[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

说明书

本发明公开了一种两轮自平衡移动机器人的越障运动控制方法，包括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；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；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。本发明能够实现两轮自平衡移动机器人的稳定爬坡越障。

技术领域

本申请属于信息电子控制技术领域，具体涉及一种两轮自平衡移动机器人的越障运动控制方法。

背景技术

两轮自平衡移动机器人在维持平衡的过程中，分为角度环和速度环两部分。其中角度环通过PD控制维持平衡，其中输入量为陀螺仪给定的角度和角速度；速度环通过PI控制维持速度，其中输入量为安装在两个轮轴上的编码器反馈的脉冲。机器人在正常水平前进的过程中，只要使机器人的速度环PWM输出的过程中，计入一个目标速度脉冲值，就能够使机器人维持一个固定的速度前进。

由于陀螺仪是根据水平面作为参考平面，所以机器人在前进的过程中如果碰到障碍需要上坡，当坡面的坡度较小时，两轮自平衡移动机器人结合速度控制也能够勉强通过，但是当坡面的坡度较大时，陀螺仪采集的数据无法正确反映当前机器人所处情况，此时机器人无法根据陀螺仪的数据在维持平衡的状态下上坡。

现有技术中针对两轮自平衡移动机器人上坡情况，采用的一种常规的处理方法是在机器人到达小坡前增加机器人的前进速度，使机器人冲上小坡。但是这样的方法会使机器人在上坡过程中的速度处于不可控的状态。

发明内容

本申请的目的在于提供一种两轮自平衡移动机器人的越障运动控制方法，实现两轮自平衡移动机器人的稳定爬坡越障。

为实现上述目的，本申请所采取的技术方案为：

一种两轮自平衡移动机器人的越障运动控制方法，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)-EV(t-1)]+vKi×EV(t)+vKd×[E_V(t)-2E_V(t-1)+E_V(t-2)]