[发明专利]一种自平衡机器人运动控制方法及装置

说明书

本发明公开了一种自平衡机器人运动控制方法及装置。本发明的自平衡机器人运动控制方法包括：S1，获取自平衡机器人的实时姿态；S2，对所获取的自平衡机器人的实时姿态进行控制，使其达到平衡状态；S3，获取运动指令，并根据运动指令进行运动，在运动完成后返回步骤S2。本发明还公开了一种自平衡机器人运动控制装置。

技术领域

本发明涉及机器人控制技术领域，特别涉及一种自平衡机器人运动控制方法和装置。

背景技术

自平衡机器人的想法来自于倒立摆模型，如果机器人倒向左边，为了保证平衡，机器人的底部必须也向左侧移动。两轮自平衡机器人系统的两个车轮位于同一轴线，并分别由电机独立驱动，通过运动保持动态自平衡。由于结构特殊，两轮自平衡机器人体积小、运动灵活、适应地形变化能力强、能够方便地实现零半径回转，适于在狭小和危险的工作空间i内活动、能够胜任一些复杂环境里的工作。相比传统轮式机器人，两轮自平衡机器人可以进行更为紧凑的结构设计并且减轻自重。此外，由于自平衡机器人独特的结构，一个自平衡机器人可以作为各种控制算法的实验平台，通过机器人的表现性能来对控制算法进行验证。

运动控制是自平衡机器人研究内容中的关键技术，目前已有的自平衡车产品的运动主要是通过其载体(人)的控制来实现的，前进后退由操作者前倾或后仰来改变整个自平衡车的重心分布从而实现运动；而自平衡车的转向是通过设计一个由人操控的转杆由机械结构带动轮子转向。因此自平衡车产品无法独立、自主地完成运动。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决上述的技术缺陷之一。

为此，本发明的第一个目的在于提出一种自平衡机器人运动控制方法。所述自平衡机器人运动控制方法包括以下步骤：

S1，获取自平衡机器人的实时姿态；

S2，对所获取的自平衡机器人的实时姿态进行控制，使其达到平衡状态；

S3，获取运动指令，并根据运动指令进行运动，在运动完成后返回步骤S2。

在一些实施例中，所述步骤S2对所获取的自平衡机器人的实时姿态进行控制，使其达到平衡状态包括：对所获取的自平衡机器人的实时姿态进行控制；根据机器人重心设置控制目标，判断机器人是否处于平衡状态；若机器人未处于平衡状态，则驱动电机调整姿态，直至转向处于平衡状态。

在一些实施例中，所述根据机器人重心设置控制目标具体为将机器人在静止平衡时的重心角度设为控制目标。

在一些实施例中，所述步骤S3，获取运动指令，并根据运动指令进行运动，在运动完成后返回步骤S2包括：获取运动指令；若运动指令为前进指令，则将设定控制值在系统的正方向上增加相应的值，并重新计算控制值进行前进运动，在前进运动完成后返回步骤S2；若运动指令为后退指令，则将设定控制值在系统的正方向上减少相应的值；并重新计算控制值进行后退，在后退运动完成后返回步骤S2；若运动指令为转向指令则则向机器人的两个驱动轮发送一个差分速度完成转向运动，在转向运动完成后返回步骤S2。

在一些实施例中，所述步骤S1之前还包括对各器件进行初始化。

在一些实施例中，实时姿态由卡尔曼滤波算法得到。

为达到上述目的，本发明的另一目的在于提出一种自平衡机器人运动控制装置。

所述自平衡机器人运动控制装置包括：实时姿态获取模块，指令获取模块以及控制模块；所述实时姿态获取模块，获取自平衡机器人的实时姿态并将其发送至控制模块；指令获取模块，获取上位机发送的运动指令并将所述运动指令发送至控制模块；控制模块，根据所述指令获取模块发送的运动指令和所述实时姿态获取模块获取的实时姿态对自平衡机器人的实时姿态进行控制，使其达到平衡状态。