一种自平衡机器人姿态控制方法及系统技术方案

一种自平衡机器人姿态控制方法，该方法包括：自平衡机器人进行重心矫正操作，并进行上电运行；所述自平衡机器人对系统模块进行初始化设置；所述自平衡机器人驱动电机运行；所述自平衡机器人通过传感器和滤波器检测出机器人的姿态倾角；所述自平衡机器人判断是否平衡；所述自平衡机器人判断是否结束；所述自平衡机器人的PID姿态控制器判断是否需要调整PID参数。本发明专利技术还包括一种自平衡机器人姿态控制系统，该系统包括主控制模块、电机驱动模块、传感器模块、参数调整模块和滤波器模块。实施本发明专利技术的有益效果：解决对重心固定的两轮自平衡机器人进行姿态控制，并且不断电地更改PID参数以达到最优控制效果。

【技术实现步骤摘要】
一种自平衡机器人姿态控制方法及系统
本专利技术涉及机器人控制领域，更具体地说，涉及一种自平衡机器人姿态控制方法及系统。
技术介绍
自平衡机器人的想法来自于倒立摆模型，如果摆倒向左边，为了保证平衡，倒立摆的底部必须也向左侧移动。两轮自平衡机器人系统的两个车轮位于同一轴线，并分别由伺服电机独立驱动，机器人的重心在两车轮轴上方，通过运动保持动态自平衡。由于结构特殊，两轮自平衡机器人体积小、运动灵活、适应地形变化能力强、能够方便地实现零半径回转，适于在狭小和危险的工作空间内活动、能够胜任一些复杂环境里的工作。相比传统轮式机器人，两轮自平衡机器人可以进行更为紧凑的结构设计并且减轻自重。此外，由于自平衡机器人独特的结构，一个自平衡机器人可以作为各种控制算法的实验平台，通过机器人的表现性能来对控制算法进行验证。姿态控制是两轮自平衡机器人研究的核心内容，良好的姿态控制可以使两轮自平衡机器人实现站立及移动，同时为接下来的速度及位置控制提供基础。目前已有的两轮自平衡产品是以载人为设计目标、重心随时可调整，这样的设计使得人体在姿态控制环境内，可以通过人自身的重心调节来达到平衡状态，降低了姿态控制的难度。而本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自平衡机器人姿态控制系统，其特征在于，该系统包括主控制模块、电机驱动模块、传感器模块、参数调整模块；所述参数调整模块包括PID控制器，用于机器人控制系统中关于PID参数的调整，其中，所述PID参数包括PID初始量、PID控制量和PID反馈量，所述PID参数通过CAN帧格式初始化，用于实现不断电地实时进行自平衡机器人的重心矫正调试；所述传感器模块、参数调整模块和电机驱动模块分别与主控制模块相互通信连接进行控制。

【技术特征摘要】
1.一种自平衡机器人姿态控制系统，其特征在于，该系统包括主控制模块、电机驱动模块、传感器模块、参数调整模块；所述参数调整模块包括PID控制器，用于机器人控制系统中关于PID参数的调整，其中，所述PID参数包括PID初始量、PID控制量和PID反馈量，所述PID参数通过CAN帧格式初始化，用于实现不断电地实时进行自平衡机器人的重心矫正调试；所述传感器模块、参数调整模块和电机驱动模块分别与主控制模块相互通信连接进行控制。2.根据权利要求1所述的自平衡机器人姿态控制系统，其特征在于，所述PID初始量为自平衡机器人在静止时检测机器人重心与铅直线的偏置角度，所述PID反馈量为自平衡机器人的传感器采集数据进行滤波后得到的姿态倾角；PID控制量由主控制模块自定义。3.根据权利要求1所述的自平衡机器人姿态控制系统，其特征在于，该系统还包括滤波器模块，其中，所述滤波器模块采用卡尔曼滤波器滤波，能够有效地滤除传感器采集数据的噪声和干扰，得到机器人稳定的姿态倾角。4.根据权利要求1或2所述的自平衡机器人姿态控制系统，其特征在于，所述主控制模块采用数字信号处理芯片作为主控芯片，分别通过不同地通信方式与传感器和电机驱动模块进行通信；所述传感器模块包括加速度计和陀螺仪的六轴运动传感器，并将陀螺仪的输出值作为滤波器模块的状态控制量、加速度计的输出值作为滤波器模块的输入量，该输入量经过滤波器模块得到稳定的机器人姿态倾角。5.根据权利要求1或3或4所述的自平衡机器人姿态控制系统，其特征在于，所述主控制模块通过I2C通信方式与传感器模块相互通信连接，所述主控制模块与滤波器模块相连接，所述主控制模块通过CAN通信方式与电机驱动模块相互通信连接，所述主控制模块通过CAN通信方式与参数调整模块相互通信连接。6.根据权利要求8所述的自平衡机器人姿态控制系统，其特征在于，所述主控制模块通过I2C通信方式与传感器模块相互通信连接，所述主控制模块通过CAN通信方式接收外部指令，所述主控制模...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹风山，徐方，王宏玉，杨奇峰，刘世昌，宋吉来，祁迹，
申请(专利权)人：沈阳新松机器人自动化股份有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21