[发明专利]基于里程计和磁传感器的两轮平衡车路径校正装置及方法

摘要

本发明涉及一种基于里程计和磁传感器的两轮平衡车路径校正装置及方法，包括相互连接的控制器和两轮平衡车驱动机构、两个里程计、两个磁传感器和多个校正区，两个里程计和两个磁传感器分别与控制器连接，两轮平衡车的左轮和右轮各安装一个里程计和一个磁传感器，每个校正区包括两个相互不平行也不相交的磁条，磁条固定在地面上，并与两轮平衡车的标准路径交叉。与现有技术相比，本发明利用磁传感器和里程计判断两轮平衡车位置和姿态，从而与标准数据进行比较得出偏差，进行路径校正，不需要在全路段铺设磁轨或磁条，实时性好、易于安装、成本低、不易受环境影响。

主权项

1.一种基于里程计和磁传感器的两轮平衡车路径校正装置，包括相互连接的控制器和两轮平衡车驱动机构，其特征在于，所述的装置还包括两个里程计、两个磁传感器和多个校正区，所述的两个里程计和两个磁传感器分别与控制器连接，两轮平衡车的左轮和右轮各安装一个里程计和一个磁传感器，每个校正区包括两个相互不平行也不相交的磁条，所述的磁条位置固定，并与两轮平衡车的标准路径交叉，两轮平衡车从起点开始按记忆路径行驶，记忆路径按照标准路径生成，当两轮平衡车行驶至校正区，磁传感器感应到车轮压过磁条时，控制器读取里程计的实时数据，根据实时数据与该校正区的标准数据计算当前的实际路径与标准路径之间的偏差，并根据偏差进行路径校正，使两轮平衡车回到标准路径，然后继续行驶至下一个校正区或结束行驶，其中，标准数据获取方法包括：两轮平衡车从起点严格沿标准路径行驶，经过校正区内磁条时，由控制器记录两个里程计的数据作为该校正区的标准数据，使用所述的基于里程计和磁传感器的两轮平衡车路径校正装置进行路径校正的方法，包括以下步骤：S1，两轮平衡车从起点开始启动，按记忆路径行驶，两轮平衡车行驶的实际路径与标准路径之间存在偏差；S2，车轮压过磁条时，该车轮上的磁传感器向控制器发送信号，控制器读取该车轮上里程计的实时数据，并返回步骤S2，直到控制器读取到四个实时数据，该校正区内的实时数据读取完毕；S3，控制器根据四个实时数据，计算两轮平衡车当前的实际路径与标准路径之间的偏差，并判断是否进行路径校正，若是，则进入步骤S4，否则继续按记忆路径行驶并返回步骤S2，或者结束行驶；S4，两轮平衡车暂停行驶，根据偏差计算校正参数并根据校正参数移动至标准路径，然后继续按记忆路径行驶并返回步骤S2；第i个校正区内，当前实际路径与标准路径之间的偏差包括角度偏差θ_i和方位向偏差Δd_i，计算式分别为：θ_i＝β_Ai‑α_Ai其中，β_Ai为第i个校正区内车轮第一次压过的磁条与当前实际路径之间的夹角，α_Ai为第i个校正区内车轮第一次压过的磁条与标准路径之间的夹角，α_Bi为第i个校正区内车轮第二次压过的磁条与标准路径之间的夹角，ΔL_i1为第i个校正区内的标准路径与两个磁条交点之间的距离，ΔL_i2为第i个校正区内实际路径与两个磁条交点之间的距离；第i个校正区内标准路径与两个磁条交点之间的距离ΔL_i1计算式为：其中，L_Li为平衡车左轮在经过两磁条之间这段时间内左轮里程计的里程记录值，L_Ri为平衡车右轮在经过两磁条之间这段时间内右轮里程计的里程记录值；第i个校正区内实际路径与两个磁条交点之间的距离ΔL_i2计算式为：其中，L'_Li为在实际路径中行驶时，平衡车左轮在经过两磁条之间这段时间内左轮里程计的里程记录值，L'_Ri为在实际路径中行驶时，平衡车右轮在经过两磁条之间这段时间内右轮里程计的里程记录值。