[发明专利]一种基于PID控制算法的扫地机器人沿线行走控制系统及其控制方法

说明书

本发明公开了一种基于PID控制算法的扫地机器人沿线行走控制系统及其控制方法，包括扫地机机体、左转动轮、右转动轮，底层驱动模块、控制模块以及电源模块，所述底层驱动模块包括扫地机机体姿态测量单元以及驱动单元，本发明提出了基于PID控制算法的扫地机器人沿线行走控制系统及其控制方法，对扫地机器人在行进过程中的姿态角、速度和位置(即偏距)进行了闭环控制，使得扫地机器人在行进过程中保持直线，并且适用于各种机型的扫地机器人，调参方便，控制稳定，在低成本下完成了扫地机器人的智能控制。

技术领域

本发明涉及扫地机器人技术领域，具体为一种基于PID控制算法的扫地机器人沿线行走控制系统及其控制方法。

背景技术

人们通常将完成清扫、吸尘、擦地工作的机器人，也统称为智能扫地机器人，智能扫地机器人能够凭借一定的人工智能技术，自主在房间内完成清扫任务，一般采用刷扫和真空方式，将地面杂物先吸纳进入自身的垃圾收纳盒，从而完成地面清扫的功能。

目前市场上的智能扫地机器人还没有一种标准的直线行走控制方法，也没有通过自动控制算法来实现对扫地机器人的姿态、速度和位置控制。虽然市面上已经出现了对扫地机器人的测速、测距及转角控制，但都是独立的模块单独开环控制，还没有出现将其结合后基于 PID算法的扫地机机器人沿线行走的案例。

公开号为CN201410266593.6的专利提供了一种扫地机器人测速、测距系统及其方法，通过在万向轮上设置多级磁环，在底盘上对应设置霍尔感应器，可以较为准确的测量出扫地机器人当前的速度，但是对于扫地机器人的速度未有闭环控制。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于PID控制算法的扫地机器人沿线行走控制系统及其控制方法，解决了现有技术不能平缓的控制扫地机器人行走时的速度以及扫地机器人在直线行走时偏移较大的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种基于 PID控制算法的扫地机器人沿线行走控制系统，包括扫地机机体、左转动轮、右转动轮、底层驱动模块、控制模块以及电源模块，所述底层驱动模块包括扫地机机体姿态测量单元以及驱动单元，所述机体姿态测量单元设置于所述扫地机机体内，所述驱动单元用于驱动左、右转动轮带动所述扫地机机体移动，所述左、右转动轮上均对应设置有用于测量左、右转动轮行进过程中脉冲数的左、右编码单元，所述控制模块为PID控制模块，所述机体姿态测量单元、驱动单元、左编码单元、右编码单元均电性连接所述PID控制模块，所述机体姿态测量单元、驱动单元、左编码单元、右编码单元、PID控制模块均电性连接所述电源模块。

优选的，所述PID控制模块包括主控单元、姿态环PID控制单元、速度环PID控制单元和偏距环PID控制单元，所述机体姿态测量单元电性连接所述姿态环PID控制单元，所述左、右编码单元均电性连接所述速度环PID控制单元，所述姿态环PID控制单元与所述速度环 PID控制单元电性连接所述偏距环PID控制单元，所述姿态环PID控制单元、所述速度环PID控制单元、所述偏距环PID控制单元均设置于所述主控单元上。

优选的，所述姿态环PID控制单元以及所述偏距环PID控制单元采用位置式PID控制算法，所述速度环PID采用增量式PID控制算法。

优选的，所述机体姿态测量单元为陀螺仪，所述左、右编码单元为左、右光电编码器，所述驱动单元包括左直流有刷电机、右直流有刷电机，所述左、右光电编码器对应设置于左、右直流有刷电机上。

此外，为实现上述目的，本发明还提供一种基于PID控制算法的扫地机器人沿线行走的控制方法，包括如上所述的一种基于PID控制算法的扫地机器人沿线行走控制系统，所述扫地机机体内还设置有定时单元，所述定时单元电性连接所述左光电编码器、右光电编码器以及PID控制模块：

步骤1：开启扫地机器人；