[发明专利]一种自平衡机器人的位置控制方法

权利要求书

1.一种基于电机编码的自平衡机器人的位置控制方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤一：对自平衡机器人的各个模块进行初始化操作；

步骤二：获取自平衡机器人的传感数据并且进行姿态解算；

步骤三：将步骤二中姿态解算的姿态信息以及自平衡机器人的位置信息作为自平衡位置控制器的输入信息，进行自平衡机器人的平衡状态判断，从而确定是否更改控制策略；

步骤四：执行模块接收并且执行步骤三中自平衡位置控制器所输出的控制策略；所述执行模块包括电机、驱动轮、以及用于实时反馈自平衡机器人的位置信息的编码器，所述电机连接所述驱动轮，所述编码器连接所述电机，所述编码器将所述电机旋转产生的角度变化转变成自身的码数变化，进而产生电信号的变化，所述电信号的变化作为自平衡机器人的位置信息反馈给所述自平衡位置控制器。

2.根据权利要求1所述的一种基于电机编码的自平衡机器人的位置控制方法，其特征在于，步骤一中所述的模块初始化包括控制板卡初始化、传感器初始化、自平衡机器人重心初始化、执行模块初始化。

3.根据权利要求2述的一种基于电机编码的自平衡机器人的位置控制方法，其特征在于，所述控制板卡初始化包括主控时钟初始化、中断系统初始化、各个通信模块初始化。

4.根据权利要求1所述的一种基于电机编码的自平衡机器人的位置控制方法，其特征在于，用于获取自平衡机器人的传感数据的传感器为微机电六轴运动传感器，包括加速度计和陀螺仪。

5.根据权利要求4述的一种基于电机编码的自平衡机器人的位置控制方法，其特征在于，对所述六轴运动传感器所测的传感数据进行卡尔曼滤波进行姿态解算。

6.根据权利要求4述的一种基于电机编码的自平衡机器人的位置控制方法，其特征在于，所述姿态解算的步骤包括利用陀螺仪所获取的角速度构建卡尔曼状态方程，利用加速度计获取各轴加速度分量并计算获取角度而构建卡尔曼测量方程，建立离散化卡尔曼系统方程，计算获得姿态解算结果。

7.根据权利要求1所述的一种基于电机编码的自平衡机器人的位置控制方法，其特征在于，所述自平衡控制器采用闭环PID控制。

8.根据权利要求7所述的一种基于电机编码的自平衡机器人的位置控制方法，其特征在于，将所述编码器所反应自平衡机器人的实时位置信息作为自平衡控制器的反馈量，通过位置迭代的方式得到自平衡控制的控制量，将控制量和反馈量的差作为闭环PID控制的输入量。

9.根据权利要求8所述的一种基于电机编码的自平衡机器人的位置控制方法，其特征在于，所述位置迭代的方式包括：将当前位置和变化位置作和后迭代更新为下一次的当前位置，所述变化位置包括位置前进、位置后退和位置静止。

10.根据权利要求1所述的一种基于电机编码的自平衡机器人的位置控制方法，其特征在于，所述编码器的码数变化与所述自平衡机器人的位置变化的对应计算公式为：

其中，

自平衡机器人在初始位置时编码器的码数为A，电机旋转α角度且带动驱动轮运动L_AB距离后，编码器的码数变为B；其中R为驱动轮半径，M为码盘一圈总数。