[發(fā)明專利]兩輪式移動機(jī)器人自動控制系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310661512.8
• 申請日: 2013-12-06
• 公開（公告）號: CN104699092A
• 公開（公告）日: 2015-06-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉揚(yáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 劉揚(yáng)
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 大連智慧專利事務(wù)所 21215
• 代理人: 周志艦

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于機(jī)器人控制技術(shù)領(lǐng)域，更具體的說，屬一種兩輪式移動機(jī)器人自動控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

近年來，隨著移動機(jī)器人研究不斷深入，其應(yīng)用領(lǐng)域更加廣泛，面臨的環(huán)境和任務(wù)也越來越復(fù)雜。有時機(jī)器人會遇到比較狹窄，而且有許多大轉(zhuǎn)角的工作場合，如何在這樣的環(huán)境里靈活快捷地執(zhí)行任務(wù)，成為人們頗為關(guān)心的一個問題。兩輪自平衡機(jī)器人概念就是在這樣的背景下提出來的，這種機(jī)器人兩輪共軸、獨(dú)立驅(qū)動，車身重心倒置于車輪軸上方，通過運(yùn)動保持平衡，可直立行走。由于特殊的結(jié)構(gòu)，其適應(yīng)地形變化能力強(qiáng)，運(yùn)動靈活，可以勝任一些復(fù)雜環(huán)境里的工作。以前對于兩輪自平衡機(jī)器人的運(yùn)動控制的研究，理論上取得了許多開創(chuàng)性的進(jìn)展，但這樣的算法依賴于精確的模型和完整的信息，大多停留在理論研究和仿真的階段實(shí)際，應(yīng)用中并不多見。

大部分實(shí)際應(yīng)用的移動機(jī)器人左右輪的運(yùn)動控制都是基于雙閉環(huán)的電機(jī)控制，直接將電壓作為控制量,利用模擬電子電路進(jìn)行控制。這樣，控制策略存在著精度低、可靠度差、效率低等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了有效地解決以上技術(shù)問題，給出了一種兩輪式移動機(jī)器人自動控制系統(tǒng)。

本發(fā)明的一種兩輪式移動機(jī)器人自動控制系統(tǒng)，其特征在于：包括主控機(jī)、信號調(diào)理模塊C、信號調(diào)理模塊A、運(yùn)動路徑規(guī)劃軟件、左輪運(yùn)動控制器、右輪運(yùn)動控制器、電源模塊、信號調(diào)理模塊B、信號調(diào)理模塊D、左輪轉(zhuǎn)速傳感器、右輪轉(zhuǎn)速傳感器、傾角傳感器、陀螺儀傳感器、左輪伺服電機(jī)、編碼器A、右輪伺服電機(jī)、編碼器B；其中：

所述主控機(jī)分別與所述信號調(diào)理模塊C、所述信號調(diào)理模塊A、所述運(yùn)動路徑規(guī)劃軟件、所述左輪運(yùn)動控制器、所述右輪運(yùn)動控制器、所述電源模塊、所述信號調(diào)理模塊B、所述信號調(diào)理模塊D相連，所述左輪轉(zhuǎn)速傳感器與所述信號調(diào)理模塊C相連，所述右輪轉(zhuǎn)速傳感器與所述信號調(diào)理模塊D相連，所述傾角傳感器與所述信號調(diào)理模塊A相連，所述陀螺儀傳感器與所述信號調(diào)理模塊B相連，所述左輪運(yùn)動控制器分別與所述主控機(jī)、所述右輪運(yùn)動控制器、所述左輪伺服電機(jī)、所述編碼器A相連，所述右輪運(yùn)動控制器分別與所述主控機(jī)、所述左輪運(yùn)動控制器、所述右輪伺服電機(jī)、所述編碼器B相連，所述左輪伺服電機(jī)分別與所述左輪運(yùn)動控制器、所述編碼器A相連，所述右輪伺服電機(jī)分別于所述右輪運(yùn)動控制器、所述編碼器B相連。

本發(fā)明針對兩輪自平衡機(jī)器人在實(shí)際應(yīng)用中存在的問題，給出了一種兩輪式移動機(jī)器人自動控制系統(tǒng)。應(yīng)用最優(yōu)控制與兩輪差動等控制方法設(shè)計(jì)了控制器，提出了針對兩輪自平衡機(jī)器人平衡和行進(jìn)的新策略。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比：具有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、安裝與調(diào)試方便、系統(tǒng)可靠性高、測量精度高、功耗低、易于普及推廣、維修方便等優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

附圖1是本發(fā)明兩輪式移動機(jī)器人自動控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

圖1是本發(fā)明兩輪式移動機(jī)器人自動控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，兩輪式移動機(jī)器人自動控制系統(tǒng)包括主控機(jī)1、信號調(diào)理模塊C2、信號調(diào)理模塊A3、運(yùn)動路徑規(guī)劃軟件4、左輪運(yùn)動控制器5、右輪運(yùn)動控制器6、電源模塊7、信號調(diào)理模塊B8、信號調(diào)理模塊D9、左輪轉(zhuǎn)速傳感器10、右輪轉(zhuǎn)速傳感器11、傾角傳感器12、陀螺儀傳感器13、左輪伺服電機(jī)14、編碼器A15、右輪伺服電機(jī)16、編碼器B17；其中：

所述主控機(jī)1分別與所述信號調(diào)理模塊C2、所述信號調(diào)理模塊A3、所述運(yùn)動路徑規(guī)劃軟件4、所述左輪運(yùn)動控制器5、所述右輪運(yùn)動控制器6、所述電源模塊7、所述信號調(diào)理模塊B8、所述信號調(diào)理模塊D9相連，所述左輪轉(zhuǎn)速傳感器10與所述信號調(diào)理模塊C2相連，所述右輪轉(zhuǎn)速傳感器11與所述信號調(diào)理模塊D9相連，所述傾角傳感器12與所述信號調(diào)理模塊A3相連，所述陀螺儀傳感器13與所述信號調(diào)理模塊B8相連，所述左輪運(yùn)動控制器5分別與所述主控機(jī)1、所述右輪運(yùn)動控制器6、所述左輪伺服電機(jī)14、所述編碼器A15相連，所述右輪運(yùn)動控制器6分別與所述主控機(jī)1、所述左輪運(yùn)動控制器5、所述右輪伺服電機(jī)16、所述編碼器B17相連，所述左輪伺服電機(jī)14分別與所述左輪運(yùn)動控制器5、所述編碼器A15相連，所述右輪伺服電機(jī)16分別于所述右輪運(yùn)動控制器6、所述編碼器B17相連。