[发明专利]一种基于陀螺驱动器的平衡装置及其控制方法

权利要求书

1.一种基于陀螺驱动器的平衡装置，其特征在于：包括万向支架(3)、飞轮(4)、角度传感器(5)、电机Ⅰ(6)、速度传感器(7)和电机Ⅱ(8)，其中所述飞轮(4)与万向支架(3)铰接，万向支架(3)上固定有电机Ⅰ(6)，电机Ⅰ(6)与角度传感器(5)固定连接，所述万向支架(3)纵向固定块中间固定速度传感器(7)，并通过连接杆与飞轮(4)轴心处相接，速度传感器(7)固定连接电机Ⅱ(8)。

2.根据权利要求1所述一种基于陀螺驱动器的平衡装置，其特征在于：所述万向支架(3)由两个横向固定块和两个纵向固定块连接构成矩形框架。

3.根据权利要求2所述一种基于陀螺驱动器的平衡装置，其特征在于：所述飞轮(4)的外缘上的两点分别与万向支架(3)的两个横向固定块的中心铰接，所述外缘上的两点位于飞轮(4)的同一直径上。

4.根据权利要求3所述一种基于陀螺驱动器的平衡装置，其特征在于：所述电机Ⅰ(6)固定在万向支架(3)的横向固定块上。

5.根据权利要求3所述一种基于陀螺驱动器的平衡装置，其特征在于：所述电机Ⅱ(8)与速度传感器(7)固定连接于万向支架(3)的纵向固定块上。

6.权利要求1-5任一项所述基于陀螺驱动器的平衡装置，用于控制机器人平衡的控制方法，其特征在于，将所述平衡装置安装于机器人背部，控制方法包括以下步骤：

(1)角度传感器实时检测机器人相对于基准方向的倾斜角；

(2)当角度传感器检测到机器人偏离基准方向，产生倾斜角；

(3)该信号被传递至机器人的驱动器，当倾斜角超过阈值时，对平衡装置实施控制，驱动飞轮沿机器人倾斜的方向旋转，从而产生反作用力矩；

(4)若机器人偏离平衡的倾斜角逐渐增大，此时驱动器将驱动飞轮加速旋转，即旋转加速度a＞0；若机器人偏离平衡的倾斜角逐渐减小，此时驱动器将驱动飞轮减速旋转，即旋转加速度a＜0；

(5)机器人通过调整后恢复到平衡状态，即倾斜角在阈值范围内，此时飞轮旋转加速度a＝0，角速度为0，不产生反作用力矩，不影响机器人的正常行走。

7.权利要求6所述基于陀螺驱动器的平衡装置，用于控制机器人平衡的控制方法，其特征在于：所述平衡装置中陀螺驱动器以对称的方式安装于机器人背部。