[发明专利]一种智能巡线机器人以及控制方法

权利要求书

1.一种智能巡线机器人，其特征在于：包括：置于外壳内部的电机驱动模块、电源模块、行走装置、输入模块、红外传感器模块，所述电源模块、输入模块、电机驱动模块、红外传感器模块分别与中央控制处理模块连接，电机分别与行走装置和电机驱动模块连接。

2.根据权利要求1所述的一种智能巡线机器人，其特征在于：红外传感器模块为四路，红外传感器模块位于智能巡线机器人底部用于读取黑线信息，透红外滤光片设置在红外传感器模块前端。

3.根据权利要求1或2所述的一种智能巡线机器人，其特征在于：电机为直流减速电机，行走装置为万向轮和车轮，车轮和直流减速电机连接，行走装置控制这控制机器人前进、后退、转向。

4.一种权利要求1-3中任意一项所述的智能巡线机器人控制方法，其特征在于：

步骤一、校准红外传感器，让机器人扫过黑线与白线保持最大数据X_max和最小数据X_min,将传感器的读数从0—4095映射到X_min—X_max得到的结果X_i(i＝0,1,2,3)；

步骤二、红外传感器模块读取巡回路线黑线位置，克服接收相邻路线反射光干扰，采用加权扫描探寻巡线算法如下：

4个传感器依次加权A_i(i＝0，1，2，3)；A_i＝1000*i；

设定智能巡线机器人在既定的正确路线时的目标值goal＝1500，智能巡线机器人行驶的当前值为now，智能巡线机器人当前行驶的位置与既定目标的偏移量为offset，则智能巡线机器人的当前值由以下公式可以算出：

偏移量offset为：offset＝now-goal；

步骤三、通过各个传感器反馈回来的信息判断智能巡线机器人具体位置，并通过PID算法及时调整智能巡线机器人的运动方向，避免智能巡线机器人偏离黑线过多，超出传感器的检测范围而脱轨。

5.根据权利要求4所述的一种智能巡线机器人，其特征在于：智能巡线机器人底部的红外传感器模块在每个步骤中做高度检测，判断条件为：

X0+X1+X2+X3>(X0_max+X1_max+X2_max+X3_max)*0.8时智能巡线机器人停止一切运动，防止机器跌落。

6.根据权利要求4或5所述的一种智能巡线机器人控制方法，其特征在于：在步骤二加权扫描探寻巡线算法基础上，采用增量式PID控制算法，可以同时调节左右两个电机的转速，并根据实际调试进行微调，可以使小车平稳且快速地按照既定的路线行驶，其算法如下：

其中：

KP是P的值；

TD是D的值；

1/Ti是I的值；

T是采样周期，

采用PWM脉宽调制方式控制电机转速，PID算法实现公式如下：

PWM_L＝u_o+A*e(k)+B*e(k-1)+C*e(k-2)

PWM_R＝u_o-A*e(k)+B*e(k-1)+C*e(k-2)

其中，PWM_L为控制左电机的PWM波脉宽；PWM_R为控制右电机的PWM波脉宽；e_k第k次采样时刻输入的偏差值；e_k-1第k-1次采样时刻输入的偏差值；K_p、K_I、K_D依次为调节的比例、积分、微分系数；u_o为控制常量按。