[發明專利]自平衡機器人及其速度控制裝置和速度控制方法

有效

• 申請號: 201610654100.5
• 申請日: 2016-08-10
• 公開（公告）號: CN107685325B
• 公開（公告）日: 2020-04-03
• 發明（設計）人: 張洋;張虎
• 申請（專利權）人: 北京小米移動軟件有限公司;北京愛其科技有限公司
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16;G05D13/62
• 代理公司: 北京英創嘉友知識產權代理事務所(普通合伙) 11447
• 代理人: 魏嘉熹;南毅寧

本公開關于自平衡機器人及其速度控制裝置和速度控制方法，涉及機器人領域，能精確有效地實現限速。該方法包括：獲取處于加速狀態的自平衡機器人的傾斜角度值和電機脈寬調制值；在所述傾斜角度值的絕對值大于傾斜角度限制值時或所述電機脈寬調制值的絕對值大于電機脈寬調制限制值時，檢測自平衡機器人的運行速度；以及利用預設運行速度上限值和所述運行速度調整自平衡機器人的重心角度，直至檢測到的傾斜角度值的絕對值小于等于傾斜角度限制值且檢測到的電機脈寬調制值的絕對值小于等于電機脈寬調制限制值。

技術領域

本公開涉及機器人領域，尤其涉及自平衡機器人及其速度控制裝置和速度控制方法。

背景技術

目前，為了保證駕駛者的安全，載人自平衡電動車的速度控制方法為：首先設置自平衡電動車的速度最高值Vmax，其中Vmax小于車速極限值，也即自平衡電動車的車速只能達到Vmax值，但是始終達不到車速極限值；然后，當車速達到了Vmax值時，通過增加電機驅動力，使車體在行駛過程中有個加速的過程，由于慣性作用，駕駛者相對于車體會向后仰，從而達到減速限制的目的。

通過突然加速達到限速的目的，就要求自平衡電動車的電機的額定功率要比實際工作功率大很多，以保證自平衡電動車有足夠的功率來既可以保持車身不傾倒又可以做到突然加速。然而，由于自平衡機器人系統基本上都采用直流有刷小功率電機，因此上述速度控制方法并不適用于非載人的自平衡機器人系統。

發明內容

為克服相關技術中存在的問題，本公開提供一種自平衡機器人及其速度控制裝置和速度控制方法。

根據本公開實施例的第一方面，提供一種用于自平衡機器人的速度控制方法，該方法包括：

獲取處于加速狀態的自平衡機器人的傾斜角度值和電機脈寬調制值；

當所述傾斜角度值的絕對值大于傾斜角度限制值時或者所述電機脈寬調制值的絕對值大于電機脈寬調制限制值時，檢測所述自平衡機器人的運行速度；

利用預設運行速度上限值和所述運行速度來調整所述自平衡機器人的重心角度，直至所述傾斜角度值的絕對值小于等于所述傾斜角度限制值并且所述電機脈寬調制值的絕對值小于等于所述電機脈寬調制限制值。

可選地，根據本公開實施例的第一方面的方法還包括：檢測處于加速狀態的所述自平衡機器人是否摔倒；以及在所述自平衡機器人摔倒時，使所述自平衡機器人的電機停止運轉。

可選地，根據本公開實施例的第一方面的方法還包括：在所述傾斜角度值的絕對值小于等于所述傾斜角度限制值并且所述電機脈寬調制值的絕對值小于等于所述電機脈寬調制限制值時，判斷是否接收到停止加速運動指令；以及在接收到所述停止加速運動指令時，通過逐漸減小所述自平衡機器人的重心角度來使所述自平衡機器人減速至平衡狀態。

可選地，所述傾斜角度限制值和所述電機脈寬調制限制值通過以下步驟獲得：獲取處于平衡狀態的所述自平衡機器人的電機脈寬調制值；以及依據所獲取的平衡狀態下的電機脈寬調制值來確定所述傾斜角度限制值和所述電機脈寬調制限制值。

可選地，根據本公開實施例的第一方面的方法還包括：在所述自平衡機器人已經開始工作且在平衡點附近來回擺動時，確定所述自平衡機器人處于平衡狀態。

可選地，根據本公開實施例的第一方面的方法還包括：使用以下公式來利用所述預設運行速度上限值和所述運行速度調整所述自平衡機器人的重心角度：

Aset＝Aset+Kp*(Spd_set-Spd_mov)

其中，Aset是所述自平衡機器人的重心角度，Kp是轉換常數，Spd_set是所述預設運行速度上限值，以及Spd_mov是所述自平衡機器人的運行速度。

根據本公開實施例的第二方面，提供一種用于自平衡機器人的速度控制裝置，該裝置包括：