The invention discloses a self-balancing robot control system and control method based on multi-source sensor data fusion, which includes the following steps: acquiring accelerometer data and magnetometer data, then calculating initial attitude according to accelerometer data and magnetometer data; acquiring gyroscope data and converting it into rotation vector, and then fusing with initial attitude to obtain accurate robot. Finally, the attitude of the robot is controlled by the accurate attitude of the robot and the speed feedback from the encoder of the motor to control the rotation of the motor. The invention realizes the self-balancing and motion of the robot by filtering and denoising the attitude angle information, then fusing the information and controlling the rotation of the motor with feedback from the motor encoder. An improved PID control method combining the physical characteristics of the self-balancing robot and the response characteristics of the motor is obtained, which can more accurately and stably control the self-balancing robot. Now motion control.
【技术实现步骤摘要】
一种多源传感器数据融合的自平衡机器人控制系统和控制方法
本专利技术属于移动机器人
，具体涉及一种多源传感器数据融合的自平衡机器人控制系统和控制方法。
技术介绍
移动机器人目前已经越来越广泛的应用于各个行业中，具有广阔的应用前景。自平衡机器人是一种特殊的轮式移动机器人，其概念最早由日本东京电信大学自动化系的山藤一雄教授于二十世纪八十年代提出。双轮自平衡机器人具有体积小、转弯半径为零、车身灵活等优点，因此适用于以拥挤的城市环境为代表的多种狭窄场景。平衡机器人的技术关键在于能持续保持平衡，并能在平衡中前进、后退、转弯。因此其运动控制技术为自平衡机器人技术的核心，对自平衡机器人运动控制技术的研究有着重要的意义，也有着极大的工程应用价值。近年来，随着机器人的热潮以及科学技术的发展，机器人的运动控制技术也有了很大的提高。现有技术中运动控制技术多为反馈控制，首先通过传感器的数据获得机器人的姿态信息，之后根据姿态信息进行反馈控制。其中主要使用的是传感器的数据处理技术和PID控制技术，现有技术中一般为将传感器数据进行简易的加权平均计算，并将加权平均后的值作为融合后的最终结果，...
【技术保护点】
1.一种基于多源传感器数据融合的自平衡机器人控制系统，其特征在于：包括MPU6050模块和磁力计，所述MPU6050模块包括加速度计和陀螺仪,所述MPU6050模块和磁力计与电机通讯连接。
【技术特征摘要】
1.一种基于多源传感器数据融合的自平衡机器人控制系统，其特征在于：包括MPU6050模块和磁力计，所述MPU6050模块包括加速度计和陀螺仪,所述MPU6050模块和磁力计与电机通讯连接。2.一种基于多源传感器数据融合的自平衡机器人控制方法，应用权利要求1所述的基于多源传感器数据融合的自平衡机器人控制系统，其特征在于包括以下步骤：步骤一：获取加速度计数据和磁力计数据；步骤二：根据加速度计数据和磁力计数据计算初步姿态；步骤三：获取陀螺仪数据并转换为旋转矢量，然后与初步姿态融合，得到准确的机器人姿态；步骤四：通过准确的机器人姿态和电机编码器反馈的速度控制电机的转动以控制机器人姿态。3.根据权利要求2所述的基于多源传感器数据融合的自平衡机器人控制方法，其特征在于：所述的步骤二还包括：将加速度计数据进行滑动权值滤波处理，计算公式为：其中，Acc(i)为加速度计原始数据，单位为m/s2，ACC(i)为融合后的加速度计数据，单位为m/s2，i为时间单位，由处理器采集传感器数据的速率决定。4.根据权利要求2或3所述的基于多源传感器数据融合的自平衡机器人控制方法，其特征在于：所述的步骤二具体为：步骤201：通过加速度计的数据求出捷联矩阵，根据捷联矩阵转换加速度计数据的坐标，计算公式为：an＝(0,0,g)，ab＝(ax,ay,az)：其中，为机体坐标转换为世界坐标系的矩阵，an为重力加速度在世界坐标系下的表达方式，ab为重力加速度在机体坐标系下的表达方式，ax,ay,az为重力加速度在机体坐标系下三个轴的分量；步骤202：根据转换后的加速计数据坐标和粗略姿态计算俯仰角和横滚角，计算公式为：其中，θ为俯仰角，γ为横滚角，ψ为航位角；θ1，γ1为通过加速度计算出的俯仰角和横滚角；步骤203：融合磁力计数据计算航位角，计算公式为：其中，磁力计获得的...
【专利技术属性】
技术研发人员：彭倍，徐源正，代小林，于慧君，魏敦文，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51
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