CN106598041A - 带有轮径校正功能的双轮差动底盘控制装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及带有轮径校正功能的双轮差动底盘控制装置及其控制方法，其中，该控制装置包括上层驱动控制器、双轴驱动模板、陀螺仪、两个码盘，该控制装置内设有电机A和电机B，所述上层驱动控制器与双轴驱动模板实现通讯连接，所述双轴驱动模板能接收从陀螺仪、码盘、电机A与电机B上获得的反馈信息，并根据反馈的信息自动修改差动底盘中轮径的参数；其控制方法是通过上述结构协调完成的。本发明能够自主检测双轮差动底盘轮径，并根据测量结果进行了补差，同时该装置还结合了电机驱动控制功能，不但提高了控制精度，同时减少了外围器件，降低了成本。

Description

带有轮径校正功能的双轮差动底盘控制装置及其控制方法

技术领域

本发明属于智能移动平台底盘控制技术领域，主要涉及轮径校正，控制补偿技术，并将两者结合到一起的装置及其控制方法。

背景技术

目前，随着机器人技术快速发展，服务机器人已经深入了许多的领域，包括修理、运输、救援、清洁、监护等。而差动式底盘也在服务机器人底盘中占了很大的比例，是移动式底盘的主要实现手段。

现有技术中，差动底盘随着使用时间的增大，轮系会有相应的磨损，会影响底盘的控制精度。如果采取人为更换轮系的方法，不但操作复杂，费时费力，精度也难以得到保障。如果靠外部传感器自行修正，这无疑将增大投入成本，同时也将增大控制系统的计算量。

发明内容

本发明的目的在于解决上述问题和不足，提供一种带有轮径校正功能的双轮差动底盘控制装置，该带有轮径校正功能的双轮差动底盘控制装置能够自主检测双轮差动底盘轮径，并根据测量结果进行了补差，同时该装置还结合了电机驱动控制功能，不但提高了控制精度，同时减少了外围器件，降低了成本。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种带有轮径校正功能的双轮差动底盘控制装置，其中控制装置包括上层驱动控制器、双轴驱动模板、陀螺仪、两个码盘，该控制装置中设有电机A和电机B，所述上层驱动控制器与双轴驱动模板实现通讯连接，所述双轴驱动模板能接收从陀螺仪、码盘、电机A与电机B上获得的反馈信息，并根据反馈的信息自动修改差动底盘中轮径的参数。

进一步地，所述双轴驱动模板在接收到陀螺仪的信息反馈后可在内部进行速度同步计算，在速度同步计算之后发出速度补偿，并继续在内部进行速度环PID计算，然后发出转矩指令，再在内部进行转矩PID计算。

再进一步地，所述双轴驱动模板在接收到码盘的信息反馈后可在内部进行速度同步计算，在速度同步计算之后发出速度补偿，并继续在内部进行速度环PID计算，然后发出转矩指令，再在内部进行转矩PID计算。

更进一步地，所述双轴驱动模板能够接收电机A与电机B的电流信息反馈，并在内部进行电流同步计算，然后再根据计算的结果进行转矩环PID计算。

本发明提出了两种带有轮径校正功能的双轮差动底盘控制装置的控制方法，其分别为：

第一种，一种带有轮径校正功能的双轮差动底盘控制装置的控制方法，两差动轮分别为轮A、轮B，该控制方法分为如下几步：

第一步，开启校正功能，双轴直线运动至码盘一致，判断陀螺仪是否有角度变化，若其无角度变化则说明轮径一致，若其出现角度变化，速度同步模块调整速度，直到陀螺仪角度保持不变为止，记录两差动轮轮B对轮A的轮距比；

第二步，双轴匀速旋转，记录陀螺仪旋转一周的码盘增量值，并与模型的理论值作比较，并得出差动轮A对标准模型的比例，同时计算出轮A的磨损值及现轮径，再根据轮B对轮A的轮距比求出轮B的轮径；

第三步，根据上述计算结果修改差动模型中轮径参数，校正结束；

整个过程在上层驱动控制器与双轴驱动模板控制下进行。

第二种，一种带有轮径校正功能的双轮差动底盘控制装置的控制方法，两差动轮分别为轮A、轮B，该控制方法分为如下几步：

第一步，开启校正，根据轮A与轮B的轮径比，按照模型计算出相应的电流；

第二步，观察两轮的码盘变化趋势，根据码盘的变化趋势修改摩擦力补偿的系数，直到两轮的码盘变化趋势相同，校正结束；

整个过程在上层驱动控制器与双轴驱动模板控制下进行。

本发明的有益效果：本发明中包括双轴驱动模板、陀螺仪和码盘，其中陀螺仪和码盘用于检测双轮差动底盘的轮径的实际参数，并将检测到的信息传递给双轴驱动模板，然后双轴驱动模板进行内部的运算再发出修改差动底盘中轮径的参数的命令。上述的方法可以实现双轴差动底盘的轮径自动修正，并修复差动底盘由于长期运行给底盘轮径磨损带来的位置偏差，还可以随时对模型进行校正及补偿，而且该校正方法完全由底盘自主运行，只需开启校正功能，底盘就能完成自主校验，极大的节约了人工成本。而且该装置将驱动电机与校验轮径结为一体，有效的降低了成本。

附图说明

图1为本发明的整个系统控制原理流程图。

图2为本发明中带有轮径校正功能的双轮差动底盘控制装置的控制原理流程图。

图3为本发明中轮径测量及补偿修正的流程图。

具体实施方式

如图1所示，本发明所述的一种带有轮径校正功能的双轮差动底盘控制装置，该控制装置中设有电机A和电机B，该控制装置包括上层驱动控制器、双轴驱动模板、陀螺仪、两个码盘，所述上层驱动控制器与双轴驱动模板实现通讯连接，该上层驱动控制器可向双轴驱动模板发出速度指令，并由双轴驱动模板传递给电动A与电机B，所述双轴驱动模板能接收从陀螺仪、码盘、电机A与电机B上获得的反馈信息，并根据反馈的信息自动修改差动底盘中轮径的参数。上述的陀螺仪与码盘都是较为常用的仪器，普通的技术人员可以通过查阅相关文献获知其使用方法与结构，所以在这里就不多做说明了。

如图2所示，所述双轴驱动模板在接收到陀螺仪的信息反馈后可在内部进行速度同步计算，在速度同步计算之后发出速度补偿，并继续在内部进行速度环PID计算，然后发出转矩指令，再在内部进行转矩PID计算。

如图2所示，所述双轴驱动模板还可以在接收到陀螺仪的信息反馈后在内部进行电流同步计算，然后再根据计算的结果继续在内部进行转矩环PID计算。

如图2所示，所述双轴驱动模板在接收到码盘的信息反馈后可在内部进行速度同步计算，在速度同步计算之后发出速度补偿，并继续在内部进行速度环PID计算，然后发出转矩指令，再在内部进行转矩PID计算。

如图2所示，所述双轴驱动模板还可以在接收到码盘的信息反馈后在内部直接进行速度环PID计算，并根据计算的结构发出转矩指令，然后继续在内部进行转矩环PID计算。

如图2所示，所述双轴驱动模板能够接收电机A与电机B的电流信息反馈，并在内部进行电流同步计算，然后再根据计算的结果进行转矩环PID计算。

本发明提出了两种带有轮径校正功能的双轮差动底盘控制装置的控制方法，其分别为：

第一种，一种带有轮径校正功能的双轮差动底盘控制装置的控制方法，两差动轮分别为轮A、轮B，该控制方法分为如下几步：

第一步，开启校正功能，双轴直线运动至码盘一致，判断陀螺仪是否有角度变化，若其无角度变化则说明轮径一致，若其出现角度变化，速度同步模块调整速度，直到陀螺仪角度保持不变为止，记录两差动轮轮B对轮A的轮距比；

第二步，双轴匀速旋转，记录陀螺仪旋转一周的码盘增量值，并与模型的理论值作比较，并得出差动轮A对标准模型的比例，同时计算出轮A的磨损值及现轮径，再根据轮B对轮A的轮距比求出轮B的轮径；

第三步，根据上述计算结果修改差动模型中轮径参数，校正结束；

整个过程在上层驱动控制器与双轴驱动模板控制下进行。该控制方法用于解决由轮径磨损带来的运动精度降低的问题。

第二种，一种带有轮径校正功能的双轮差动底盘控制装置的控制方法，两差动轮分别为轮A、轮B，该控制方法分为如下几步：

第一步，开启校正，根据轮A与轮B的轮径比，按照模型计算出相应的电流；

第二步，观察两轮的码盘变化趋势，根据码盘的变化趋势修改摩擦力补偿的系数，直到两轮的码盘变化趋势相同，校正结束；

整个过程在上层驱动控制器与双轴驱动模板控制下进行。该控制方法用于解决机械安装造成的摩擦力不同的问题。

本发明主要实现的是差动模型底盘轮径的自动非接触测量，并且通过软件进行自动校正及补偿的装置，该装置发挥了智能技术的优势，不需人为操作，完全实现程序自主控制。

Claims (8)

1.一种带有轮径校正功能的双轮差动底盘控制装置，其特征在于：该控制装置包括上层驱动控制器、双轴驱动模板、陀螺仪、码盘，该控制装置中设置有电机A与电机B，所述上层驱动控制器与双轴驱动模板实现通讯连接，所述双轴驱动模板能接收从陀螺仪、码盘、电机A与电机B上获得的反馈信息，并根据反馈的信息自动修改差动底盘中轮径的参数。

2.根据权利要求1所述带有轮径校正功能的双轮差动底盘控制装置，其特征在于：所述双轴驱动模板在接收到陀螺仪的信息反馈后可在内部进行速度同步计算，在速度同步计算之后发出速度补偿，并继续在内部进行速度环PID计算，然后发出转矩指令，再在内部进行转矩PID计算。

3.根据权利要求2所述带有轮径校正功能的双轮差动底盘控制装置，其特征在于：所述双轴驱动模板还可以在接收到陀螺仪的信息反馈后在内部进行电流同步计算，然后再根据计算的结果继续在内部进行转矩环PID计算。

4.根据权利要求1所述带有轮径校正功能的双轮差动底盘控制装置，其特征在于：所述双轴驱动模板在接收到码盘的信息反馈后可在内部进行速度同步计算，在速度同步计算之后发出速度补偿，并继续在内部进行速度环PID计算，然后发出转矩指令，再在内部进行转矩PID计算。

5.根据权利要求4所述带有轮径校正功能的双轮差动底盘控制装置，其特征在于：所述双轴驱动模板还可以在接收到码盘的信息反馈后在内部直接进行速度环PID计算，并根据计算的结构发出转矩指令，然后继续在内部进行转矩环PID计算。

6.根据权利要求1所述带有轮径校正功能的双轮差动底盘控制装置，其特征在于：所述双轴驱动模板能够接收电机A与电机B的电流信息反馈，并在内部进行电流同步计算，然后再根据计算的结果进行转矩环PID计算。

7.一种带有轮径校正功能的双轮差动底盘控制装置的控制方法，两差动轮分别为轮A、轮B，其特征在于：

第一步，开启校正功能，双轴直线运动至码盘一致，判断陀螺仪是否有角度变化，若其无角度变化则说明轮径一致，若其出现角度变化，速度同步模块调整速度，直到陀螺仪角度保持不变为止，记录两差动轮轮B对轮A的轮距比；

第二步，双轴匀速旋转，记录陀螺仪旋转一周的码盘增量值，并与模型的理论值作比较，并得出差动轮A对标准模型的比例，同时计算出轮A的磨损值及现轮径，再根据轮B对轮A的轮距比求出轮B的轮径；

第三步，根据上述计算结果修改差动模型中轮径参数，校正结束；

整个过程在上层驱动控制器与双轴驱动模板控制下进行。

8.一种带有轮径校正功能的双轮差动底盘控制装置的控制方法，两差动轮分别为轮A、轮B，其特征在于：

第一步，开启校正，根据轮A与轮B的轮径比，按照模型计算出相应的电流；

第二步，观察两轮的码盘变化趋势，根据码盘的变化趋势修改摩擦力补偿的系数，直到两轮的码盘变化趋势相同，校正结束；

整个过程在上层驱动控制器与双轴驱动模板控制下进行。