本课题的目的及意义，国内外研究现状分析
目的：两轮自平衡小车两轮共轴、独立驱动、车身重中心位于车轮轴上方，通过
运动保持平衡,可以直立运动,因为特别的结构，它对于地形的变化有很强的适应能力，
有着良好的运动性能，能够在比较复杂的环境里面的工作,和传统的轮式移动机器人相
比较，两轮自平衡小车有着以下的几个优点：（１）能够实现在原地回转和任意半径的
转向,有更加灵活易变的移动轨迹很好地弥补了传统多轮布局的缺点;（2）具有占地面
积小的优点,能够在场地面积很小或者要求灵活运输的场合上使用;(3）车的结构上有很
大的简化,可以把车做的更轻更小;(4）有着较小的驱动功率,能够让电池长时间供电,为
环保型轻车提供了一种新的概念。
意义：两轮自平衡小车是一个集动态决策和规划、环境感知、行为控制和执行等多
种功能于一体的综合复杂系统,其关键是在解决自平衡的同时，还能够适应在各种环境
下的控制任务.通过运用外加速度传感器、超声波传感器、倾角传感器、防碰撞开关等,
可以实现小车的跟踪、路径规划和自主避障等多种复杂的功能。还可以吧 GＰS 和惯性
导航设备配备到小车上实现组合导航。所以，两轮自平衡小车是一个实现起来相对简单
的复杂系统,受到世界各个国家的重视,具有较高的学术研究意义。正因为有了这些优点,
两轮自平衡小车经过一定的改造就可以制造成战场机器人或者“保姆”机器人，具有广
阔的应用前景。
目前国内外的研究和发展状况：两轮自平衡小车自问世以来,迅速成为研究各种控制理
论的理想平台，具有重大的理论意义，这要归功于她不稳定的动态性能和系统所具有的
非线性。
近年来，两轮自平衡小车的研究开始在美国、日本、瑞士等国得到迅速的发展。建
立了多个实验原机型，提出来众多解决平衡控制的方案，并对原机型的自动平衡性能与
运动特性进行了验证。通过对两轮自平衡系统的改造，可快速方便的应用到众多环境中
去，如承载、运输 ,代步等.这其中蕴藏着巨大的商机，相应有些国外公司现在已经推
出了商业化产品,并且已经投放到了市场。
国外方面:在两轮自平衡小车的研究上,国外的专家和爱好者们取得了一系列的成果，以
下介绍国外两个两轮自平衡小车：由美国科学家Ｄavid.P．Ａnderｓｏn 研发的两轮自
平衡机器人Ｎbｏt 基于倒立摆的小型自平衡两轮车模型，是由 HCllｒｏbotｃ
ontroller 进行控制的.其外观如图 1。1 所示;由瑞士联邦技术学院工业电子实验室的研
究人员研制的名为 JOE 机器人,是由ＤSP 芯片进行控制的，它由车架上方所附的重物模
拟实际车中的驾驶者.
