP和Kalman滤波相结合的姿态数据处理算法及双闭环PID控制算法相结合的控制方法，实现双轮机器人的自平衡控制。文中创新地在系统上增加两个机械臂，借助机械臂能够使系统快速恢复平衡以及当系统休眠时，借助机械臂保持平衡实现节能的目的。测试结果表明，该系统能够通过蓝牙准确地发送、接收数据，控制精度高、系统稳定性好、时间响应快。

双轮机器人；Android；蓝牙；DMP和Kalman滤波；PID控制

0 引言

随着传感器技术、通信技术、自动控制技术和人工智能技术的快速发展，机器人在工业、农业、医学、军事等领域的应用越来越广泛。双轮机器人因其运动灵活、结构简单、能够适应不同的工作环境等特点，在军事领域及其他领域有着广泛的应用前景。双轮机器人具有与传统倒立摆相似的多变量、非线性、强耦合和参数不稳定等特点，是研究多种控制方法的理想平台[1]。针对双轮自平衡机器人系统的复杂性，国内外很多学者对其控制方法进行了一定的研究，主要有PID控制法、状态反馈控制器(LQR)控制法[2]、模糊控制法、神经网络控制法[3]等等。……