[发明专利]基于两轮差速驱动的多方位自主跟随平衡车及其控制方法

权利要求书

1.基于两轮差速驱动的多方位自主跟随平衡车，其特征在于：包括平衡车结构主体，所述平衡车结构主体上安装差速驱动模块、自主跟随电气控制模块、自主跟随测距模块；

所述差速驱动模块包括一对轮状转动体，一对所述轮状转动体同轴安装在所述平衡车结构主体的底部，一对所述轮状转动体分别通过驱动机构驱动其转动；所述自主跟随测距模块能测量平衡车与被跟随者的距离，并将测量的数据传输给所述自主跟随电气控制模块，所述自主跟随电气控制模块控制所述驱动机构工作，通过一对所述驱动机构分别调节一对轮状转动体的转速来实现所述平衡车的平衡、前进、后退、转弯、停止状态，从而实现被跟随者在平衡车周边任意朝向位置上的被跟随。

2.根据权利要求1所述的基于两轮差速驱动的多方位自主跟随平衡车，其特征在于：所述自主跟随电气控制模块包括供电模块、控制系统、陀螺仪、通讯模块，所述陀螺仪用于检测平衡车的位置与运动状态；所述供电模块通过DC-DC模块为所述控制系统、陀螺仪供电，所述自主跟随测距模块将测得的数据传输到控制系统。

3.根据权利要求1所述的基于两轮差速驱动的多方位自主跟随平衡车，其特征在于：所述控制系统采用STM32、树梅派、51系列单片机、小型工控机中的任意一种。

4.根据权利要求1所述的基于两轮差速驱动的多方位自主跟随平衡车，其特征在于：所述自主跟随测距模块采用UWB、激光雷达、视觉图像、超声、毫米波雷达、红外雷达中的任意一种测距方式实现测量平衡车与被跟随者间的距离。

5.根据权利要求1所述的基于两轮差速驱动的多方位自主跟随平衡车，其特征在于：一对所述轮状转动体采用轮毂车轮，所述驱动机构包括一对直流伺服电机，一对所述直流伺服电机分别通过减速机连接到一对所述轮状转动体。

6.根据权利要求1所述的基于两轮差速驱动的多方位自主跟随平衡车，其特征在于：一对所述轮状转动体采用直流伺服轮毂电机，所述驱动机构包括一对伺服电机驱动器，一对所述伺服电机驱动器驱动一对所述直流伺服轮毂电机转动，并能通过分别改变两个直流伺服轮毂电机的转速，实现两轮的差速控制。

7.根据权利要求1所述的基于两轮差速驱动的多方位自主跟随平衡车，其特征在于：还包括手持终端，所述手持终端与被跟随者同步运动，所述手持终端通过通讯模块与所述自主跟随电气控制模块连接，并能通过发布指令使得所述自主跟随电气控制模块工作。

8.根据权利要求7所述的基于两轮差速驱动的多方位自主跟随平衡车，其特征在于：所述自主跟随测距模块包括两个UWB基站和一个UWB标签，两个所述UWB基站安装在平衡车结构主体上不对称的位置，所述UWB标签安装在手持终端上，所述UWB标签与两个UWB基站之间距离能发送到所述自主跟随电气控制模块。

9.根据权利要求1所述的基于两轮差速驱动的多方位自主跟随平衡车，其特征在于：所述平衡车结构主体上还安装有自动避障模块、人脸识别模块、智能语音模块、报警模块，且所述自动避障模块、人脸识别模块、智能语音模块、报警模块均与所述控制系统电路连接；所述自动避障模块能检测平衡车前进过程中前方障碍物，并使得所述平衡车停车；所述人脸识别模块能进行人脸特征识别；所述智能语音模块能实现应用需要的语音控制、语音互动、语音识别及娱乐服务；所述控制系统能控制所述报警模块报警。

10.权利要求1-9任一项所述的基于两轮差速驱动的多方位自主跟随平衡车的控制方法，其特征在于：包括如下步骤：

获取平衡车本身的方位与状态信息、被跟随者的位置信息；

根据自主跟随测距模块的布置方式，以及基于测距的自主跟随控制量的选取，按照控制算法，确定跟随控制量，并与平衡车的自主平衡控制相融合，通过一对驱动机构分别调节一对轮状转动体的转速来实现平衡车的平衡、前进、后退、转弯、停止状态，从而实现被跟随者在平衡车周边任意朝向位置上的被跟随。