一种自行走机器人制造技术

本实用新型专利技术揭示了一种自行走机器人，包括机身、主控芯片、角度检测装置以及至少两个驱动轮，至少两个驱动轮分别由电机驱动，电机配置有转速检测装置，主控芯片与角度检测装置、转速检测装置以及电机电气连接，角度检测装置用于检测机身与预设方向之间的偏差角度并产生角度信号，转速检测装置用于检测电机的转速并产生转速信号，主控芯片根据角度信号和转速信号向电机发送转速调节信号。本实用新型专利技术所揭示的自行走机器人，能够根据反馈的角度信号和转速信号不断地修正自身方向，使自行走机器人沿着预设方向直线前进。

A self walking robot

The utility model discloses a self walking robot, which comprises a body, a main control chip, angle detection device and at least two driving wheels, at least two driving wheels are respectively driven by a motor, the motor is equipped with speed detection device, the main control chip and angle detection device, speed detection device and electric connection, angle detection device for detecting deviation angle between the fuselage and the preset direction and angle signal, speed detecting device for detecting rotor and speed signal, the main control chip to transmit speed motor according to the angle signal and speed signal control signal. The self propelled robot disclosed by the utility model can continuously modify its own direction according to the angle signal and the speed signal of the feedback, so that the robot can move along the preset direction in a straight line.

【技术实现步骤摘要】
一种自行走机器人
本技术涉及智能机器人领域，更具体地说，涉及一种自行走机器人。
技术介绍
现有的自行走机器人通过左右两个驱动轮来行走。在机器人运行的过程中，经常会需要机器人沿着某一方向直线行走。传统的自行走机器人，为了实现直线行走，通常采用速度/里程的单环控制方式，仅通过保持左右两轮的转速一致或里程一致，即判定机器人在沿着直线行走。然而，当两个驱动轮的负载条件不一致(如两轮处于不同的地面或者负重不一样等)或者其他条件导致两个驱动轮的速度不一致，会导致机器人的行走的实际方向与预期的方向出现偏差，从而机器人无法实现预计的路径行走工作，路径规划难以执行。直线行走是进一步实现机器人导航以及路径规划等复杂功能的前提和基础，而现有的直线行走方式存在缺陷，因此需要对机器人的结构设置等进行改进。
技术实现思路
本技术为解决上述现有技术中存在的技术问题，提供了一种自行走机器人，该自行走机器人不仅设置有转速检测装置，还设置有角度检测装置，通过多环控制的方式确保机器人能够排除干扰，准确、稳定地沿着直线行走。为达到上述目的，本技术采用的技术方案如下：一种自行走机器人，包括机身、主控芯片、角度检测装置以及至少两个驱动轮，至少两个驱动轮分别由电机驱动，电机配置有转速检测装置，主控芯片与角度检测装置、转速检测装置以及电机电气连接，角度检测装置用于检测机身与预设方向之间的偏差角度并产生角度信号，转速检测装置用于检测电机的转速并产生转速信号，主控芯片根据角度信号和转速信号向电机发送转速调节信号。进一步地，主控芯片根据转速信号确定实际转速，主控芯片以偏差角度为第一输入参数，输出一目标转速；主控芯片根据目标转速和实际转速计算出偏差转速，主控芯片以偏差转速为第二输入参数，向电机发送转速调节信号。进一步地，主控芯片根据角度信号确定实际角速度，主控芯片以偏差角度为第三输入参数，输出一目标角速度；主控芯片根据目标角速度和实际角速度计算出偏差角速度，主控芯片以偏差角速度为第四输入参数，输出一目标转速；主控芯片根据转速信号确定实际转速，主控芯片根据目标转速和实际转速计算出偏差转速，主控芯片以偏差转速为第五输入参数，向电机发送转速调节信号。进一步地，转速调节信号为电压脉宽调制的占空比。进一步地，角度检测装置为陀螺仪或电子罗盘。进一步地，转速检测装置为里程计。进一步地，电机为无刷电机。进一步地，自行走机器人为管家机器人或扫地机器人。进一步地，自行走机器人还设置有随动轮。进一步地，随动轮位于机身正方向所在的竖直平面上，至少两个驱动轮关于竖直平面对称设置。本技术技术方案的有益效果如下：本技术所揭示的自行走机器人，其主控芯片能够根据角度信号和转速信号对电机的转速进行调节，相较于传统的仅通过转速对电机进行调节的方式，能够排除干扰，更加准确地纠正机器人的偏差角度，从而确保机器人按照直线行走。附图说明图1是本技术所述的自行走机器人的硬件架构图；图2是本技术所述的自行走机器人其中一实施例的信号流向图；图3是本技术所述的自行走机器人又一实施例的信号流向图；图4是本技术所述的自行走机器人其中一实施例的电机控制示意图；图5是本技术所述的自行走机器人其中一实施例的结构示意图。具体实施方式以下通过附图和具体实施例对本技术所提供的技术方案做一详细的描述：图1-5揭示了本技术所述自行走机器人的具体实施例。如图1所示的，揭示了本技术所述自行走机器人的硬件架构图。该实施例中，自行走机器人包括：机身101、主控芯片102、角度检测装置103以及至少两个驱动轮，驱动轮104和驱动轮105分别由电机驱动，电机配置有转速检测装置，主控芯片102与角度检测装置103、转速检测装置以及电机电气连接，角度检测装置103用于检测机身101与预设方向之间的偏差角度并产生角度信号，转速检测装置用于检测电机的转速并产生转速信号，主控芯片102根据角度信号和转速信号向电机发送转速调节信号。其中，驱动轮104和驱动轮105分别设置有电机，并由相应的电机驱动，电机、驱动轮以及转速检测装置通常组装为一体，而电机的转速参数一般也会换算为驱动轮的里程和/或速度参数，角度检测装置测量所得的偏差角度也将根据需要转换为角速度参数。由于电机和转速检测装置与主控芯片102电气连接，转速检测装置在测出电机的转速后能够将转速信号传送至主控芯片102处；而当主控芯片102向电机发送转速调节信号时，即可通过对电机转速的调节，实现对驱动轮104、驱动轮105的速度和/或里程的控制。在现有技术中，判断和维持机器人沿直线行走的依据在于，左右两轮的速度和/或里程相同。由于不涉及角度判断，该种单环控制的方式存在明显缺陷，如两轮遇到不同材质的地面，或处于一高一低的爬坡状态下，此时左、右两轮的速度和/或里程虽然是一致的，但两轮在各自行进方向上实际发生的位移则出现了偏差，导致一边轮子的位移多，一边轮子的位移少，从而使机器人在预设方向上发生偏转。而本实施例中的自行走机器人，由于引入了角度检测装置103，能够检测到机器人相对于预设方向的偏差角度，故其不仅能够依靠传统的速度和/或里程参数判断并维持机器人的直线行走，同时还会根据角度参数进一步进行判断和调节，从而确保了机器人不会因负载失衡、爬坡、打滑等异常情形导致机器人误判而偏离航线。图2是本技术所述的自行走机器人其中一实施例的信号流向图。该实施例中，采用PID控制(比例积分微分控制)方法，以速度环作为内环，角度环作为外环，对自行走机器人机身的偏转方向进行了两环控制。该实施例中，主控芯片根据转速信号确定实际转速，主控芯片以偏差角度为第一输入参数，输出一目标转速；主控芯片根据目标转速和实际转速计算出偏差转速，主控芯片以偏差转速为第二输入参数，向电机发送转速调节信号。其中，外环是以角度作为反馈量，其控制的逻辑在于，角度检测装置能够感应到机身的偏转方向，并根据偏转方向与预设方向测算出机身与预设方向之间的偏差角度，主控芯片以偏差角度作为第一输入参数，根据PID控制方法对速度的变化量进行测算，输出一目标速度(电机的目标转速与驱动轮的目标速度可相互转化)，从而实现角度—速度的外环控制。而对于内环，则是以速度作为反馈量，其控制的逻辑在于，转速检测装置能够检测出驱动轮的实际速度(通过检测电机的实际转速)，而外环已经输出了所需要达到的目标速度，主控芯片根据目标速度和实际速度即可计算出偏差转速，主控芯片以偏差转速作为第二输入参数，向电机发送转速调节信号。其中，所述转速调节信号为电压脉冲调制的占空比。主控芯片会根据PID控制方法对PWM占空比(电压脉宽调制的占空比)进行调节，进而控制电机的转速，从而实现速度—速度的内环控制。在经过两环控制之后，最终左、右两轮的速度会按照控制要求出现差异，从而使机身朝着预设方向回归。图3是本技术所述的自行走机器人又一实施例的信号流向图。该实施例采用角度—角速度—速度的外中内三环控制方法，相较于角度—速度两环控制方法，具有更加稳定的控制性能，同时在抗干扰性上也具有更加出色的表现。该实施例中，主控芯片根据角度信号确定实际角速度，主控芯片以偏差角度为第三输入参数，输出一目标角速度；主控芯片根据目标角速度和实际角速度计算出偏差角速度，主本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自行走机器人，其特征在于，包括机身、主控芯片、角度检测装置以及至少两个驱动轮，所述至少两个驱动轮分别由电机驱动，所述电机配置有转速检测装置，所述主控芯片与角度检测装置、转速检测装置以及电机电气连接，所述角度检测装置用于检测所述机身与预设方向之间的偏差角度并产生角度信号，所述转速检测装置用于检测所述电机的转速并产生转速信号，所述主控芯片根据所述角度信号和所述转速信号向所述电机发送转速调节信号。

【技术特征摘要】
1.一种自行走机器人，其特征在于，包括机身、主控芯片、角度检测装置以及至少两个驱动轮，所述至少两个驱动轮分别由电机驱动，所述电机配置有转速检测装置，所述主控芯片与角度检测装置、转速检测装置以及电机电气连接，所述角度检测装置用于检测所述机身与预设方向之间的偏差角度并产生角度信号，所述转速检测装置用于检测所述电机的转速并产生转速信号，所述主控芯片根据所述角度信号和所述转速信号向所述电机发送转速调节信号。2.根据权利要求1所述的自行走机器人，其特征在于，所述主控芯片根据所述转速信号确定实际转速，所述主控芯片以所述偏差角度为第一输入参数，输出一目标转速；所述主控芯片根据所述目标转速和实际转速计算出偏差转速，所述主控芯片以所述偏差转速为第二输入参数，向所述电机发送转速调节信号。3.根据权利要求1所述的自行走机器人，其特征在于，所述主控芯片根据所述角度信号确定实际角速度，所述主控芯片以所述偏差角度为第三输入参数，输出一目标角速度；所述主控芯片根据所述目标角速度和实际角速度计算出偏差...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱泽春，田宏图，
申请(专利权)人：九阳股份有限公司，
类型：新型
国别省市：山东,37