两轮智能车

产品概述

两轮智能平衡车（型号：FLY-AI-2）是一套模块化、可扩展的教学套件，由电气部分，机械部分和系统控制器软件部分组成。开源智能平衡车平台由DSP-TI28069/STM32主控板、轮毂电机底盘、转接板、移动电源、电源管理模块、陀螺仪模块、OLED显示模块、蓝牙模块、无线模块、WIFI模块、驱动模块、超声波模块、语音控制模块、4G远程模块、树莓派和摄像头模块组成。采用模块化设计，各模块通过接插件连接，可扩展其他模块。可以实现智能平衡车的平衡控制、行走控制、避障、手机APP控制、4G远程控制、语音控制、视觉识别跟随和多台调度控制功能。系统底层代码开源，控制接口开放，方便二次开发。

它支持C语言开发，同时也支持基于MATLAB/simulink的开发，通过系统的搭建组装和调试，可以实现智能车的平衡控制、循迹、避障和手机 APP 控制等基本功能，还可以通过开放的平台，开发出多车跟踪、围堵等功能。该平台中级版功能包含蓝牙，wifi，4G，5G无线远程控制技术，高级版搭在树莓派4B系统和三合一体感摄像头，可以利用计算机视觉技术实现平衡车目标跟随功能，人脸识别，人体识别与追踪，完成机器视觉，机器学习相关的实验，可以作为自动化，计算机，人工智能，机器人相关专业的教学实践平台，作为创新创客实验室和电子实训的平台，作为创新创业类课程的实践平台，作为嵌入式开发，机器人开发，人工智能，计算机视觉开发学习平台。该产品开源软硬件，提供完备的学习使用教程，可以零基础快速掌握相关功能的技术。

主要性能参数指标

（一）硬件要求

★1.主控板采用TI TMS320F28069型号芯片，最高90MHz时钟频率，高达256KB的闪存和100KB的SRAM，支持FPU浮点运算能力。主控板引出40引脚接口的硬件资源，便于二次开发，集成板载仿真器XDS100V2。

2.移动电源：12V，2800mAh及以上。

3.电源管理模块：TI TPS54340 & TI TPS54331DR型号芯片。

4.电机驱动模块：TI TB6612FNG型号芯片，双通道电路输出，可同时驱动2个电机，具有4种电机控制模式：正转/反转/制动/停止；PWM支持频率高达100kHz。

5.陀螺仪模块：MPU6050型号芯片，6轴IMU传感器，集成3轴加速度计和3轴陀螺仪，可解算各个方向角度和速度。

6.蓝牙模块：TI CC2540型号芯片。

7.超声波模块：HC-SR04型号芯片，包括超声波发射器、接收器与控制电路，可提供2cm-400cm非接触式距离感测功能，测距精度可达3mm。

8.4G远程模块：EC200T-CN型号芯片，支持上下行速率150Mbps，兼容多网络制式模块，无缝切换3G网络与4G网络。内置丰富的网络协议，集成多个工业标准接口，并支持多种驱动和软件功能（适用于Win7/8/10，Linux，Android等操作系统下的USB驱动）。

9.摄像头模块：乐视MAKEBIT三合一体感摄像头，采用结构光技术、操控范围高达6米，深度分辨率1280*10224。

10.其他模块：OLED显示模块、语音控制模块、树莓派、轮毂电机底盘、转接板。

 ROS机器人深度相机组件

RGB像素：1080P

深度分辨率：640*480/320*240

深度最大帧率：30FPS

视频分辨率：1280*720

视频最大帧率：30FPS

麦克风：双数字麦克风

提升C语言编程能力

本产品核心程序代码总数超过4000行，通过陀螺仪和加速度计姿态传感器的读取、卡尔曼滤波信号处理，平衡控制，通讯，控制指令接收等功能，计算机软件波形和控制参数发送软件代码，对C语言的综合开发能力也有较大提升。

深入掌握PID等自动控制技术

通过小车的建模、仿真和实时控制，系统掌握自动控制技术的数学模型、时域、频域分析方法、PID控制算法原理和软硬件实现。熟练应用PID进行电控系统的设计，也是初级单片机工程师到中级工程师的重要标志。

开发概图

开发流程图

Simulink模型图

硬件特色

（1）核心主控板

采用TI公司的TMS320F28069型号芯片，最高90MHz的时钟频率，高达256KB的闪存和100KB的SRAM，支持FPU浮点运算能力。

（2）陀螺仪模块

MPU 6050是一款6轴的IMU传感器，它集成了3轴加速度计和3轴陀螺仪，可实现对各个方向角度和速度的解算，从而实现平衡

的控制。

（3）驱动模块

TB6612FNG是智能平衡车电机的驱动模块，它具有双通道电路输出，可同时驱动2个电机；具有4种电机控制模式：正转/反转/制

动/停止；PWM支持频率高达100 kHz。

（4）蓝牙模块

TI公司的CC2540是一款低功耗蓝牙射频模块，同时是一款高性能物联网无线收发器，可广泛应用于各种场合的短距离物联网无

线通信领域。具有功耗低、体积小、传输距离远、抗干扰能力强等特点。

（5）超声波模块

HC-SR04 是一款利用超声波测距离的传感器，模块包括超声波发射器、接收器与控制电路。可提供2cm-400cm的非接触式距离

感测功能，测距精度可达高到3mm。

（6）4G远程模块

EC200T-CN是移远通信推出的LTE Cat 4无线通信模块，支持上下行速率150Mbps，具有超高的性价比；同时在封装上兼容多网络制式模块，实现了3G 网络与4G 网络之间的无缝切换。内置丰富的网络协议，集成多个工业标准接口，并支持多种驱动和软件功能（适用于Win7/8/10，Linux，Android 等操作系统下的USB 驱动），极大地拓展了其在M2M领域的应用范围。

（7）摄像头模块

乐视三合一体感摄像头集3D骨骼体感识别、手势精确体感识别、视频通话等功能于一体，采用结构光技术，操控范围高达6米，

深度分辨率1280*1024，智能平衡车采用该模块进行视觉应用的开发。

小车尺寸：23.5*7.5*17.5mm

小车重量：1.07kg

车身材质：铝合金+亚克力

额定负载：1.5kg

运行速度：＞0.8m/s

爬坡角度：10°

遥控方式：手机APP/上位机软件

续航时间：＞5h

电池容量：10000mAh

充电方式：Type-C/Micro

扩展接口：UBS2.0/UBS3.0/以太网口

功能保护：倾角保护/转速保护/过压保护/过流保护/短路保护等

适配教材

《自动控制原理》

《创新实践》

《大学生电子设计竞赛》

《python程序设计》

《图像处理》

《嵌入式应用与开发》

《计算机视觉技术》

《linux系统应用》

实验内容

1.TMS320F28069基础实验（C语言版/simulink版）：

（1）GPIO配置实验

（2）TIMER0中断实验

（3）ePWM输出实验

（4）eCAP捕获实验

（5）SCI串行通信实验

（6）SPI串行通信实验

2.模块功能应用实验：

初级版：

（1）捕获功能之超声波测距

（2）ADC——线性CCD数据采集实验

（3）EQEP功能与编码器信号采集实验

（4）SPI通讯——OLED显示实验

（5）I2C通讯——MPU6050数据读取实验

（6）OLED显示实验

（7）速度闭环控制实验

（8）PID平衡控制实验

中级版：

（1）语音识别控制实验

（2）4G远程服务器控制实验

（3）wifi模块配置实验

（4）蓝牙控制实验

（5）陀螺仪直线运动实验

高级版：

（1）opencv图像处理实验

（2）树莓派外设控制实验

（3）人脸识别与检测

（4）多颜色识别实验

（5）机器学习SVM和KNN 训练实验

3.智能平衡车综合控制实验：

（1）智能平衡车平衡控制实验

（2）智能平衡车APP控制实验

（3）智能平衡车避障控制实验

（4）智能平衡车4G远程控制实验

（5）智能平衡车视觉识别跟随实验

（6）智能平衡车视觉寻迹控制实验

硬件参数表