文 献 综 述
引言
在过去的十几年,随着经济和城市的快速发展,促使城市路况、交通愈加趋于严峻繁杂，加之由于人为等种种原因，世界各国的交通事故频发率逐年上升，无人驾驶汽车属于智能汽车的一种。也可以将其称为轮式移动机器人。它们主要是通过车辆内安装的智能操纵控制系统与感应设备来获取信息用以控制车辆姿态，实现自动安全的行驶。无人驾驶汽车在技术上其实就是一种集自动控制、人工智能、体系结构、视觉设计等众多技术于一体的,依靠着计算机系统的智能驾驶仪。是计算机科学和智能控制技术高度发展的产物[1]。
- 无人驾驶摩托车现状
2.1 国外发展现状
无人驾驶最初由欧美等汽车工业与科技技术先进的发达国家提出并进行研究,并在它的实用性及可行性方面取得突破性的进展。如今越来越多汽车厂商和科技巨头把焦点放在无人驾驶汽车领域,最为著名的是由科技巨头谷歌公司所研发的无人驾驶汽车,该项目是由任职于斯坦福大学人工智能实验室的主任塞巴斯蒂安特龙担任谷歌工程师,同时塞巴斯蒂安特龙还创造谷歌街景地图服务。2009年至今,谷歌无人车在自动驾驶模式下已经累积行驶达228.5万公里,而通过手动受控驾驶已经累计行驶159.2万公里。目前, 这个数字还在以每周1.6-2.1万 公里的速度在增长。自动驾驶里程的累积将不断训练谷歌无人驾驶控制系统,使其人工智能程度更高,进而能够实现“任何时间、任何路段”的无人驾[1]。
在国外，尤其是欧美、日本等发达国家，研究两轮自平衡移动机器人的公司和研究机构还有很多，如Homebrew机器人俱乐部研究的Benderl, 美国佐治亚工学院研制的具有自主导航的两轮移动移动机器人，日本丰田公司研制的能吹奏的两轮智能机器人等[2]。
2.2 国内技术现状
我国无人驾驶技术起步较晚，上个世纪80年代末开始。2001年 成功研制出时速可达每小时76公里的无人驾驶汽车。2006年 由国防科技大学研发的红旗HQ3新一代无人驾驶汽车诞生。2011 年7月14日国防科技大学自主研制的红旗HQ3无人驾驶汽车历时3小时22分钟,从长沙杨梓冲收费站出发行驶286公里后平安到达武汉,首次完成高速全程无人驾驶测试。2013年百度无人 驾驶汽车开始研发,该项目由百度研究院牵头研发,其主要是研发百度无人驾驶汽车“大脑rsquo;操作控制系统。
2015年12月 百度无人驾驶汽车首次完成在国内高速道路、环路、城市道路等混合复杂路况下全自动无人驾驶。2016年10月百度联合福田汽车集团，将基于百度地图、语音功能和level3自动驾驶等技术的支持,把无人驾驶、智能汽车、车联网和大数据充分融合,利用云平台进行分析用户使用特点-起研发和制造智能型汽车。2017年4月百度与博世达成有关于无人驾驶的战略合作,在基于高精地图开发使自动驾驶更加精准实时的定位系统[2]。
国内两轮自平衡机器人研究起步比较晚，相对于国外研究还比较落后。近几年，国内一些机构也奋起直追，中国科技大学、台湾国立中央大学、哈尔滨工业大学、北京理工大学、北京工业大学等已经在两轮自平衡移动机器人方面提出了自己的样机与实验平台[2]。
无人驾驶摩托车建模方法研究现状
两轮平衡车工作原理是:系统利用陀螺仪、加速度传感器及倾斜计等传感器,检测出车身的俯仰状态以及状态变化率。通过中央处理器计算并发出指令,驱动电机进行加速向前或向后等动作保持车体平衡。驾驶者通过前倾或后仰来控制车子的速度,通过倾斜把手来控制其左右转向[7]。而两轮轮式倒立摆是典型的非线性欠驱动、本质不稳定系统，具有三个自由度和两个驱动量。不管从理论上还是从实际应用上，对它的研究都受到国内外学者的广泛关注。系统的运动学模型不能充分描述系统的运动状态，只有研究系统的动力学学方程，才能更好的实现系统的平衡控制、速度控制、轨迹跟踪等。
文献[4] 针对轮式倒立摆系统，给出了其运动学和动力学模型的表达式 ，基于得到的三维动力学模型分别应用线性二次型调节器LQR和终端滑模控制TSMC理论为其设计了运动控制器 ；并提出了一种改进的新型座椅自平衡两轮机器人 ，用拉格朗日运动方程对其进行了二维和三维的动力学建模工作。
文献[7] 结合两轮自平衡电动车的动力学模型，运动学模型和电机及其伺服机构模型，运用欧拉-拉格朗日能量法，建立了控制系统的状态方程。
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