[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于圖像處理的追蹤平衡車(chē)及其控制方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910831990.6
• 申請(qǐng)日: 2019-09-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110602196A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-12-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 繆文南
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)廣州學(xué)院
• 主分類(lèi)號(hào): H04L29/08
• 分類(lèi)號(hào): H04L29/08;G07C5/00;G06T7/00;B62K11/00;B62M6/45
• 代理公司: 44379 佛山市禾才知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 資凱亮;單蘊(yùn)倩

1.一種基于圖像處理的追蹤平衡車(chē)，其包括：平衡車(chē)移動(dòng)本體和平衡移動(dòng)控制系統(tǒng)；其特征在于，

所述平衡移動(dòng)本體包括車(chē)架，設(shè)置于車(chē)架內(nèi)部的驅(qū)動(dòng)裝置和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，以及設(shè)置于車(chē)架底部的兩個(gè)滾輪，所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)將所述驅(qū)動(dòng)裝置和兩個(gè)滾輪傳動(dòng)連接；

所述平衡移動(dòng)控制系統(tǒng)包括：Mpu6050平衡模塊、PID算法轉(zhuǎn)換模塊、openmv電路板和圖像采集裝置；所述Mpu6050平衡模塊、PID算法轉(zhuǎn)換模塊、圖像采集裝置和所述驅(qū)動(dòng)裝置均與所述openmv電路板電聯(lián)接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于圖像處理的追蹤平衡車(chē)，其特征在于，所述Mpu6050平衡模塊集成三軸加速度計(jì)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于圖像處理的追蹤平衡車(chē)，其特征在于，所述圖像采集裝置為攝像頭；所述openmv電路板采用Python腳本編寫(xiě)程序，所述攝像頭與所述openmv電路板采用Python腳本通訊。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于圖像處理的追蹤平衡車(chē)，其特征在于，所述平衡移動(dòng)控制系統(tǒng)還包括藍(lán)牙模塊、無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通訊模塊、存儲(chǔ)模塊和移動(dòng)終端，所述移動(dòng)終端通過(guò)所述藍(lán)牙模塊與所述追蹤平衡車(chē)聯(lián)接通訊；所述存儲(chǔ)模塊用于儲(chǔ)存所述追蹤平衡車(chē)的運(yùn)行信息。

5.應(yīng)用如權(quán)利要求1-4中任意一項(xiàng)所述的一種基于圖像處理的追蹤平衡車(chē)的控制方法，其應(yīng)用于追蹤平衡車(chē)的平衡移動(dòng)控制系統(tǒng)中，其特征在于，包括如下步驟：

a.開(kāi)啟追蹤平衡車(chē)電源開(kāi)關(guān)，平衡車(chē)在所述PID算法轉(zhuǎn)換模塊的實(shí)時(shí)運(yùn)算下，并配合Mpu6050平衡模塊維持自身初始平衡；

b.用戶(hù)通過(guò)移動(dòng)終端選擇運(yùn)行模式和移動(dòng)速度上限；

c.當(dāng)用戶(hù)選擇進(jìn)入激光追蹤模式時(shí)，所述圖像采集裝置和penmv電路板配合，開(kāi)始追蹤采集激光坐標(biāo)和移動(dòng)路徑信息規(guī)劃出追蹤路徑信息，所述平衡車(chē)根據(jù)追蹤路徑信息移動(dòng)，同時(shí)所述追蹤平衡車(chē)在PID算法轉(zhuǎn)換模塊和Mpu6050平衡模塊配合下保持追蹤平衡車(chē)平衡移動(dòng)；當(dāng)用戶(hù)選擇手動(dòng)操作模式時(shí)，所述平衡車(chē)根據(jù)用戶(hù)操控實(shí)時(shí)規(guī)劃運(yùn)動(dòng)信息，并根據(jù)運(yùn)動(dòng)信息移動(dòng)，同時(shí)所述追蹤平衡車(chē)在PID算法轉(zhuǎn)換模塊和Mpu6050平衡模塊配合下保持追蹤平衡車(chē)平衡移動(dòng)；

d.所述追蹤平衡車(chē)每次從移動(dòng)到停止?fàn)顟B(tài)時(shí)，會(huì)主動(dòng)收集并儲(chǔ)存一次移動(dòng)過(guò)程的運(yùn)動(dòng)信息。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述步驟a和步驟c中所述PID算法轉(zhuǎn)換模塊的運(yùn)算過(guò)程包括如下內(nèi)容：

1)比例參數(shù)相當(dāng)于所述追蹤平衡車(chē)倒下的回復(fù)力，該參數(shù)要大于重力加速度所產(chǎn)生的效果才能夠使得所述追蹤平衡車(chē)保持直立，當(dāng)逐步增大比例參數(shù)時(shí)，所述追蹤平衡車(chē)開(kāi)始能夠保持直立，進(jìn)一步加大時(shí)，所述追蹤平衡車(chē)開(kāi)始出現(xiàn)來(lái)回?cái)[動(dòng)現(xiàn)象；微分參數(shù)相當(dāng)于阻尼力，調(diào)節(jié)微分參數(shù)用于抑制車(chē)模的擺動(dòng)；

2)調(diào)節(jié)比例參數(shù)P、微分參數(shù)D這兩個(gè)參數(shù)時(shí)遵循先比例后微分的順序，先調(diào)整比例參數(shù)使得所述追蹤平衡車(chē)能夠保持直立并且開(kāi)始來(lái)回?cái)[動(dòng)，然后逐步增加微分參數(shù)，所述追蹤平衡車(chē)逐步直立穩(wěn)定，進(jìn)一步增大微分參數(shù)直到兩輪自平衡車(chē)開(kāi)始共振，至此確定微分參數(shù)的最大值；

3)適當(dāng)減小微分參數(shù)，然后逐步增大比例參數(shù)，直到所述追蹤平衡車(chē)又開(kāi)始震蕩，至此確定比例參數(shù)的最大值，在這些參數(shù)附近進(jìn)行多次試驗(yàn)，直到得出一組最優(yōu)參數(shù)為止。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述步驟d還包括如下內(nèi)容：

1)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)模塊定時(shí)調(diào)取與網(wǎng)關(guān)交互聯(lián)網(wǎng)信息，檢測(cè)判斷所述移動(dòng)終端或所述電腦操作端是否在局域網(wǎng)；

2)當(dāng)檢測(cè)判斷出所述移動(dòng)終端在局域網(wǎng)內(nèi)，所述存儲(chǔ)模塊將運(yùn)行信息儲(chǔ)存在本地；

當(dāng)檢測(cè)判斷出所述移動(dòng)終端不在局域網(wǎng)內(nèi)，且網(wǎng)關(guān)與云端服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接，無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)模塊將運(yùn)行信息上傳至云端服務(wù)器；

當(dāng)檢測(cè)判斷出所述移動(dòng)終端不在局域網(wǎng)內(nèi)，且網(wǎng)關(guān)與云端服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)斷開(kāi)，無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)模塊將運(yùn)行信息儲(chǔ)存在網(wǎng)關(guān)設(shè)有的存儲(chǔ)模塊內(nèi)，待網(wǎng)關(guān)與云端服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)重新聯(lián)接，無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通訊模塊發(fā)出指令將網(wǎng)關(guān)內(nèi)運(yùn)行信息上傳至云端服務(wù)器。