[發明專利]直線控制方法、裝置及雙輪機器人

在審

• 申請號: 201710193757.0
• 申請日: 2017-03-28
• 公開（公告）號: CN106950958A
• 公開（公告）日: 2017-07-14
• 發明（設計）人: 趙艷麗;程霖
• 申請（專利權）人: 歌爾科技有限公司
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 北京博雅睿泉專利代理事務所(特殊普通合伙)11442
• 代理人: 郭少晶,馬佑平

技術領域

本發明涉及雙輪機器人技術領域，更具體地，本發明涉及一種用于雙輪機器人的直線控制方法、一種用于雙輪機器人的直線控制裝置、及一種雙輪機器人。

背景技術

當前，兩輪呈左右對稱分布的移動式機器人已被廣泛應用在各個領域，例如娛樂類的雙輪機器人。該種雙輪機器人的左、右輪各由一個電機驅動，并依靠左、右輪的差速實現轉向。

雙輪機器人的典型控制系統具有兩個控制環，分別為速度控制環和直立控制環，該種結構雖然比較簡單，但存在的問題是：由于機械系統存在誤差，因此，在雙輪機器人一直運行的情況下，累積誤差將越來越明顯，這可能使得雙輪機器人在直線運動時的左、右輪差速超過一定數值而無法保持直線運動。

發明內容

本發明實施例的一個目的是提供一種用于對雙輪機器人進行直線控制的新的技術方案。

根據本發明的第一方面，提供了一種用于雙輪機器人的直線控制方法，所述雙輪機器人具有左輪電機和右輪電機，所述直線控制方法包括：

接收陀螺儀提供的所述雙輪機器人繞豎直軸轉動的角速度值；

根據所述角速度值計算得到所述雙輪機器人繞所述豎直軸轉動的角度值；

確定直線控制環的比例項等于比例系數乘以所述角度值；

根據所述比例項確定所述直線控制環的直線控制輸出量；

增加所述直線控制輸出量來調節用于驅動所述左輪電機的PWM信號和用于驅動所述右輪電機的PWM信號。

可選的是，所述方法還包括：

計算所述直線控制環的微分項等于微分時間乘以所述角速度值；

所述根據所述比例項確定所述直線控制環的直線控制輸出量進一步為：

根據所述比例項和所述微分項確定所述直線控制輸出量。

可選的是，所述根據所述比例項和所述微分項確定所述直線控制輸出量進一步為：

確定所述直線控制輸出量等于所述比例項與所述微分項之和。

可選的是，所述增加所述直線控制輸出量調節用于驅動所述左輪電機的PWM信號和用于驅動所述右輪電機的PWM信號進一步為：

在設定的控制周期內，逐漸遞增地完成所述直線控制輸出量的增加來調節用于驅動所述左輪電機的PWM信號和用于驅動所述右輪電機的PWM信號。

可選的是，所述逐漸遞增地完成所述直線控制輸出量的增加來調節用于驅動所述左輪電機的PWM信號和用于驅動所述右輪電機的PWM信號進一步為：

線性遞增地完成所述直線控制輸出量的增加來調節用于驅動所述左輪電機的PWM信號和用于驅動所述右輪電機的PWM信號。

根據本發明的第二方面，還提供了一種用于雙輪機器人的直線控制裝置，所述雙輪機器人具有左輪電機和右輪電機，所述直線控制裝置包括：

接收模塊，用于接收陀螺儀提供的所述雙輪機器人繞豎直軸轉動的角速度值；

角度計算模塊，用于根據所述角速度值計算得到所述雙輪機器人繞所述豎直軸轉動的角度值；

比例計算模塊，用于確定直線控制環的比例項等于比例系數乘以所述角度值；

輸出量計算模塊，用于根據所述比例項確定所述直線控制環的直線控制輸出量；以及，

執行模塊，用于增加所述直線控制輸出量來調節用于驅動所述左輪電機的PWM信號和用于驅動所述右輪電機的PWM信號。

可選的是，所述直線控制裝置還包括：

微分計算模塊，用于計算所述直線控制環的微分項等于微分時間乘以所述角速度值；

所述輸出量計算模塊具體用于根據所述比例項和所述微分項確定所述直線控制輸出量。

可選的是，所述輸出量計算模塊具體用于確定所述直線控制輸出量等于所述比例項與所述微分項之和。

可選的是，所述執行模塊具體用于在設定的控制周期內，逐漸遞增地完成所述直線控制輸出量的增加來調節用于驅動所述左輪電機的PWM信號和用于驅動所述右輪電機的PWM信號。

可選的是，所述執行模塊具體用于線性遞增地完成所述直線控制輸出量的增加來調節用于驅動所述左輪電機的PWM信號和用于驅動所述右輪電機的PWM信號。

根據本發明的第三方面，還提供了一種用于雙輪機器人的直線控制裝置，包括存儲器和處理器，所述存儲器用于存儲指令，所述指令用于控制所述處理器進行操作以執行根據本發明的第一方面所述的直線控制方法。