[发明专利]一种两轮自平衡移动机器人的越障运动控制方法

权利要求书

1.一种两轮自平衡移动机器人的越障运动控制方法，其特征在于，所述两轮自平衡移动机器人的左右轮轴上分别安装有编码器，所述两轮自平衡移动机器人的越障运动控制方法，包括：

步骤S1、定时读取两轮自平衡移动机器人左右轮轴分别对应的编码器的数值，并根据编码器的数值计算得到左右轮的移动速度；

步骤S2、根据左右轮的移动速度得到两轮自平衡移动机器人的目标脉冲数，包括：

根据左右轮的移动速度计算两轮自平衡移动机器人当前t时刻的平均速度pV(t)：

其中，Left_Velocity(t)为当前t时刻两轮自平衡移动机器人左轮的移动速度，Right_Velocity(t)为当前t时刻两轮自平衡移动机器人右轮的移动速度；

计算目标速度与当前t时刻的平均速度的差值E_V(t)：

E_V(t)＝sV-pV(t)

其中，sV为两轮自平衡移动机器人的目标速度，pV(t)为两轮自平衡移动机器人当前t时刻的平均速度；

则计算得到两轮自平衡移动机器人当前t时刻的目标脉冲数Target_Encoder(t)如下：

Target_Encoder(t)

＝vKp×[E_V(t)-E_V(t-1)]+vKi×E_V(t)+vKd×[E_V(t)-2E_V(t-1)+E_V(t-2)]

其中，vKp、vKi、vKd分别为计算目标脉冲数的比例系数、积分系数和微分系数，E_V(t-1)为目标速度与两轮自平衡移动机器人在t-1时刻的平均速度的差值，E_V(t-2)为目标速度与两轮自平衡移动机器人在t-2时刻的平均速度的差值；

步骤S3、基于获取的编码器的数值以及计算得到的目标脉冲数，利用速度环PI控制器输出速度调节输出量，实现两轮自平衡移动机器人的越障运动控制。

2.如权利要求1所述的两轮自平衡移动机器人的越障运动控制方法，其特征在于，所述两轮自平衡移动机器人的越障运动控制方法还包括角度环PD控制器，所述角度环PD控制器基于陀螺仪采集到的两轮自平衡移动机器人的角度和角速度计算角度调节输出量，实现两轮自平衡移动机器人的越障运动控制；

其中，角度调节输出量Balance_PWM的计算公式如下：

Balance_PWM＝Balance_Kp×Angle+Balance_Kd×Gyro

其中，Balance_Kp为角度环PD控制器的比例系数，Angle为陀螺仪采集到的两轮自平衡移动机器人当前的角度，Balance_Kd为角度环PD控制器的微分系数，Gyro为陀螺仪采集到的两轮自平衡移动机器人当前的角速度。

3.如权利要求1所述的两轮自平衡移动机器人的越障运动控制方法，其特征在于，所述步骤3基于获取的编码器的数值以及计算得到的目标脉冲数，利用速度环PI控制器输出速度调节输出量，包括：

计算两轮自平衡移动机器人当前t时刻的脉冲数差值：

其中，CarSpeed(t)为目标脉冲数与两轮自平衡移动机器人当前t时刻平均脉冲数的差值，Left_Encoder(t)为左轮轴对应的编码器的数值，Right_Encoder(t)为右轮轴对应的编码器的数值，Target_Encoder(t)为当前t时刻的目标脉冲数；

因此计算速度调节输出量的公式如下：

其中，Balance_PWM(t)为当前t时刻速度环PI控制器输出的速度调节输出量，Speed_Kp为速度环PI控制器的比例系数，Speed_Ki为速度环PI控制器的积分系数。