转向控制方法、装置及双轮机器人制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种转向控制方法、装置及双轮机器人，该双轮机器人具有左轮电机和右轮电机，该转向控制方法包括：计算左轮电机与右轮电机之间的实际转速差值的绝对值；计算该绝对值与预设的目标转速差值之间的偏差值；根据该偏差值确定转向控制环的比例项；根据该比例项确定转向控制环的转向控制输出量；在当前转动方向为向左转向时，增加转向控制输出量来调节用于驱动右轮电机的PWM信号，同时减少转向控制输出量来调节用于驱动左轮电机的PWM信号；在当前转动方向为向右转向时，增加转向控制输出量来调节用于驱动左轮电机的PWM信号，同时减少转向控制输出量来调节用于驱动右轮电机的PWM信号。

Steering control method, device and double wheeled robot

The invention discloses a method and a device and a steering control of two wheeled robot, the two wheeled robot has a motor and a right wheel motor, including the steering control method: absolute value calculation of the actual speed difference between the left wheel motor and the right wheel motor; the calculation of the absolute value of the deviation between the target speed difference with a preset value; according to the deviation to determine proportional control loop; according to the proportion to determine the steering control output steering control loop; in the direction of rotation of the left turn, increase output to adjust the steering control for PWM signal driving right wheel motor, while reducing the steering control output to adjust the PWM signal for driving a revolver the motor rotation direction; in the right direction when the steering control output to adjust the PWM signal for driving the motor at the same time reduce the revolver. The steering control output regulates the PWM signal used to drive the right wheel motor.

【技术实现步骤摘要】
转向控制方法、装置及双轮机器人
本专利技术涉及双轮机器人
，更具体地，本专利技术涉及一种用于双轮机器人的转向控制方法、一种用于双轮机器人的转向控制装置、及一种双轮机器人。
技术介绍
当前，两轮呈左右对称分布的移动式机器人已被广泛应用在各个领域，例如娱乐类的双轮机器人。该种双轮机器人的左、右轮各由一个电机驱动，并依靠左、右轮的差速实现转向。双轮机器人的典型控制系统具有两个控制环，分别为速度控制环和直立控制环，该种结构虽然比较简单，但是，当左、右轮的差速过小时，便会出现转不动甚至抖动的状况，而当左、右轮的差速过大时，又会出现转向跌倒的状况，该种现象在双轮机器人处于负重的状态下将更加明显。
技术实现思路
本专利技术实施例的一个目的是提供一种用于双轮机器人的转向控制的新的技术方案。根据本专利技术的第一方面，提供了一种用于双轮机器人的转向控制方法，所述双轮机器人具有左轮电机和右轮电机，所述转向控制方法包括：计算所述左轮电机与所述右轮电机之间的实际转速差值的绝对值；计算所述绝对值与预设的目标转速差值之间的偏差值；根据所述偏差值确定转向控制环的比例项；根据所述比例项，确定所述转向控制环的转向控制输出量；确定所述双轮机器人的当前转动方向；如果所述当前转动方向为向左转向，增加所述转向控制输出量来调节用于驱动所述右轮电机的PWM信号，同时减少所述转向控制输出量来调节用于驱动所述左轮电机的PWM信号；如果所述当前转动方向为向右转向，增加所述转向控制输出量来调节用于驱动所述左轮电机的PWM信号，同时减少所述转向控制输出量来调节用于驱动所述右轮电机的PWM信号。可选的是，所述方法还包括：接收陀螺仪提供的所述双轮机器人绕竖直轴转动的角速度值；计算所述转向控制环的微分项等于微分时间乘以所述角速度值；所述根据所述比例项，确定所述转向控制环的转向控制输出量进一步为：根据所述比例项和所述微分项，确定所述转向控制输出量。可选的是，所述根据所述比例项和所述微分项，确定所述转向控制输出量进一步为：确定所述转向控制输出量等于所述比例项与所述微分项之和。可选的是，所述计算所述左轮电机与所述右轮电机之间的实际转速差值的绝对值包括：接收左轮电机的编码器输出的左轮脉冲信号，并计算所述左轮脉冲信号的脉冲数作为左轮脉冲数；接收右轮电机的编码器输出的右轮脉冲信号，并计算所述右轮脉冲信号的脉冲数作为右轮脉冲数；计算所述左轮脉冲数与所述右轮脉冲数的差值的绝对值作为所述实际转速差值的绝对值。根据本专利技术的第二方面，还提供了一种用于双轮机器人的转向控制装置，所述双轮机器人具有左轮电机和右轮电机，所述转向控制装置包括：实际转速差值计算模块，用于计算所述左轮电机与所述右轮电机之间的实际转速差值的绝对值；偏差计算模块，用于计算所述绝对值与预设的目标转速差值之间的偏差值；比例计算模块，用于根据所述偏差值确定转向控制环的比例项；输出量计算模块，用于根据所述比例项，确定所述转向控制环的转向控制输出量；转向确定模块，用于确定所述双轮机器人的当前转动方向；执行模块，用于在所述当前转动方向为向左转向时，增加所述转向控制输出量来调节用于驱动所述右轮电机的PWM信号，同时减少所述转向控制输出量来调节用于驱动所述左轮电机的PWM信号；及用于在所述当前转动方向为向右转向时，增加所述转向控制输出量来调节用于驱动所述左轮电机的PWM信号，同时减少所述转向控制输出量来调节用于驱动所述右轮电机的PWM信号。可选的是，所述转向控制装置还包括：微分计算模块，用于接收陀螺仪提供的所述双轮机器人绕竖直轴转动的角速度值，并计算所述转向控制环的微分项等于微分时间乘以所述角速度值；所述输出量计算模块进一步用于根据所述比例项和所述微分项，确定所述转向控制输出量。可选的是，所述输出量计算模块进一步用于确定所述转向控制输出量等于所述比例项与所述微分项之和。可选的是，所述实际转速差值计算模块包括：左轮脉冲数计算单元，用于接收左轮电机的编码器输出的左轮脉冲信号，并计算所述左轮脉冲信号的脉冲数作为左轮脉冲数；右轮脉冲数计算单元，用于接收右轮电机的编码器输出的右轮脉冲信号，并计算所述右轮脉冲信号的脉冲数作为右轮脉冲数；差值计算单元，用于计算所述左轮脉冲数与所述右轮脉冲数的差值的绝对值作为所述实际转速差值的绝对值。根据本专利技术的第三方面，还提供了一种用于双轮机器人的转向控制装置，包括存储器和处理器，所述存储器用于存储指令，所述指令用于控制所述处理器进行操作以执行根据本专利技术的第一方面所述的转向控制方法。根据本专利技术的第四方面，还提供了一种双轮机器人，所述双轮机器人具有左轮电机和右轮电机，所述双轮机器人的控制系统包括根据本专利技术的第二方面或者根据本专利技术的第三方面所述的转向控制装置。本专利技术的一个有益效果在于，本专利技术转向控制方法、装置能够在现有速度控制环和直立控制环的基础上，直接对左轮电机与右轮电机之间的实际转速差值进行调节，使得二者之间的实际转速差值能够达到预设的目标转速差值，这样，在双轮机器人转向时，就不会因两轮的实际转速差值过小而发生抖动问题，也不会因两轮的差速过大而会出现转向跌倒的问题，提高双轮机器人的转向稳定性。通过以下参照附图对本专利技术的示例性实施例的详细描述，本专利技术的其它特征及其优点将会变得清楚。附图说明被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本专利技术的实施例，并且连同其说明一起用于解释本专利技术的原理。图1为根据本专利技术的转向控制方法的一种实施例的流程示意图；图2为根据本专利技术的转向控制方法的另一种实施例的流程示意图；图3为根据本专利技术的转向控制装置的一种实施例的方框原理图；图4为图3中实际转速差值计算模块的一种实施例的方框原理图；图5为根据本专利技术的转向控制装置的另一种实施例的方框原理图；图6为根据本专利技术的转向控制装置的一种硬件结构的方框原理图；图7为根据本专利技术双轮机器人的运动控制系统的一种实施例的方框原理图。具体实施方式现在将参照附图来详细描述本专利技术的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本专利技术的范围。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本专利技术及其应用或使用的任何限制。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。图1是根据本专利技术的用于双轮机器人的转向控制方法的一种实施例在一个调节周期的流程示意图。根据图1所示，本专利技术转向控制方法可以包括如下步骤：步骤S110，计算左轮电机与右轮电机之间的实际转速差值的绝对值VR。双轮机器人的左、右轮各由一个电机驱动，两个电机分别为左轮电机和右轮电机。左轮电机的实际转速可以根据左轮电机的编码器输出的左轮脉冲信号确定。同理，右轮电机的实际转速可以根据右轮电机的编码器输出的右轮脉冲信号确定。为了简化计算，可以利用左轮脉冲信号的脉冲数表征左轮电机的实际转速，及利用右轮脉冲本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于双轮机器人的转向控制方法，所述双轮机器人具有左轮电机和右轮电机，其特征在于，所述转向控制方法包括：计算所述左轮电机与所述右轮电机之间的实际转速差值的绝对值；计算所述绝对值与预设的目标转速差值之间的偏差值；根据所述偏差值确定转向控制环的比例项；根据所述比例项，确定所述转向控制环的转向控制输出量；确定所述双轮机器人的当前转动方向；如果所述当前转动方向为向左转向，则增加所述转向控制输出量来调节用于驱动所述右轮电机的PWM信号，同时减少所述转向控制输出量来调节用于驱动所述左轮电机的PWM信号；如果所述当前转动方向为向右转向，则增加所述转向控制输出量来调节用于驱动所述左轮电机的PWM信号，同时减少所述转向控制输出量来调节用于驱动所述右轮电机的PWM信号。

【技术特征摘要】
1.一种用于双轮机器人的转向控制方法，所述双轮机器人具有左轮电机和右轮电机，其特征在于，所述转向控制方法包括：计算所述左轮电机与所述右轮电机之间的实际转速差值的绝对值；计算所述绝对值与预设的目标转速差值之间的偏差值；根据所述偏差值确定转向控制环的比例项；根据所述比例项，确定所述转向控制环的转向控制输出量；确定所述双轮机器人的当前转动方向；如果所述当前转动方向为向左转向，则增加所述转向控制输出量来调节用于驱动所述右轮电机的PWM信号，同时减少所述转向控制输出量来调节用于驱动所述左轮电机的PWM信号；如果所述当前转动方向为向右转向，则增加所述转向控制输出量来调节用于驱动所述左轮电机的PWM信号，同时减少所述转向控制输出量来调节用于驱动所述右轮电机的PWM信号。2.根据权利要求1所述的转向控制方法，其特征在于，所述方法还包括：接收陀螺仪提供的所述双轮机器人绕竖直轴转动的角速度值；计算所述转向控制环的微分项等于微分时间乘以所述角速度值；所述根据所述比例项，确定所述转向控制环的转向控制输出量进一步为：根据所述比例项和所述微分项，确定所述转向控制输出量。3.根据权利要求2所述的转向控制方法，其特征在于，所述根据所述比例项和所述微分项，确定所述转向控制输出量进一步为：确定所述转向控制输出量等于所述比例项与所述微分项之和。4.根据权利要求1、2或3所述的转向控制方法，其特征在于，所述计算所述左轮电机与所述右轮电机之间的实际转速差值的绝对值包括：接收左轮电机的编码器输出的左轮脉冲信号，并计算所述左轮脉冲信号的脉冲数作为左轮脉冲数；接收右轮电机的编码器输出的右轮脉冲信号，并计算所述右轮脉冲信号的脉冲数作为右轮脉冲数；计算所述左轮脉冲数与所述右轮脉冲数的差值的绝对值作为所述实际转速差值的绝对值。5.一种用于双轮机器人的转向控制装置，所述双轮机器人具有左轮电机和右轮电机，其特征在于，所述转向控制装置包括：实际转速差值计算模块，用于计算所述左轮电机与所述右轮电机之间的实际转速差值的绝对值；偏差计算模块，用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵艳丽，程霖，
申请(专利权)人：歌尔科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37