基于方向的机器人行走速度调节方法、芯片及视觉机器人技术

本发明专利技术公开基于方向的机器人行走速度调节方法、芯片及视觉机器人，机器人行走速度调节方法包括：根据机器人的驱动轮的行走速度的变化和状态切换情况，通过增量式PI调节去周期性地控制机器人的驱动轮的行走速度平稳过渡到所述最终目标速度，并及时切换到不同的速度变化状态下。在每一个调节周期内都根据预期加速度计算这个调节周期应该达到的目标速度；然后根据当前行走速度和目标速度的差值做增量式PI调节和相对应的开环调节控制，计算出所需要的PWM占空比和调整其方向，实现在加速和急减速场景下能够让机器人的行走速度可控地达到预先配置的目标速度，不会因为速度变化量的方向错误而引导速度朝着错误方向增大，提高机器人行走的顺畅度。

【技术实现步骤摘要】
基于方向的机器人行走速度调节方法、芯片及视觉机器人
本专利技术涉及机器人的驱动轮控制
，特别是一种基于方向的机器人行走速度调节方法、芯片及视觉机器人。
技术介绍
目前扫地机器人在运动过程中速度控制存在一定的缺陷，例如，在机器人行走过程中，由于速度变化比较单一，如果响应太快，在运动行为切换时存在顿挫感，反应太慢，就会迟顿，并且实际值没达到目标值就有可能因为速度大小和方向的因素而切换到其他行为了，导致运动速度控制的精准度不够高。如何实现速度方向和大小的精准控制一直是机器人运动控制的一个难点。
技术实现思路
为了解决驱动轮速度切换时存在顿挫感和反应太慢技术问题，本专利技术结合运动方向信息和增量式PID调节的方式来周期性地控制机器人的运动状态，公开以下具体的技术方案：一种基于方向的机器人行走速度调节方法，包括：步骤1、根据所述驱动轮所处的速度变化状态，确定对机器人的驱动轮的当前行走速度进行P调节的方式；然后进入步骤2；其中，所述驱动轮所处的速度变化状态是与机器人当前执行的运动行为相关联的；步骤2、根据前述步骤1调节的当前行走速度与当前调节周期下配置的目标速度的大小关系，确定对前述步骤1调节的当前行走速度进行增量式PI调节的方式，以缩小当前行走速度与当前调节周期下配置的目标速度的速度差；其中，当前述步骤1调节的当前行走速度与当前调节周期下配置的目标速度的速度差没有缩小为系统允许误差且存在急刹车标志位时，通过判断对应标志位条件下调节过的驱动轮的速度变化量的方向与预先配置的最终目标速度的方向的关系，来调整前述步骤1调节过的驱动轮的速度变化量的方向；然后进入步骤3；步骤3、判断是否完成预先配置的最终目标速度匹配的最后一个调节周期内的速度调节步骤，是则进入步骤4，否则将当前调节周期下配置的目标速度更新为下一调节周期下配置的目标速度，再返回步骤1；其中，这个预先配置的最终目标速度是与机器人的驱动轮所处的不同的速度变化状态是相关联的；步骤4、判断所述驱动轮所处的速度变化状态是否发生改变，是则返回步骤1，否则返回步骤2以维持执行所述增量式PI调节；其中，调节周期的个数是由所述最终目标速度、预先配置的固定的预期加速度和调节周期的周期长度计算获得。与现有技术相比，本技术方案基于机器人的驱动轮的行走速度的变化情况，包括速度大小和速度方向变化情况，通过增量式PI调节去周期性地控制机器人的驱动轮的行走速度平稳过渡到所述最终目标速度，并及时切换到不同的速度变化状态下，实现在各种速度变化场景下能够让机器人的行走速度可控地达到预先配置的目标速度，不会因为速度变化量的方向错误而引导速度朝着错误方向增大，提高机器人行走的顺畅程度和行走速度的精准度。进一步地，还包括：在机器人启动运行时，分别对左驱动轮和机器人的右驱动轮配置相匹配的初始PWM信号占空比；其中，所述驱动轮包括左驱动轮和右驱动轮；然后根据所述驱动轮所处的速度变化状态，确定对机器人的驱动轮的当前行走速度进行P调节的方式。该技术方案提高所述驱动轮按照PWM信号占空比行走的响应速度，减少机器人在实际启动（包括启动加速运动、启动减速运动和启动刹车）所需调节的时间。进一步地，所述根据所述驱动轮所处的速度变化状态，确定对机器人的驱动轮的当前行走速度进行P调节的方式的方法包括：当机器人的驱动轮按照当前调节周期内调节出的速度变化量进行加速运动时，对机器人的驱动轮的当前行走速度与当前调节周期内配置的目标速度的速度差值进行P调节，使得P调节输出的PWM信号占空比换算更新所述驱动轮的当前行走速度，以缩小所述驱动轮的当前行走速度与当前调节周期内配置的目标速度的速度差，并配置为不存在急刹车标志位；其中，所述驱动轮所处的速度变化状态切换到加速运动。本技术方案在机器人切换到加速运动后，通过P调节来让所述驱动轮的当前行走速度快速响应更新，增强机器人对行走环境的敏感程度。进一步地，所述根据所述驱动轮所处的速度变化状态，确定对机器人的驱动轮的当前行走速度进行P调节的方式的方法包括：当机器人的驱动轮按照当前调节周期内调节出的速度变化量进行减速运动时，判断机器人的驱动轮的当前行走速度与当前调节周期内配置的目标速度的速度差值是否大于刹车速度差阈值，是则将所述驱动轮当前获得的PWM信号占空比反向处理以更新机器人的驱动轮的当前行走速度，使得机器人的驱动轮的当前行走速度与当前调节周期内配置的目标速度的速度差得到缩小，并配置为存在急刹车标志位；否则对机器人的驱动轮的当前行走速度进行P调节以更新所述驱动轮的当前行走速度，使得机器人的驱动轮的行走速度与当前调节周期内配置的目标速度的速度差得到缩小，并配置为不存在急刹车标志位；或者，当机器人的驱动轮按照当前调节周期内调节出的速度变化量进行减速运动时，判断当前调节周期内配置的目标速度是否为0，是则将所述驱动轮当前获得的PWM信号占空比反向处理以更新机器人的驱动轮的当前行走速度，使得机器人的驱动轮的行走速度与当前调节周期内配置的目标速度的速度差得到缩小，并配置为存在急刹车标志位；否则对机器人的驱动轮的当前行走速度进行P调节以更新所述驱动轮的当前行走速度，使得机器人的驱动轮的行走速度与当前调节周期内配置的目标速度的速度差得到缩小，并配置为不存在急刹车标志位；其中，存在急刹车标志位表示速度变化异常；所述驱动轮所处的速度变化状态切换到减速运动。该技术方案切换到急减速变化的场合下，根据当前调节周期下配置的目标速度与当前行走速度的速度差值变化情况，选择性地使用P调节或反向处理PWM信号占空比，使驱动轮的行走速度更快达到的目标制动速度。进一步地，所述反向处理包括：将所述驱动轮当前获得的PWM信号占空比直接设置更新为用于减速的刹车信号占空比，以获得反向处理输出的占空比信号；其中，这个反向处理输出的占空比信号用于供P调节和/或增量式PI调节使用；用于减速的刹车信号占空比所指示的速度变化量方向与机器人的驱动轮的当前行走速度的方向是相反的。该技术方案在机器人急需减速时，直接对PWM信号占空比取反处理而不需理会上一个调节周期内最新获得的PWM信号占空比的数值大小，从而降低机器人的驱动轮的当前行走速度，进而使得机器人的驱动轮的行走速度与当前调节周期内配置的目标速度的速度差得到缩小。进一步地，所述P调节的方法包括：将机器人的驱动轮的当前行走速度与所述当前调节周期下配置的目标速度的速度差值与比例系数的乘积与所述驱动轮最新获得的PWM信号占空比相加，以获得P调节输出的PWM信号占空比，其中，P调节输出的PWM信号占空比用于控制更新机器人的驱动轮的当前行走速度。在该技术方案中，仅使用P调节的方式去改变更新驱动轮的当前行走速度，从而加快PWM信号占空比调节的响应速度。进一步地，所述根据前述步骤1调节的当前行走速度与当前调节周期下配置的目标速度的大小关系，确定对前述步骤1调节的当前行走速度进行增量式PI调节的方式的方法包括：判断经过所述P调节更新后的当前行走速度与当前调节周期下配置的目标速度的速度差值的绝对值是否缩小为系统允许误差，是则对最新调节过的机器人的驱动轮的PWM信号占空比、更新后的当前行本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于方向的机器人行走速度调节方法，其特征在于，包括：/n步骤1、根据所述驱动轮所处的速度变化状态，确定对机器人的驱动轮的当前行走速度进行P调节的方式；然后进入步骤2；其中，所述驱动轮所处的速度变化状态是与机器人当前执行的运动行为相关联的；/n步骤2、根据前述步骤1调节的当前行走速度与当前调节周期下配置的目标速度的大小关系，确定对前述步骤1调节的当前行走速度进行增量式PI调节的方式，以缩小当前行走速度与当前调节周期下配置的目标速度的速度差；其中，当前述步骤1调节的当前行走速度与当前调节周期下配置的目标速度的速度差没有缩小为系统允许误差且存在急刹车标志位时，通过判断对应标志位条件下调节过的驱动轮的速度变化量的方向与预先配置的最终目标速度的方向的关系，来调整前述步骤1调节过的驱动轮的速度变化量的方向；然后进入步骤3；/n步骤3、判断是否完成预先配置的最终目标速度匹配的最后一个调节周期内的速度调节步骤，是则进入步骤4，否则将当前调节周期下配置的目标速度更新为下一调节周期下配置的目标速度，再返回步骤1；其中，这个预先配置的最终目标速度是与机器人的驱动轮所处的不同的速度变化状态是相关联的；/n步骤4、判断所述驱动轮所处的速度变化状态是否发生改变，是则返回步骤1，否则返回步骤2以维持执行所述增量式PI调节；/n其中，调节周期的个数是由所述最终目标速度、预先配置的固定的预期加速度和调节周期的周期长度计算获得。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于方向的机器人行走速度调节方法，其特征在于，包括：
步骤1、根据所述驱动轮所处的速度变化状态，确定对机器人的驱动轮的当前行走速度进行P调节的方式；然后进入步骤2；其中，所述驱动轮所处的速度变化状态是与机器人当前执行的运动行为相关联的；
步骤2、根据前述步骤1调节的当前行走速度与当前调节周期下配置的目标速度的大小关系，确定对前述步骤1调节的当前行走速度进行增量式PI调节的方式，以缩小当前行走速度与当前调节周期下配置的目标速度的速度差；其中，当前述步骤1调节的当前行走速度与当前调节周期下配置的目标速度的速度差没有缩小为系统允许误差且存在急刹车标志位时，通过判断对应标志位条件下调节过的驱动轮的速度变化量的方向与预先配置的最终目标速度的方向的关系，来调整前述步骤1调节过的驱动轮的速度变化量的方向；然后进入步骤3；
步骤3、判断是否完成预先配置的最终目标速度匹配的最后一个调节周期内的速度调节步骤，是则进入步骤4，否则将当前调节周期下配置的目标速度更新为下一调节周期下配置的目标速度，再返回步骤1；其中，这个预先配置的最终目标速度是与机器人的驱动轮所处的不同的速度变化状态是相关联的；
步骤4、判断所述驱动轮所处的速度变化状态是否发生改变，是则返回步骤1，否则返回步骤2以维持执行所述增量式PI调节；
其中，调节周期的个数是由所述最终目标速度、预先配置的固定的预期加速度和调节周期的周期长度计算获得。


2.根据权利要求1所述机器人行走速度调节方法，还包括：在机器人启动运行时，分别对左驱动轮和机器人的右驱动轮配置相匹配的初始PWM信号占空比；其中，所述驱动轮包括左驱动轮和右驱动轮；
然后根据所述驱动轮所处的速度变化状态，确定对机器人的驱动轮的当前行走速度进行P调节的方式。


3.根据权利要求2所述机器人行走速度调节方法，其特征在于，所述根据所述驱动轮所处的速度变化状态，确定对机器人的驱动轮的当前行走速度进行P调节的方式的方法包括：
当机器人的驱动轮按照当前调节周期内调节出的速度变化量进行加速运动时，对机器人的驱动轮的当前行走速度与当前调节周期内配置的目标速度的速度差值进行P调节，使得P调节输出的PWM信号占空比换算更新所述驱动轮的当前行走速度，以缩小所述驱动轮的当前行走速度与当前调节周期内配置的目标速度的速度差，并配置为不存在急刹车标志位；
其中，所述驱动轮所处的速度变化状态切换到加速运动。


4.根据权利要求2所述机器人行走速度调节方法，其特征在于，所述根据所述驱动轮所处的速度变化状态，确定对机器人的驱动轮的当前行走速度进行P调节的方式的方法包括：
当机器人的驱动轮按照当前调节周期内调节出的速度变化量进行减速运动时，判断机器人的驱动轮的当前行走速度与当前调节周期内配置的目标速度的速度差值是否大于刹车速度差阈值，是则将所述驱动轮当前获得的PWM信号占空比反向处理以更新机器人的驱动轮的当前行走速度，使得机器人的驱动轮的当前行走速度与当前调节周期内配置的目标速度的速度差得到缩小，并配置为存在急刹车标志位；否则对机器人的驱动轮的当前行走速度进行P调节以更新所述驱动轮的当前行走速度，使得机器人的驱动轮的行走速度与当前调节周期内配置的目标速度的速度差得到缩小，并配置为不存在急刹车标志位；
或者，当机器人的驱动轮按照当前调节周期内调节出的速度变化量进行减速运动时，判断当前调节周期内配置的目标速度是否为0，是则将所述驱动轮当前获得的PWM信号占空比反向处理以更新机器人的驱动轮的当前行走速度，使得机器人的驱动轮的行走速度与当前调节周期内配置的目标速度的速度差得到缩小，并配置为存在急刹车标志位；否则对机器人的驱动轮的当前行走速度进行P调节以更新所述驱动轮的当前行走速度，使得机器人的驱动轮的行走速度与当前调节周期内配置的目标速度的速度差得到缩小，并配置为不存在急刹车标志位；
其中，存在急刹车标志位表示速度变化异常；所述驱动轮所处的速度变化状态切换到减速运动。


5.根据权利要求4所述机器人行走速度调节方法，其特征在于，所述反向处理包括：
将所述驱动轮当前获得的PWM信号占空比直接设置更新为用于减速的刹车信号占空比，以获得反向处理输出的占空比信号；其中，这个反...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖伟健，李永勇，杨武，
申请(专利权)人：珠海市一微半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44