[发明专利]适用于多地形的无边双轮机器人及无边双轮机器人控制方法

权利要求书

1.适用于多地形的无边双轮机器人，其特征在于：所述无边双轮机器人包括中心平台(1)、角度控制模块(2)、无边轮(3)、摆锤(4)、控制电路；

所述中心平台(1)两侧各安装一个角度控制模块(2)；

所述两个角度控制模块(2)上各安装一个无边轮(3)；

所述中心平台(1)底部或前部安装摆锤(4)。

2.根据权利要求1所述的适用于多地形的无边双轮机器人，其特征在于：所述中心平台(1)包含若干螺孔和平台，用于安装角度控制模块(1)和摆锤(4)。

3.根据权利要求2所述的适用于多地形的无边双轮机器人，其特征在于：所述角度控制模块(2)包括电机(2-1)、与中心平台连接的连接件(2-2)、与无边轮连接的连接件(2-3)；

所述与中心平台连接的连接件(2-2)一端固定在中心平台(1)，中心平台连接的连接件(2-2)另一端固定在电机(2-1)一侧。

4.根据权利要求3所述的适用于多地形的无边双轮机器人，其特征在于：所述无边轮(3)包括电机(3-1)、轮盘(3-2)、腿部(3-3)和减震器(3-4)；

所述电机(3-1)安装在轮盘(3-2)上；

所述腿部(3-3)均匀周向安装在轮盘(3-2)下；

所述电机(3-1)、轮盘(3-2)、腿部(3-3)同轴心设置；

所述电机(3-1)控制腿部(3-3)摆动；

所述减震器(3-4)位于腿部(3-3)上。

5.根据权利要求4所述的适用于多地形的无边双轮机器人，其特征在于：所述与无边轮连接的连接件(2-3)一端固定在无边轮的电机(3-1)上，与无边轮连接的连接件(2-3)另一端固定在角度控制模块的电机(2-1)一侧。

6.根据权利要求5所述的适用于多地形的无边双轮机器人，其特征在于：所述摆锤(4)包括框架(4-1)，配重块(4-2)，辅助轮(4-3)，与中心平台连接的连接件(4-5)，框架(4-1)和连接件(4-5)的用于控制摆锤倾角的电机(4-4)；

所述配重块(4-2)安装在框架(4-1)的下部或前部，辅助轮(4-3)安装在框架(4-1)的尾部。

7.适用于多地形的无边双轮机器人控制方法，其特征在于：所述方法的控制过程为：

无边双轮机器人控制分为起步阶段、前进阶段和转向阶段的控制。

8.根据权利要求7所述的适用于多地形的无边双轮机器人控制方法，其特征在于：所述起步阶段具体过程为：

步骤一、无边双轮机器人的角度控制模块(2)控制无边轮(3)垂直或不垂直于地面；

步骤二、两个无边轮(3)的电机(3-1)同时向前旋转对中心平台(1)产生向后的力矩；

步骤三、在中心平台(1)产生的向后力矩作用下摆锤(4)抬起，直至摆锤(4)的辅助轮(4-3)触地；

步骤四、辅助轮(4-3)触地后，无边双轮机器人起步向前运动，中心平台(1)在控制电路控制下维持水平，辅助轮(4-3)离地；

所述步骤四中心平台(1)在控制电路控制下维持水平；具体过程为：

控制电路首先读取安装于中心平台(1)上的惯性测量单元的数据，获得中心平台(1)的俯仰角；

对获得的中心平台(1)的俯仰角测量值与俯仰角期望值0°计算偏差值，基于偏差值进行PID控制输出控制量；

将PID控制输出控制量与无边轮(3)的电机本身转速量进行叠加控制中心平台(1)维持水平；

对偏差值小于±5°的情况对中心平台(1)不进行控制。