基于STM32轮式机器人姿态系统的综合测试平台设计与实现

王锋，周翟和，陈如意

(南京航空航天大学 自动化学院，江苏 南京 210016)

0 引言

两轮自平衡机器人作为一种特殊的倒立摆式的移动机器人，具有非完整性、非线性、欠驱动和不稳定等特点，这使得它能够成为验证各种控制算法的理想平台[1]。姿态系统需要对它的运动姿态等信息有准确的估计，以实现动态平衡。但是由于感知系统采用的传感器极易受到噪声、温度等环境因素的干扰，影响系统估计的准确性。

为了提高姿态系统的开发效率和质量，分析实际的姿态测量过程，测试姿态系统的性能。结合软硬件，针对轮式机器人姿态系统，设计了一个综合测试平台，对提高轮式机器人姿态系统的可靠性具有重要意义[2]。

1 系统硬件设计

图1为所设计的综合测试平台的硬件框图。综合测试平台的硬件部分主要由测试点模块、主控模块、显示模块组成。主控制器模块是整个测试平台的核心，用来采集测试点数据，对数据进行处理以及运算，并将处理后的数据传输给显示模块，借助显示模块测试信号滤波前后的效果。

图1 测试平台硬件框图

1.1 主控模块介绍

主控模块是测试平台的核心，主要实现数据采集、数据的预处理、卡尔曼滤波处理等工作。主控模块采用STM32控制器，内嵌了ADC以及IIC通讯接口，被测试系统可以以从机的模式通过IIC与主控模块进行通讯[4]。

1.2 显示模块介绍

为了实时显示被测信号的变化，本文针对被测系统的性能，利用MATLAB的GUIDE快速开发环境设计了一套基于MATLAB图形用户界面(GUI)信号测试界面，通过设置各控件属性以及回调函数实现系统功能[4]。……