[發明專利]一種基于PID控制算法的掃地機器人沿線行走控制系統及其控制方法

有效

• 申請號: 201910940966.6
• 申請日: 2019-09-30
• 公開（公告）號: CN110840344B
• 公開（公告）日: 2021-08-06
• 發明（設計）人: 陳振兵;張馳洲
• 申請（專利權）人: 湖南格蘭博智能科技有限責任公司
• 主分類號: A47L11/40
• 分類號: A47L11/40;A47L11/24
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 李寶碩

本發明公開了一種基于PID控制算法的掃地機器人沿線行走控制系統及其控制方法，包括掃地機機體、左轉動輪、右轉動輪，底層驅動模塊、控制模塊以及電源模塊，所述底層驅動模塊包括掃地機機體姿態測量單元以及驅動單元，本發明提出了基于PID控制算法的掃地機器人沿線行走控制系統及其控制方法，對掃地機器人在行進過程中的姿態角、速度和位置(即偏距)進行了閉環控制，使得掃地機器人在行進過程中保持直線，并且適用于各種機型的掃地機器人，調參方便，控制穩定，在低成本下完成了掃地機器人的智能控制。

技術領域

本發明涉及掃地機器人技術領域，具體為一種基于PID控制算法的掃地機器人沿線行走控制系統及其控制方法。

背景技術

人們通常將完成清掃、吸塵、擦地工作的機器人，也統稱為智能掃地機器人，智能掃地機器人能夠憑借一定的人工智能技術，自主在房間內完成清掃任務，一般采用刷掃和真空方式，將地面雜物先吸納進入自身的垃圾收納盒，從而完成地面清掃的功能。

目前市場上的智能掃地機器人還沒有一種標準的直線行走控制方法，也沒有通過自動控制算法來實現對掃地機器人的姿態、速度和位置控制。雖然市面上已經出現了對掃地機器人的測速、測距及轉角控制，但都是獨立的模塊單獨開環控制，還沒有出現將其結合后基于 PID算法的掃地機機器人沿線行走的案例。

公開號為CN201410266593.6的專利提供了一種掃地機器人測速、測距系統及其方法，通過在萬向輪上設置多級磁環，在底盤上對應設置霍爾感應器，可以較為準確的測量出掃地機器人當前的速度，但是對于掃地機器人的速度未有閉環控制。

發明內容

(一)解決的技術問題

針對現有技術的不足，本發明提供了一種基于PID控制算法的掃地機器人沿線行走控制系統及其控制方法，解決了現有技術不能平緩的控制掃地機器人行走時的速度以及掃地機器人在直線行走時偏移較大的問題。

(二)技術方案

為實現以上目的，本發明通過以下技術方案予以實現：一種基于 PID控制算法的掃地機器人沿線行走控制系統，包括掃地機機體、左轉動輪、右轉動輪、底層驅動模塊、控制模塊以及電源模塊，所述底層驅動模塊包括掃地機機體姿態測量單元以及驅動單元，所述機體姿態測量單元設置于所述掃地機機體內，所述驅動單元用于驅動左、右轉動輪帶動所述掃地機機體移動，所述左、右轉動輪上均對應設置有用于測量左、右轉動輪行進過程中脈沖數的左、右編碼單元，所述控制模塊為PID控制模塊，所述機體姿態測量單元、驅動單元、左編碼單元、右編碼單元均電性連接所述PID控制模塊，所述機體姿態測量單元、驅動單元、左編碼單元、右編碼單元、PID控制模塊均電性連接所述電源模塊。

優選的，所述PID控制模塊包括主控單元、姿態環PID控制單元、速度環PID控制單元和偏距環PID控制單元，所述機體姿態測量單元電性連接所述姿態環PID控制單元，所述左、右編碼單元均電性連接所述速度環PID控制單元，所述姿態環PID控制單元與所述速度環 PID控制單元電性連接所述偏距環PID控制單元，所述姿態環PID控制單元、所述速度環PID控制單元、所述偏距環PID控制單元均設置于所述主控單元上。

優選的，所述姿態環PID控制單元以及所述偏距環PID控制單元采用位置式PID控制算法，所述速度環PID采用增量式PID控制算法。

優選的，所述機體姿態測量單元為陀螺儀，所述左、右編碼單元為左、右光電編碼器，所述驅動單元包括左直流有刷電機、右直流有刷電機，所述左、右光電編碼器對應設置于左、右直流有刷電機上。

此外，為實現上述目的，本發明還提供一種基于PID控制算法的掃地機器人沿線行走的控制方法，包括如上所述的一種基于PID控制算法的掃地機器人沿線行走控制系統，所述掃地機機體內還設置有定時單元，所述定時單元電性連接所述左光電編碼器、右光電編碼器以及PID控制模塊：

步驟1：開啟掃地機器人；