[发明专利]一种控制双轮机器人直线行走的方法和系统

说明书

本发明公开了一种控制双轮机器人直线行走的方法，双轮机器人内设置有压力传感器、陀螺仪和左右电机，方法包括：利用陀螺仪获取双轮机器人绕z轴旋转的角速度值，并根据角速度值计算双轮机器人绕z轴旋转的角度值；通过压力传感器获取双轮机器人的负重值，并根据负重值计算双轮机器人进行PD直线控制的比例控制参数P值和微分控制参数D值；将双轮机器人绕z轴旋转的角度值与预存的零角度目标值之差进行P值的比例控制，将双轮机器人绕z轴旋转的角速度值进行D值的微分控制，计算双轮机器人进行PD直线控制的输出量；将输出量输出至左右电机，根据输出量控制左右电机的步进数。本发明能够使得双轮机器人在不同负重情况下直线行走。

技术领域

本发明涉及双轮机器人控制策略领域，具体涉及一种控制双轮机器人直线行走的方法和系统。

背景技术

移动机器人因为在各行各业有着广阔的应用前景，已经成为机器人研究领域的一个重要分支。按其移动方式分类，有论事、履带式、腿式、推进式等，其中轮式移动机器人具有成本低、结构和控制简单、能量利用率高等特点而得到广泛应用。双轮机器人是一种特殊的轮式移动机器人，可以自我平衡，拓展了它适应地形变化的能力，运动灵活、行驶速度和倾斜角度可以调节。双轮机器人的左右轮分别由一个电机驱动,依靠差速实现转向,转向灵活。

随着轮式机器人技术的不断发展，两轮呈左右对称布置的两轮移动机器人被广泛的应用，其优点是：左右轮分别由一个电机驱动,依靠差速实现转向,转向灵活。

双轮自平衡机器人在运动过程中除了要解决平衡问题，还要解决双轮机器人的机械系统存在的误差，因为在双轮机器人一直运行的情况下，双轮机器人的积累误差会越来越明显，从而使机器人无法直线行进。尤其在负重不同的情况下，需要根据不同负重自动采取不同的控制策略，否则容易造成不同负重情况下过调或者欠调导致的无法直线行走问题。

发明内容

本发明提供了一种控制双轮机器人直线行走的方法和系统，以解决现有的双轮机器人机械系统误差以及不同负重导致的双轮机器人无法直线行走等问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种控制双轮机器人直线行走的方法，所述双轮机器人内设置有压力传感器、陀螺仪和左右电机，所述方法包括：利用所述陀螺仪获取所述双轮机器人绕z轴旋转的角速度值，并根据所述角速度值计算所述双轮机器人绕z轴旋转的角度值；

通过所述压力传感器获取所述双轮机器人的负重值，并根据所述负重值计算所述双轮机器人进行PD直线控制的比例控制参数P值和微分控制参数D值；

将所述双轮机器人绕z轴旋转的角度值与预存的零角度目标值之差进行所述P值的比例控制，将所述双轮机器人绕z轴旋转的角速度值进行所述D值的微分控制，计算所述双轮机器人进行PD直线控制的输出量；

将所述输出量输出至所述左右电机，根据所述输出量控制所述左右电机的步进数，以实现对所述双轮机器人直线行走的控制。

根据本发明的另一个方面，提供了一种控制双轮机器人直线行走的系统，所述系统包括陀螺仪、压力传感器、左右电机和处理器；

所述陀螺仪，用于获取所述双轮机器人的绕z轴旋转的角速度值，并将获取到的所述角速度值发送给所述处理器；

所述压力传感器，用于获取所述双轮机器人的负重值，并将所述负重值发送至所述处理器；

所述处理器，用于接收来自所述陀螺仪的角速度值，根据所述角速度值计算双轮机器人绕z轴旋转的角度值；以及用于根据来自所述压力传感器的负重值计算所述双轮机器人进行PD直线控制的比例控制参数P值和微分控制参数D值；将所述双轮机器人绕z轴旋转的角度值与预存的零角度目标值之差进行所述P值的比例控制，将所述双轮机器人绕z轴旋转的角速度值进行所述D值的微分控制，计算所述双轮机器人进行PD直线控制的输出量；并将所述输出量输出至所述左右电机；