[發明專利]一種單片機機器人直線導航方法

在審

• 申請號: 201710156788.9
• 申請日: 2017-03-16
• 公開（公告）號: CN107132839A
• 公開（公告）日: 2017-09-05
• 發明（設計）人: 沙煉;陳江;李昀達;徐燁
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司33201
• 代理人: 王兵,黃美娟

技術領域

本發明設計機器人技術領域，具體而言，涉及一種單片機機器人直線導航方法。

技術背景

目前，隨著信息技術的快速發展，機器人被應用在各個領域，在工業上，機器人可以代替人力搬運貨物；在生活中，機器人也可以代替人類執勤巡檢等。

當前，工業機器人搬運貨物和機器人巡檢等，機器人的直線運行是必不可少的，一般機器人都是用的磁條或激光來導航，但是磁條導航運行速度有限，而且需要在地面貼上磁條；而激光導航又成本太高，且易受空中物流或障礙物的影響。

發明內容

本發明要克服現有技術的上述缺點，提供一種單片機機器人直線導航方法，實現通過慣導傳感器和初始導軌確定機器所處姿態，并最終通過慣導傳感器與速度采集模塊共同作用來保證機器的直行。

一種單片機機器人直線導航方法，包括如下步驟：

步驟1，將機器在初始位置校零，

步驟2，獲取慣導傳感器數值,

步驟3，濾波，

步驟4，得到較為準確的數值，并代入方向環；

步驟5，將方向環與速度環結合起來調節機器直線前進

步驟6，待機器運行一周，檢測是否發生零飄，若沒有，則轉入步驟2；若有，則轉入步驟1，以此循環，通過慣導傳感器和初始導軌確定機器所處姿態，并最終通過慣導傳感器與速度采集模塊共同作用來保證機器的直行。

步驟1所述的機器在初始位置校零是機械校零或按鍵校零；具體包括：

11,在初始位置有一段機械導軌，方便機器步入導軌機械校零，避免機器在初始位置前進方向就存在偏差；

12，待機器姿態調正后按鍵復位校零。

步驟2所述的獲取慣導傳感器值，具體包括：

步驟S1021：采取定時中斷處理，為數據采集和處理提供時間。

步驟S1022：通過集成電路總線(IIC)獲取繞Z軸的角度和角速度,IIC總線是雙向、兩線(SCL、SDA)、串行、多主控接口標準，具有總線仲裁機制；

步驟S1023：等待數據進一步處理，為濾波做好準備。

步驟3所述的濾波是所述軟件濾波，具體包括：

31.先連續取N個采樣值看成一個隊列；

32.每次采樣到一個新的數據放入隊尾，并扔掉原來隊首的一次數據；

33.最后把隊列中的N個數據進行算術平均運算。

步驟4所述的方向環包括：

41.先設置機器的角度目標值，采集濾波結束后的角度和角速度；

42.再計算角度的偏差；通過整定參數Kp1和參數Kp2,從而進一步調節機器的姿態。

步驟5所述的速度環包括：

51.先設置機器的速度目標值，采集機器此刻的運行速度；

52.再計算此次的速度偏差；同時將此次的偏差與上次的偏差做差；

53.通過調節參數Kp2和參數Ki2，從而得出速度的增量；

54.最后將此次的速度偏差值賦給上次的偏差，最終達到控制機器速度的目的。

步驟5所述的方向環和速度環一起調節機器直線運行包括：

S51.用第一獲取模塊采集機器直線運行的角度值和角速度值；

S52.用第二獲取模塊獲取機器的速度值；

步驟6所述的待機器運行一周檢測是否發生零飄包括：用確定是否零飄模塊判斷運行一周是否發生零飄和校零。

第一方面，本發明提供了一種單片機機器人直線導航方法，所述方法包括：先將機器在初始位置校零，獲取慣導傳感器數值后，經濾波得到較為準確的數值，并代入方向環；緊接著將方向環與速度環結合起來調節機器直線前進。待機器運行一周，檢測是否發生零飄，若沒有，則繼續運行并繼續讀取慣導傳感器的數值；若有，則重新校完零再繼續往下，以此循環。通過慣導傳感器和初始導軌確定機器所處姿態，并最終通過慣導傳感器與速度采集模塊共同作用來保證機器更快的直行運動。

結合第一方面，其中，所述在初始位置校零包括：采取機械校零和按鍵校零相結合。在初始位置布有一段機械導軌，方便機器步入導軌機械校零，避免機器在初始位置前進方向就存在偏差；待機器姿態調正后可以按鍵復位校零。

結合第一方面，其特征在于，所述獲取慣導傳感器值，包括：進入中斷后，通過IIC(集成電路總線)獲取繞Z軸的角度和角速度；待獲取完數值后，對數值進行濾波處理。