[发明专利]一种基于图像处理的追踪平衡车及其控制方法

权利要求书

1.一种基于图像处理的追踪平衡车，其包括：平衡车移动本体和平衡移动控制系统；其特征在于，

所述平衡移动本体包括车架，设置于车架内部的驱动装置和传动机构，以及设置于车架底部的两个滚轮，所述传动机构将所述驱动装置和两个滚轮传动连接；

所述平衡移动控制系统包括：Mpu6050平衡模块、PID算法转换模块、openmv电路板和图像采集装置；所述Mpu6050平衡模块、PID算法转换模块、图像采集装置和所述驱动装置均与所述openmv电路板电联接。

2.根据权利要求1所述的一种基于图像处理的追踪平衡车，其特征在于，所述Mpu6050平衡模块集成三轴加速度计。

3.根据权利要求1所述的一种基于图像处理的追踪平衡车，其特征在于，所述图像采集装置为摄像头；所述openmv电路板采用Python脚本编写程序，所述摄像头与所述openmv电路板采用Python脚本通讯。

4.根据权利要求1所述的一种基于图像处理的追踪平衡车，其特征在于，所述平衡移动控制系统还包括蓝牙模块、无线网络通讯模块、存储模块和移动终端，所述移动终端通过所述蓝牙模块与所述追踪平衡车联接通讯；所述存储模块用于储存所述追踪平衡车的运行信息。

5.应用如权利要求1-4中任意一项所述的一种基于图像处理的追踪平衡车的控制方法，其应用于追踪平衡车的平衡移动控制系统中，其特征在于，包括如下步骤：

a.开启追踪平衡车电源开关，平衡车在所述PID算法转换模块的实时运算下，并配合Mpu6050平衡模块维持自身初始平衡；

b.用户通过移动终端选择运行模式和移动速度上限；

c.当用户选择进入激光追踪模式时，所述图像采集装置和penmv电路板配合，开始追踪采集激光坐标和移动路径信息规划出追踪路径信息，所述平衡车根据追踪路径信息移动，同时所述追踪平衡车在PID算法转换模块和Mpu6050平衡模块配合下保持追踪平衡车平衡移动；当用户选择手动操作模式时，所述平衡车根据用户操控实时规划运动信息，并根据运动信息移动，同时所述追踪平衡车在PID算法转换模块和Mpu6050平衡模块配合下保持追踪平衡车平衡移动；

d.所述追踪平衡车每次从移动到停止状态时，会主动收集并储存一次移动过程的运动信息。

6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述步骤a和步骤c中所述PID算法转换模块的运算过程包括如下内容：

1)比例参数相当于所述追踪平衡车倒下的回复力，该参数要大于重力加速度所产生的效果才能够使得所述追踪平衡车保持直立，当逐步增大比例参数时，所述追踪平衡车开始能够保持直立，进一步加大时，所述追踪平衡车开始出现来回摆动现象；微分参数相当于阻尼力，调节微分参数用于抑制车模的摆动；

2)调节比例参数P、微分参数D这两个参数时遵循先比例后微分的顺序，先调整比例参数使得所述追踪平衡车能够保持直立并且开始来回摆动，然后逐步增加微分参数，所述追踪平衡车逐步直立稳定，进一步增大微分参数直到两轮自平衡车开始共振，至此确定微分参数的最大值；

3)适当减小微分参数，然后逐步增大比例参数，直到所述追踪平衡车又开始震荡，至此确定比例参数的最大值，在这些参数附近进行多次试验，直到得出一组最优参数为止。

7.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述步骤d还包括如下内容：

1)无线网络模块定时调取与网关交互联网信息，检测判断所述移动终端或所述电脑操作端是否在局域网；

2)当检测判断出所述移动终端在局域网内，所述存储模块将运行信息储存在本地；

当检测判断出所述移动终端不在局域网内，且网关与云端服务器的网络联接，无线网络模块将运行信息上传至云端服务器；

当检测判断出所述移动终端不在局域网内，且网关与云端服务器的网络断开，无线网络模块将运行信息储存在网关设有的存储模块内，待网关与云端服务器的网络重新联接，无线网络通讯模块发出指令将网关内运行信息上传至云端服务器。