[發(fā)明專利]自平衡機(jī)器人控制方法、系統(tǒng)、自平衡機(jī)器人及介質(zhì)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010517343.0
• 申請日: 2020-06-09
• 公開（公告）號: CN111634356B
• 公開（公告）日: 2023-04-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王帥;崔磊磊;張正友
• 申請（專利權(quán)）人: 騰訊科技（深圳）有限公司
• 主分類號: B62K11/00
• 分類號: B62K11/00;B62M6/45;B62K21/12;G06F17/16
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所 11105
• 代理人: 王娟

1.一種自平衡機(jī)器人控制方法，其中，所述自平衡機(jī)器人包括前把轉(zhuǎn)向系統(tǒng)及動(dòng)量輪系統(tǒng)，所述前把轉(zhuǎn)向系統(tǒng)包括前把及前把控制器，該前把控制器用于控制所述前把的轉(zhuǎn)向角速度，所述動(dòng)量輪系統(tǒng)包括動(dòng)量輪及動(dòng)量輪控制器，所述動(dòng)量輪控制器用于向所述動(dòng)量輪提供轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，且該方法包括：

獲取該自平衡機(jī)器人的目標(biāo)自平衡狀態(tài)、當(dāng)前自平衡狀態(tài)及當(dāng)前運(yùn)動(dòng)速度；

確定該當(dāng)前運(yùn)動(dòng)速度所對應(yīng)的速度檔位，并基于該速度檔位及當(dāng)前運(yùn)動(dòng)速度確定預(yù)測增益控制矩陣；

基于該預(yù)測增益控制矩陣、該自平衡機(jī)器人的當(dāng)前自平衡狀態(tài)及目標(biāo)自平衡狀態(tài)，確定該自平衡機(jī)器人前把的轉(zhuǎn)向角速度及動(dòng)量輪的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)矩；以及

通過所述前把控制器控制該前把以該轉(zhuǎn)向角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，通過所述動(dòng)量輪控制器將該轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)矩提供給動(dòng)量輪。

2.如權(quán)利要求1所述的自平衡機(jī)器人控制方法，其中，所述目標(biāo)自平衡狀態(tài)包括目標(biāo)側(cè)傾角、目標(biāo)側(cè)傾角速度、目標(biāo)動(dòng)量輪轉(zhuǎn)動(dòng)速度及目標(biāo)前把轉(zhuǎn)向角中的至少一部分，所述當(dāng)前自平衡狀態(tài)包括當(dāng)前側(cè)傾角、當(dāng)前側(cè)傾角速度、當(dāng)前動(dòng)量輪轉(zhuǎn)動(dòng)速度及當(dāng)前的前把轉(zhuǎn)向角中的至少一部分。

3.如權(quán)利要求1所述的自平衡機(jī)器人控制方法，其中，確定該當(dāng)前運(yùn)動(dòng)速度所對應(yīng)的速度檔位，并基于該速度檔位及當(dāng)前運(yùn)動(dòng)速度確定預(yù)測增益控制矩陣包括：

確定該當(dāng)前運(yùn)動(dòng)速度所對應(yīng)的速度檔位，其中該速度檔位對應(yīng)于檔位最小速度值及檔位最大速度值組成的速度范圍；

確定該速度檔位所對應(yīng)的預(yù)測增益計(jì)算函數(shù)；

基于該預(yù)測增益計(jì)算函數(shù)及當(dāng)前運(yùn)動(dòng)速度，確定該自平衡機(jī)器人的預(yù)測增益控制矩陣。

4.如權(quán)利要求1所述的自平衡機(jī)器人控制方法，其中，基于該預(yù)測增益控制矩陣、該自平衡機(jī)器人的當(dāng)前自平衡狀態(tài)及目標(biāo)自平衡狀態(tài)，確定該自平衡機(jī)器人前把的轉(zhuǎn)向角速度及動(dòng)量輪的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)矩包括：

根據(jù)狀態(tài)反饋控制函數(shù)，基于該預(yù)測增益控制矩陣及該自平衡機(jī)器人的當(dāng)前自平衡狀態(tài)確定該自平衡機(jī)器人的前把轉(zhuǎn)向角速度及動(dòng)量輪控制器電壓，以及基于該動(dòng)量輪控制器電壓生成轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)矩；

且所述狀態(tài)反饋函數(shù)為：

u＝-Ka_pre(V_p)*(x-x₀)，

其中，Ka_pre(V_p)為該自平衡機(jī)器人的預(yù)測增益控制矩陣，u為狀態(tài)反饋向量，x為自平衡機(jī)器人的當(dāng)前自平衡狀態(tài)向量，x₀為自平衡機(jī)器人的目標(biāo)自平衡狀態(tài)向量，V_p為該自平衡機(jī)器人的當(dāng)前運(yùn)動(dòng)速度，且其中：

其中，U_m為動(dòng)量輪控制器電壓，為自平衡機(jī)器人的前把轉(zhuǎn)向角速度，θ為該自平衡機(jī)器人的當(dāng)前側(cè)傾角，為該自平衡機(jī)器人的當(dāng)前側(cè)傾角速度，為該自平衡機(jī)器人的當(dāng)前動(dòng)量輪轉(zhuǎn)動(dòng)角速度，δ為該自平衡機(jī)器人的當(dāng)前的前把轉(zhuǎn)向角，θ_eq為該自平衡機(jī)器人的目標(biāo)側(cè)傾角。

5.如權(quán)利要求3所述的自平衡機(jī)器人控制方法，其中，所述預(yù)測增益計(jì)算函數(shù)是基于該速度檔位的檔位最小速度值及檔位最大速度值確定的，且其中，所述確定該速度檔位所對應(yīng)的預(yù)測增益計(jì)算函數(shù)包括：

基于增益控制函數(shù)，確定該檔位最小速度值所對應(yīng)的最小速度實(shí)際增益控制矩陣；

基于增益控制函數(shù)，確定該檔位最大速度值所對應(yīng)的最大速度實(shí)際增益控制矩陣；

基于該檔位最小速度值、最小速度實(shí)際增益控制矩陣、檔位最大速度值、最大速度實(shí)際增益控制矩陣，確定該預(yù)測增益計(jì)算函數(shù)。