本发明专利技术提供一种用于维持两轮机器人平衡的平衡装置，包括：测量模块，实时测量两轮机器人上的摆杆与竖直方向的夹角，其中，两轮机器人的容器通过摆杆与两轮机器人的箱体连接，容器用于装载物品；控制模块，根据夹角，对每个车轮的对应驱动电机的电枢电压进行调整，以使两轮机器人维持平衡。本发明专利技术还提供一种用于维持两轮机器人平衡的平衡方法，以及一种自动维持平衡的两轮机器人。通过本发明专利技术的技术方案，可以使两轮机器人在其负载变化的情况下，动态地保持平衡。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及两轮机器人
，具体而言，涉及一种维持两轮机器人平衡的平 衡装置、方法，以及一种自动维持平衡的两轮机器人。
技术介绍
在餐馆、办公室、医院、展会现场、大型会议集合大厅、车站及机场大厅等人员经常 走动的地方，迫切需要一种可运送食品、物品、药品、资料等任务的小型且移动灵活的自动 化作业工具，例如，小型的轮式移动机器人。目前，应用于服务的轮式移动机器人均为多轮(三轮或三轮以上)移动机器人，其 至少需要三个行走脚轮，缺点是①控制系统无法控制驱动系统实现原地转弯，不利于在狭 小空间内执行对灵活性要求比较高的任务；②当重心高于机器人的支撑机构时，机器人的 稳定性急速下降，在运动过程中、加速或减速的状态下重心会跳出由支撑机构组成封闭多 边形，造成系统整体失稳，进而倾翻。因此，相对于以上的多轮机器人，两轮机器人有着更高的适用性。现有技术中，存 在一种两轮直立式机器人本体的结构，包括头部、机身、基座，其中，头部与机身通过第一 弹簧连接，机身与基座通过第二弹簧连接，基座的底部左右两侧分别连接有左足轮和右足 轮，带动整个机器人本体移动。为该两轮机器人设置负载机构，即可以将该机器人应用于服 务场合，而使该两轮机器人维持平衡则是保证机器人能顺利工作的重要前提。现有技术中， 应用于该机器人结构的平衡方式的缺点是不能实现两轮机器人的负载变化的情况下的自 平衡。因此，需要一种平衡方式，能够使两轮机器人在其负载变化的情况下，动态地保持 平衡。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于，提供一种平衡方式，能够使两轮机器人在其负 载变化的情况下，动态地保持平衡。有鉴于此，本专利技术提供一种用于维持两轮机器人平衡的平衡装置，包括测量模 块，实时测量所述两轮机器人上的摆杆与竖直方向的夹角，其中，所述两轮机器人的容器通 过所述摆杆与所述两轮机器人的箱体连接，所述容器用于装载物品；控制模块，根据所述夹 角，对所述每个车轮的对应驱动电机的电枢电压进行调整，以使所述两轮机器人维持平衡。在上述技术方案中，优选地，所述测量模块通过陀螺仪来实时测量所述夹角。在上述技术方案中，优选地，所述测量模块还测量所述容器和所述物品的质量和， 测量所述每个车轮的瞬时转速，以及计算所述容器和所述物品的共同重心至所述两轮机器 人的两个车轮的轴线的距离，其中，所述两个车轮具有同一轴线；所述控制模块根据所述夹 角、所述质量和、所述瞬时转速和所述距离，来建立平衡关系，并根据所述平衡关系来调节 所述电枢电压。在上述技术方案中，优选地，所述测量模块通过位于所述对应驱动电机上的质量 传感器来测量所述质量和，通过所述对应驱动电机的码盘来测量所述瞬时转速。在上述技术方案中，优选地，所述控制模块还结合所述对 应驱动电机的转矩变化 量、速度常数、减速比，以及所述摆杆受到的外部干扰力、所述两轮机器人的传动系统的静 摩擦力矩，来建立所述平衡关系，其中，所述外部干扰力、所述静摩擦力矩预先设置完成。在上述技术方案中，优选地，还包括设置模块，供设置所述外部干扰力和所述静 摩擦力矩。本专利技术还提供一种自动维持平衡的两轮机器人，包括上述平衡装置。本专利技术还提供一种用于维持两轮机器人平衡的平衡方法，包括步骤S202，实时 测量所述两轮机器人上的摆杆与竖直方向的夹角，其中，所述两轮机器人的容器通过所述 摆杆与所述两轮机器人的箱体连接，所述容器用于装载物品；步骤S204，根据所述夹角，对 所述每个车轮的对应驱动电机的电枢电压进行调整，以使所述两轮机器人维持平衡。在上述技术方案中，优选地，在所述步骤S202中，还测量所述容器和所述物品的 质量和，测量所述每个车轮的瞬时转速，以及计算所述容器和所述物品的共同重心至所 述两轮机器人的两个车轮的轴线的距离，其中，所述两个车轮具有同一轴线；在所述步骤 S204中，根据所述夹角、所述质量和、所述瞬时转速和所述距离，来建立平衡关系，并根据所 述平衡关系来调节所述电枢电压。在上述技术方案中，优选地，通过陀螺仪来实时测量所述夹角，通过位于所述对应 驱动电机上的质量传感器来测量所述质量和，通过所述对应驱动电机的码盘来测量所述瞬 时转速。通过上述技术方案，可以实现一种维持两轮机器人平衡的平衡装置、方法，以及一 种自动维持平衡的两轮机器人，能够使两轮机器人在其负载变化的情况下，动态地保持平衡。附图说明图1是根据本专利技术的一个实施例的维持两轮机器人平衡的平衡装置的框图图2是根据本专利技术的一个实施例的维持两轮机器人平衡的平衡方法的流程图；图3是根据本专利技术的一个实施例的使用维持两轮机器人平衡的平衡方法的两轮 机器人的结构示意图；图4是根据本专利技术的一个实施例的使用维持两轮机器人平衡的平衡方法的两轮 机器人的力学平衡示意图。具体实施例方式为了能够更清楚地理解本专利技术的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实 施方式对本专利技术进行进一步的详细描述。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是，本专利技术还可 以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本专利技术并不限于下面公开的具体实 施例的限制。图1是根据本专利技术的一个实施例的维持两轮机器人平衡的平衡装置的框图。如图1所示，本专利技术提供一种用于维持两轮机器人平衡的平衡装置S100，包括 测量模块S102，实时测量所述两轮机器人上的摆杆与竖直方向的夹角，其中，所述两轮机器 人的容器通过所述摆杆与所述两轮机器人的箱体连接，所述容器用于装载物品；控制模块 S104，根据所述夹角，对所述每个车轮的对应驱动电机的电枢电压进行调整，以使所述两轮 机器人维持平衡。 在上述技术方案中，所述测量模块S102通过陀螺仪来实时测量所述夹角。在上述技术方案中，所述测量模块S102还测量所述容器和所述物品的质量和，测 量所述每个车轮的瞬时转速，以及计算所述容器和所述物品的共同重心至所述两轮机器人 的两个车轮的轴线的距离，其中，所述两个车轮具有同一轴线；所述控制模块S104根据所 述夹角、所述质量和、所述瞬时转速和所述距离，来建立平衡关系，并根据所述平衡关系来 调节所述电枢电压。在上述技术方案中，所述测量模块S102通过位于所述对应驱动电机上的质量传 感器来测量所述质量和，通过所述对应驱动电机的码盘来测量所述瞬时转速。在上述技术方案中，所述控制模块S104还结合所述对应驱动电机的转矩变化量、 速度常数、减速比，以及所述摆杆受到的外部干扰力、所述两轮机器人的传动系统的静摩擦 力矩，来建立所述平衡关系，其中，所述外部干扰力、所述静摩擦力矩预先设置完成。在上述技术方案中，还包括设置模块，供设置所述外部干扰力和所述静摩擦力 矩。本专利技术还提供一种自动维持平衡的两轮机器人，包括上述平衡装置S100。本专利技术还提供一种用于维持两轮机器人平衡的平衡方法，包括步骤S202，实时 测量所述两轮机器人上的摆杆与竖直方向的夹角，其中，所述两轮机器人的容器通过所述 摆杆与所述两轮机器人的箱体连接，所述容器用于装载物品；步骤S204，根据所述夹角，对 所述每个车轮的对应驱动电机的电枢电压进行调整，以使所述两轮机器人维持平衡。在上述技术方案中，在所述步骤S202中，还测量所述容器和所述物品的质量和， 测量所述每个车轮的瞬时转速，以及计算所述容器和所述物品的共同重心至所述两轮机器 人的两本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于维持两轮机器人平衡的平衡装置，其特征在于，包括： 测量模块，实时测量所述两轮机器人上的摆杆与竖直方向的夹角，其中，所述两轮机器人的容器通过所述摆杆与所述两轮机器人的箱体连接，所述容器用于装载物品； 控制模块，根据所述夹角，对所述每个车轮的对应驱动电机的电枢电压进行调整，以使所述两轮机器人维持平衡。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：高学山，黄强，李潮全，戴福全，邵洁，白阳，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：11[]
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