產(chǎn)品概述

兩輪智能平衡車（型號(hào)：FLY-AI-2）是一套模塊化、可擴(kuò)展的教學(xué)套件，由電氣部分，機(jī)械部分和系統(tǒng)控制器軟件部分組成。開源智能平衡車平臺(tái)由DSP-TI28069/STM32主控板、輪轂電機(jī)底盤、轉(zhuǎn)接板、移動(dòng)電源、電源管理模塊、陀螺儀模塊、OLED顯示模塊、藍(lán)牙模塊、無線模塊、WIFI模塊、驅(qū)動(dòng)模塊、超聲波模塊、語音控制模塊、4G遠(yuǎn)程模塊、樹莓派和攝像頭模塊組成。采用模塊化設(shè)計(jì)，各模塊通過接插件連接，可擴(kuò)展其他模塊。可以實(shí)現(xiàn)智能平衡車的平衡控制、行走控制、避障、手機(jī)APP控制、4G遠(yuǎn)程控制、語音控制、視覺識(shí)別跟隨和多臺(tái)調(diào)度控制功能。系統(tǒng)底層代碼開源，控制接口開放，方便二次開發(fā)。

它支持C語言開發(fā)，同時(shí)也支持基于MATLAB/simulink的開發(fā)，通過系統(tǒng)的搭建組裝和調(diào)試，可以實(shí)現(xiàn)智能車的平衡控制、循跡、避障和手機(jī) APP 控制等基本功能，還可以通過開放的平臺(tái)，開發(fā)出多車跟蹤、圍堵等功能。該平臺(tái)中級(jí)版功能包含藍(lán)牙，wifi，4G，5G無線遠(yuǎn)程控制技術(shù)，高級(jí)版搭在樹莓派4B系統(tǒng)和三合一體感攝像頭，可以利用計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)實(shí)現(xiàn)平衡車目標(biāo)跟隨功能，人臉識(shí)別，人體識(shí)別與追蹤，完成機(jī)器視覺，機(jī)器學(xué)習(xí)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，可以作為自動(dòng)化，計(jì)算機(jī)，人工智能，機(jī)器人相關(guān)專業(yè)的教學(xué)實(shí)踐平臺(tái)，作為創(chuàng)新創(chuàng)客實(shí)驗(yàn)室和電子實(shí)訓(xùn)的平臺(tái)，作為創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)類課程的實(shí)踐平臺(tái)，作為嵌入式開發(fā)，機(jī)器人開發(fā)，人工智能，計(jì)算機(jī)視覺開發(fā)學(xué)習(xí)平臺(tái)。該產(chǎn)品開源軟硬件，提供完備的學(xué)習(xí)使用教程，可以零基礎(chǔ)快速掌握相關(guān)功能的技術(shù)。

主要性能參數(shù)指標(biāo)

（一）硬件要求

★1.主控板采用TI TMS320F28069型號(hào)芯片，最高90MHz時(shí)鐘頻率，高達(dá)256KB的閃存和100KB的SRAM，支持FPU浮點(diǎn)運(yùn)算能力。主控板引出40引腳接口的硬件資源，便于二次開發(fā)，集成板載仿真器XDS100V2。

2.移動(dòng)電源：12V，2800mAh及以上。

3.電源管理模塊：TI TPS54340 & TI TPS54331DR型號(hào)芯片。

4.電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊：TI TB6612FNG型號(hào)芯片，雙通道電路輸出，可同時(shí)驅(qū)動(dòng)2個(gè)電機(jī)，具有4種電機(jī)控制模式：正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)/制動(dòng)/停止；PWM支持頻率高達(dá)100kHz。

5.陀螺儀模塊：MPU6050型號(hào)芯片，6軸IMU傳感器，集成3軸加速度計(jì)和3軸陀螺儀，可解算各個(gè)方向角度和速度。

6.藍(lán)牙模塊：TI CC2540型號(hào)芯片。

7.超聲波模塊：HC-SR04型號(hào)芯片，包括超聲波發(fā)射器、接收器與控制電路，可提供2cm-400cm非接觸式距離感測(cè)功能，測(cè)距精度可達(dá)3mm。

8.4G遠(yuǎn)程模塊：EC200T-CN型號(hào)芯片，支持上下行速率150Mbps，兼容多網(wǎng)絡(luò)制式模塊，無縫切換3G網(wǎng)絡(luò)與4G網(wǎng)絡(luò)。內(nèi)置豐富的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，集成多個(gè)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)接口，并支持多種驅(qū)動(dòng)和軟件功能（適用于Win7/8/10，Linux，Android等操作系統(tǒng)下的USB驅(qū)動(dòng)）。

9.攝像頭模塊：樂視MAKEBIT三合一體感攝像頭，采用結(jié)構(gòu)光技術(shù)、操控范圍高達(dá)6米，深度分辨率1280*10224。

10.其他模塊：OLED顯示模塊、語音控制模塊、樹莓派、輪轂電機(jī)底盤、轉(zhuǎn)接板。

 ROS機(jī)器人深度相機(jī)組件

RGB像素：1080P

深度分辨率：640*480/320*240

深度最大幀率：30FPS

視頻分辨率：1280*720

視頻最大幀率：30FPS

麥克風(fēng)：雙數(shù)字麥克風(fēng)

提升C語言編程能力

本產(chǎn)品核心程序代碼總數(shù)超過4000行，通過陀螺儀和加速度計(jì)姿態(tài)傳感器的讀取、卡爾曼濾波信號(hào)處理，平衡控制，通訊，控制指令接收等功能，計(jì)算機(jī)軟件波形和控制參數(shù)發(fā)送軟件代碼，對(duì)C語言的綜合開發(fā)能力也有較大提升。

深入掌握PID等自動(dòng)控制技術(shù)

通過小車的建模、仿真和實(shí)時(shí)控制，系統(tǒng)掌握自動(dòng)控制技術(shù)的數(shù)學(xué)模型、時(shí)域、頻域分析方法、PID控制算法原理和軟硬件實(shí)現(xiàn)。熟練應(yīng)用PID進(jìn)行電控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，也是初級(jí)單片機(jī)工程師到中級(jí)工程師的重要標(biāo)志。

開發(fā)概圖

開發(fā)流程圖

Simulink模型圖

硬件特色

（1）核心主控板

采用TI公司的TMS320F28069型號(hào)芯片，最高90MHz的時(shí)鐘頻率，高達(dá)256KB的閃存和100KB的SRAM，支持FPU浮點(diǎn)運(yùn)算能力。

（2）陀螺儀模塊

MPU 6050是一款6軸的IMU傳感器，它集成了3軸加速度計(jì)和3軸陀螺儀，可實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)方向角度和速度的解算，從而實(shí)現(xiàn)平衡

的控制。

（3）驅(qū)動(dòng)模塊

TB6612FNG是智能平衡車電機(jī)的驅(qū)動(dòng)模塊，它具有雙通道電路輸出，可同時(shí)驅(qū)動(dòng)2個(gè)電機(jī)；具有4種電機(jī)控制模式：正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)/制

動(dòng)/停止；PWM支持頻率高達(dá)100 kHz。

（4）藍(lán)牙模塊

TI公司的CC2540是一款低功耗藍(lán)牙射頻模塊，同時(shí)是一款高性能物聯(lián)網(wǎng)無線收發(fā)器，可廣泛應(yīng)用于各種場(chǎng)合的短距離物聯(lián)網(wǎng)無

線通信領(lǐng)域。具有功耗低、體積小、傳輸距離遠(yuǎn)、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。

（5）超聲波模塊

HC-SR04 是一款利用超聲波測(cè)距離的傳感器，模塊包括超聲波發(fā)射器、接收器與控制電路?？商峁?cm-400cm的非接觸式距離

感測(cè)功能，測(cè)距精度可達(dá)高到3mm。

（6）4G遠(yuǎn)程模塊

EC200T-CN是移遠(yuǎn)通信推出的LTE Cat 4無線通信模塊，支持上下行速率150Mbps，具有超高的性價(jià)比；同時(shí)在封裝上兼容多網(wǎng)絡(luò)制式模塊，實(shí)現(xiàn)了3G 網(wǎng)絡(luò)與4G 網(wǎng)絡(luò)之間的無縫切換。內(nèi)置豐富的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，集成多個(gè)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)接口，并支持多種驅(qū)動(dòng)和軟件功能（適用于Win7/8/10，Linux，Android 等操作系統(tǒng)下的USB 驅(qū)動(dòng)），極大地拓展了其在M2M領(lǐng)域的應(yīng)用范圍。

（7）攝像頭模塊

樂視三合一體感攝像頭集3D骨骼體感識(shí)別、手勢(shì)精確體感識(shí)別、視頻通話等功能于一體，采用結(jié)構(gòu)光技術(shù)，操控范圍高達(dá)6米，

深度分辨率1280*1024，智能平衡車采用該模塊進(jìn)行視覺應(yīng)用的開發(fā)。

小車尺寸：23.5*7.5*17.5mm

小車重量：1.07kg

車身材質(zhì)：鋁合金+亞克力

額定負(fù)載：1.5kg

運(yùn)行速度：＞0.8m/s

爬坡角度：10°

遙控方式：手機(jī)APP/上位機(jī)軟件

續(xù)航時(shí)間：＞5h

電池容量：10000mAh

充電方式：Type-C/Micro

擴(kuò)展接口：UBS2.0/UBS3.0/以太網(wǎng)口

功能保護(hù)：傾角保護(hù)/轉(zhuǎn)速保護(hù)/過壓保護(hù)/過流保護(hù)/短路保護(hù)等

適配教材

《自動(dòng)控制原理》

《創(chuàng)新實(shí)踐》

《大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽》

《python程序設(shè)計(jì)》

《圖像處理》

《嵌入式應(yīng)用與開發(fā)》

《計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)》

《linux系統(tǒng)應(yīng)用》

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

1.TMS320F28069基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)（C語言版/simulink版）：

（1）GPIO配置實(shí)驗(yàn)

（2）TIMER0中斷實(shí)驗(yàn)

（3）ePWM輸出實(shí)驗(yàn)

（4）eCAP捕獲實(shí)驗(yàn)

（5）SCI串行通信實(shí)驗(yàn)

（6）SPI串行通信實(shí)驗(yàn)

2.模塊功能應(yīng)用實(shí)驗(yàn)：

初級(jí)版：

（1）捕獲功能之超聲波測(cè)距

（2）ADC——線性CCD數(shù)據(jù)采集實(shí)驗(yàn)

（3）EQEP功能與編碼器信號(hào)采集實(shí)驗(yàn)

（4）SPI通訊——OLED顯示實(shí)驗(yàn)

（5）I2C通訊——MPU6050數(shù)據(jù)讀取實(shí)驗(yàn)

（6）OLED顯示實(shí)驗(yàn)

（7）速度閉環(huán)控制實(shí)驗(yàn)

（8）PID平衡控制實(shí)驗(yàn)

中級(jí)版：

（1）語音識(shí)別控制實(shí)驗(yàn)

（2）4G遠(yuǎn)程服務(wù)器控制實(shí)驗(yàn)

（3）wifi模塊配置實(shí)驗(yàn)

（4）藍(lán)牙控制實(shí)驗(yàn)

（5）陀螺儀直線運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)

高級(jí)版：

（1）opencv圖像處理實(shí)驗(yàn)

（2）樹莓派外設(shè)控制實(shí)驗(yàn)

（3）人臉識(shí)別與檢測(cè)

（4）多顏色識(shí)別實(shí)驗(yàn)

（5）機(jī)器學(xué)習(xí)SVM和KNN 訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)

3.智能平衡車綜合控制實(shí)驗(yàn)：

（1）智能平衡車平衡控制實(shí)驗(yàn)

（2）智能平衡車APP控制實(shí)驗(yàn)

（3）智能平衡車避障控制實(shí)驗(yàn)

（4）智能平衡車4G遠(yuǎn)程控制實(shí)驗(yàn)

（5）智能平衡車視覺識(shí)別跟隨實(shí)驗(yàn)

（6）智能平衡車視覺尋跡控制實(shí)驗(yàn)

硬件參數(shù)表