[發明專利]一種控制雙輪機器人直線行走的方法和系統

有效

• 申請號: 201710267244.X
• 申請日: 2017-04-21
• 公開（公告）號: CN106990783B
• 公開（公告）日: 2023-09-01
• 發明（設計）人: 趙艷麗
• 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: 北京市隆安律師事務所 11323
• 代理人: 權鮮枝;吳昊

本發明公開了一種控制雙輪機器人直線行走的方法，雙輪機器人內設置有壓力傳感器、陀螺儀和左右電機，方法包括：利用陀螺儀獲取雙輪機器人繞z軸旋轉的角速度值，并根據角速度值計算雙輪機器人繞z軸旋轉的角度值；通過壓力傳感器獲取雙輪機器人的負重值，并根據負重值計算雙輪機器人進行PD直線控制的比例控制參數P值和微分控制參數D值；將雙輪機器人繞z軸旋轉的角度值與預存的零角度目標值之差進行P值的比例控制，將雙輪機器人繞z軸旋轉的角速度值進行D值的微分控制，計算雙輪機器人進行PD直線控制的輸出量；將輸出量輸出至左右電機，根據輸出量控制左右電機的步進數。本發明能夠使得雙輪機器人在不同負重情況下直線行走。

技術領域

本發明涉及雙輪機器人控制策略領域，具體涉及一種控制雙輪機器人直線行走的方法和系統。

背景技術

移動機器人因為在各行各業有著廣闊的應用前景，已經成為機器人研究領域的一個重要分支。按其移動方式分類，有論事、履帶式、腿式、推進式等，其中輪式移動機器人具有成本低、結構和控制簡單、能量利用率高等特點而得到廣泛應用。雙輪機器人是一種特殊的輪式移動機器人，可以自我平衡，拓展了它適應地形變化的能力，運動靈活、行駛速度和傾斜角度可以調節。雙輪機器人的左右輪分別由一個電機驅動,依靠差速實現轉向,轉向靈活。

隨著輪式機器人技術的不斷發展，兩輪呈左右對稱布置的兩輪移動機器人被廣泛的應用，其優點是：左右輪分別由一個電機驅動,依靠差速實現轉向,轉向靈活。

雙輪自平衡機器人在運動過程中除了要解決平衡問題，還要解決雙輪機器人的機械系統存在的誤差，因為在雙輪機器人一直運行的情況下，雙輪機器人的積累誤差會越來越明顯，從而使機器人無法直線行進。尤其在負重不同的情況下，需要根據不同負重自動采取不同的控制策略，否則容易造成不同負重情況下過調或者欠調導致的無法直線行走問題。

發明內容

本發明提供了一種控制雙輪機器人直線行走的方法和系統，以解決現有的雙輪機器人機械系統誤差以及不同負重導致的雙輪機器人無法直線行走等問題。

根據本發明的一個方面，提供了一種控制雙輪機器人直線行走的方法，所述雙輪機器人內設置有壓力傳感器、陀螺儀和左右電機，所述方法包括：利用所述陀螺儀獲取所述雙輪機器人繞z軸旋轉的角速度值，并根據所述角速度值計算所述雙輪機器人繞z軸旋轉的角度值；

通過所述壓力傳感器獲取所述雙輪機器人的負重值，并根據所述負重值計算所述雙輪機器人進行PD直線控制的比例控制參數P值和微分控制參數D值；

將所述雙輪機器人繞z軸旋轉的角度值與預存的零角度目標值之差進行所述P值的比例控制，將所述雙輪機器人繞z軸旋轉的角速度值進行所述D值的微分控制，計算所述雙輪機器人進行PD直線控制的輸出量；

將所述輸出量輸出至所述左右電機，根據所述輸出量控制所述左右電機的步進數，以實現對所述雙輪機器人直線行走的控制。

根據本發明的另一個方面，提供了一種控制雙輪機器人直線行走的系統，所述系統包括陀螺儀、壓力傳感器、左右電機和處理器；

所述陀螺儀，用于獲取所述雙輪機器人的繞z軸旋轉的角速度值，并將獲取到的所述角速度值發送給所述處理器；

所述壓力傳感器，用于獲取所述雙輪機器人的負重值，并將所述負重值發送至所述處理器；

所述處理器，用于接收來自所述陀螺儀的角速度值，根據所述角速度值計算雙輪機器人繞z軸旋轉的角度值；以及用于根據來自所述壓力傳感器的負重值計算所述雙輪機器人進行PD直線控制的比例控制參數P值和微分控制參數D值；將所述雙輪機器人繞z軸旋轉的角度值與預存的零角度目標值之差進行所述P值的比例控制，將所述雙輪機器人繞z軸旋轉的角速度值進行所述D值的微分控制，計算所述雙輪機器人進行PD直線控制的輸出量；并將所述輸出量輸出至所述左右電機；