[发明专利]使用旋转装置推算陀螺仪的安装角误差的方法和对应的旋转装置

说明书

发明背景

技术领域

本发明涉及一种推算安装角误差的方法和一种旋转装置。

背景技术

作为这种类型的技术，日本专利申请公布No.2010-271918(JP2010-271918A)说明了使用角速度传感器(陀螺仪传感器)和加速度传感器对两轮倒立摆机器人进行姿态控制。因为角速度传感器的输出值随着时间而劣化，所以在JP2010-271918A中，例如通过用特定夹具支撑两轮倒立摆机器人然后两轮倒立摆机器人以设定转速从最靠后的倾斜位置转动到最靠前的倾斜位置，来获得角速度传感器的校正值。

顺便提及，如果用于对两轮倒立摆车辆执行倒立摆控制的纵倾轴角速度传感器相对于本体的基准轴的安装角有误差，则当两轮倒立摆车辆旋转(围绕其横摆轴旋转)时，误差的旋转分量可以由纵倾轴角速度传感器检测到，并且因此，倒立摆基准角会逐渐偏离。结果，当在两轮倒立摆车辆停止旋转时两轮倒立摆车辆向前或向后倾斜的状态下，两轮倒立摆车辆倒立。这使得乘员感觉不舒服。

另外，类似地，如果侧倾轴角速度传感器相对于本体的基准轴的安装角有误差，则当两轮倒立摆车辆旋转时，两轮倒立摆车辆的向前或向后倾斜摇摆改变。类似地，这使得乘员感觉不舒服。

针对这个问题，在现有技术中，采取措施将各个角速度传感器相对于本体的基准轴的安装角误差尽可能设定为零。在这个措施中，例如，因为需要确保各种精确度的高精确度的框架，所以在减小两轮倒立摆车辆的本体的尺寸和重量方面存在问题，其中所述各种精确度例如是在每个角速度传感器和用作水平基准轴的倾斜传感器之间的安装精确度以及在包括角速度传感器和倾斜传感器的传感器块与两轮倒立摆车辆的本体之间的安装精确度。

将进一步说明由于安装误差所产生的上述问题。例如，假设用于对两轮倒立摆车辆执行倒立摆控制的纵倾轴角速度传感器相对于旋转平面(即，横摆旋转平面)围绕侧倾轴的安装误差是β₀[弧度]，并且车辆以角速度γ点旋转。在这种情况下，γ点×sin(β₀)[弧度/秒]是纵倾轴角速度传感器的作为误差的输出。具体地，当纵倾轴角速度传感器相对于旋转轴的安装误差β₀是0.5[度]时，则围绕纵倾轴的转动通过一圈360[度]被认识是就好像车辆围绕纵倾轴转动了约3[度]的累积量。

在旋转一周的过程中，这种纵倾角速度的误差在相对较低的频带中发生，所以可以想到的是通过高通滤波器或通过使用死区(中性区)来消除误差。然而，例如，当旋转方向不断地向左或向右改变时，高通滤波器根本无法使用，所以在通过对纵倾角速度积分来获取纵倾角的计算过程中误差会累积，并且纵倾角会无限制地偏离。

发明内容

本发明提供一种用于推算纵倾轴角速度传感器和侧倾轴角速度传感器中的每一个相对于倒立摆移动单元本体的安装角误差的技术。

本发明的一方面提供一种在包括倒立摆移动单元本体、纵倾轴角速度传感器和侧倾轴角速度传感器的倒立摆移动单元中推算纵倾轴角速度传感器相对于倒立摆移动单元本体的安装角误差以及侧倾轴角速度传感器相对于倒立摆移动单元本体的安装角误差的方法。所述方法包括：通过获取静止状态下的纵倾轴角速度传感器的输出和侧倾轴角速度传感器的输出，获取静止状态下的纵倾轴角速度传感器的偏差值和侧倾轴角速度传感器的偏差值，其中，在所述静止状态下，倒立摆移动单元本体的基准横摆轴沿着竖直方向静止；通过获取旋转状态下的纵倾轴角速度传感器的输出和侧倾轴角速度传感器的输出，获取所述旋转状态下的纵倾轴角速度传感器的偏差值和侧倾轴角速度传感器的偏差值，其中，在所述旋转状态下，倒立摆移动单元在倒立摆移动单元本体的基准横摆轴保持平行于竖直方向的状态下以预定旋转角速度旋转；和基于所述传感器在所述静止状态下的偏差值、所述传感器在所述旋转状态下的偏差值以及所述预定旋转角速度，推算纵倾轴角速度传感器相对于倒立摆移动单元本体的安装角误差和侧倾轴角速度传感器相对于倒立摆移动单元本体的安装角误差。在旋转状态下，倒立摆移动单元本体可以在被水平地保持的同时就地旋转。倒立摆移动单元可以在倒立状态下在枢轴上旋转。可以使用旋转装置使倒立摆移动单元在枢轴上旋转，所述旋转装置包括：支撑基部，所述支撑基部支撑倒立摆移动单元；多个支柱，所述多个支柱的高度是可调节的，并且所述多个支柱连接到支撑基部；和旋转夹具，所述旋转夹具具有连接到支撑基部的第一构件和连接到倒立摆移动单元本体的第二构件，其中，第一构件联接到第二构件，使得第一构件能够平行于支撑基部转动。