CN106800057B - 一种双轮机器人平稳停车方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双轮机器人平稳停车方法和系统，所述双轮机器人内设置有加速度计和伸缩支架，所述伸缩支架的长度预置，收起且弹出长度可调节；所述方法包括：首先，所述双轮机器人在倾斜或者不平坦路面收到停车指令后，读取所述加速度计此时的加速度值，从而保证双轮机器人快速、准确平稳停车；根据所述加速度计的加速度值计算重心偏移夹角，保证了重心偏移夹角的准确性。其次，根据计算出的所述重心偏移夹角和所述伸缩支架的预置长度，确定所述伸缩支架的弹出长度和弹出方向，保证了伸缩支架弹出长度和弹出方向的准确性，进而促进双轮机器人平稳停车。最后，控制所述伸缩支架按确定出的弹出长度和弹出方向弹出，实现所述双轮机器人的平稳停车。

Description

一种双轮机器人平稳停车方法和系统

技术领域

本发明涉及双轮自平衡机器人领域，特别涉及一种双轮机器人平稳停车方法和系统。

背景技术

现有的平稳停车技术主要通过停车脚架实现平稳停车。其停车脚架设有两个支撑腿，两个支撑腿停车时分别位于车辆的两侧，支撑腿的长度可调节，但是只能通过手动调节。该项技术主要是利用停车脚架自身的机械结构设计和手动调节来实现平稳停车，并不能根据用户指令以及路面情况智能控制停车脚架的收起以及弹出方向和长度。

双轮机器人是一种特殊的轮式移动式机器人，它运动灵活，成本低，适合在狭小的空间内运动，可以零半径转弯，具有广泛的应用前景。不论是工业式双轮机器人还是娱乐式双轮机器人其平衡原理与市面上的平衡车类似，都是倒立摆系统。其在通电时可保持稳定，一旦断电之后便失去平稳必须躺下或放在固定支架上，既不方便又不美观。现有的双轮机器人一般没有停车支架，即使后期安装上支架后，也是需要手动打开，较为不便且在斜坡上不易停放。而且现有的平衡停车技术也无法满足双轮机器人智能平稳停车的需求。如何使双轮机器人在不平坦路面实现智能平稳停车，已经成为了研发人员的研究重点。

发明内容

鉴于现有的双轮机器人无法在不平坦路面实现智能平稳停车的问题，提出了本发明的一种双轮机器人平稳停车方法和系统，以便解决或至少部分地解决上述问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种双轮机器人平稳停车方法，所述双轮机器人内设置有加速度计和伸缩支架，所述伸缩支架的长度预置，收起且弹出长度可调节；所述方法包括：

所述双轮机器人在倾斜或者不平坦路面收到停车指令后，读取所述加速度计此时的加速度值，根据所述加速度计的加速度值计算重心偏移夹角；

根据计算出的所述重心偏移夹角和所述伸缩支架的预置长度，确定所述伸缩支架的弹出长度和弹出方向；

控制所述伸缩支架按确定出的弹出长度和弹出方向弹出，实现所述双轮机器人的平稳停车。

根据本发明的另一个方面，提供了一种双轮机器人平稳停车系统，所述系统包括智能交互单元、加速度计、微控制单元和支架控制单元，所述支架控制单元包括支架控制舵机和伸缩支架，所述伸缩支架的长度预置，且弹出长度可调节；

所述智能交互单元，用于接收用户的停车指令并传送至所述微控制单元；

所述加速度计，用于检测双轮机器人在倾斜及不平坦路面上的加速度值；

所述微控制单元，用于在接收到所述智能交互单元发送的停车指令时，读取所述加速度计的加速度值，根据所述加速度值计算出重心偏移夹角，并根据计算出的所述重心偏移夹角和所述伸缩支架的预置长度，确定所述伸缩支架的弹出长度和弹出方向；以及根据确定出的所述伸缩支架的弹出长度和弹出方向向所述支架控制舵机发送控制指令；

所述支架控制舵机，用于根据所述微控制单元发送的控制指令，控制所述伸缩支架按确定出的弹出长度和弹出方向弹出，实现所述双轮机器人的平稳停车。

本发明的有益效果是：本发明实施例提供的双轮机器人平稳停车的方法和系统，首先，在双轮机器人内设置加速度计，方便于实时检测双轮机器人的加速度；同时在双轮机器人内还设置伸缩支架，同时将伸缩支架的长度进行预置，以便于计算伸缩支架的弹出长度；并且伸缩支架的弹出长度可以调节；当双轮机器人在倾斜或者不平坦路面收到停车指令后，读取加速度计所检测到的此时双轮机器人的加速度值，并且根据读取的加速度计的加速度值计算重心偏移夹角，保证了重心偏移夹角的准确性；进而根据计算出的重心偏移夹角和伸缩支架的预置长度，确定伸缩支架的弹出长度和弹出方向，实现准确控制伸缩支架的弹出长度和弹出方向，从而实现伸缩支架的智能控制，进而实现双轮机器人在倾斜或者不平坦路面上的平稳停车。

附图说明

图1为本发明一个实施例提供的一种双轮机器人平稳停车方法的流程图；

图2为加速度计检测重心偏移夹角的原理图；

图3为本发明一个实施例提供的一种双轮机器人平稳停车系统的示意图；

附图标记：

210、智能交互单元，211、语音识别模块，212、蓝牙模块，220、加速度计，230微控制单元，240、支架控制单元，241、支架控制模块，242、伸缩支架。

具体实施方式

本发明的设计思路是：针对现有的平稳停车技术只能通过停车脚架自身的机械结构设计和手动调节支撑腿的长度实现平稳停车，并不能根据用户指令以及路面情况智能控制停车脚架的收起以及弹出方向和长度等问题。

本发明通过在双轮机器人内设置加速度计，方便于实时检测双轮机器人的加速度；同时在双轮机器人内还设置伸缩支架，用于支撑双轮机器人，以保证双轮机器人在倾斜或者不平坦路面上平稳停车；同时将伸缩支架的长度进行预置，以便于计算伸缩支架的弹出长度；并且伸缩支架的弹出、收回和弹出长度均可以调节，从而实现伸缩支架的智能控制，进而实现双轮机器人在倾斜或者不平坦路面上的平稳停车。

另外，当双轮机器人在倾斜或者不平坦路面收到停车指令后，读取加速度计所检测到的此时双轮机器人的加速度值，从而保证了双轮机器人快速、准确平稳停车；并且根据读取的加速度计的加速度值计算重心偏移夹角，保证了重心偏移夹角的准确性，进而实现准确控制伸缩支架的弹出方向，进一步促进双轮机器人的平稳停车；

其次，根据计算出的所述重心偏移夹角和所述伸缩支架的预置长度，确定所述伸缩支架的弹出长度和弹出方向，保证了伸缩支架弹出长度和弹出方向的准确性，进一步促进双轮机器人的平稳停车；

最后，控制所述伸缩支架按确定出的弹出长度和弹出方向，以实现双轮机器人的平稳停车的目的。

实施例一

图1是本发明一个实施例提供的一种双轮机器人平稳停车方法的流程图。参考图1，一种双轮机器人平稳停车方法包括：

步骤S100，在所述双轮机器人内设置加速度计和伸缩支架，将所述伸缩支架的长度预置且弹出长度可调节；

步骤S110，所述双轮机器人在倾斜或者不平坦路面收到停车指令后，读取所述加速度计此时的加速度值，根据所述加速度计的加速度值计算重心偏移夹角；

步骤S120，根据计算出的所述重心偏移夹角和所述伸缩支架的预置长度，确定所述伸缩支架的弹出长度和弹出方向；

步骤S130，控制所述伸缩支架按确定出的弹出长度和弹出方向弹出，实现所述双轮机器人的平稳停车。

优选实施例中，在双轮机器人内还设置有语音识别模块和/或蓝牙模块，需要双轮机器人停车时，用户向双轮机器人发送语音停车指令或者蓝牙停车指令，进而实现用户与双轮机器人的智能交互；在本优选实施例中，本方法还包括：双轮机器人通过语音识别模块接收并识别所述语音停车指令；或者，双轮机器人通过蓝牙模块接收所述蓝牙停车指令，从而进一步保证了用户与双轮机器人智能交互的实时性和准确性。

进一步地，在需要所述双轮机器人启动时，用户向双轮机器人发送语音启动指令或者蓝牙启动指令，从而实现双轮机器人根据用户指令实现智能启动。在本优选实施例中，该方法还包括：双轮机器人收到语音启动指令或者蓝牙启动指令后，控制所述伸缩支架收起，进而实现双轮机器人的智能启动。

优选实施例中，在双轮机器人的车体底部的前后位置各设置一个伸缩支架，方便于双轮机器人平稳停车；前面的伸缩支架可垂直机身向前弹出90度，后面的伸缩支架可垂直机身向后弹出90度，实现伸缩支架的智能控制，进而实现双轮机器人平稳停车。

进一步地，根据加速度计的加速度值计算重心偏移夹角，基于加速度计获取加速度值的准确性，进而保证了重心偏移夹角的准确性。在本实施例中，图2为加速度计检测重心偏移夹角的原理图。参考图2，加速度计测得的双轮机器人的加速度为a,重力加速度为g，θ为重心偏移夹角，重力加速度在加速度计的本轴的分量为gsinθ则a＝gsinθ，可得

进一步地，根据计算出的所述重心偏移夹角和所述伸缩支架的预置长度，确定所述伸缩支架的弹出长度和弹出方向，进而实现伸缩支架的智能控制；在本实施例中，根据公式L＝(1+kθ)*l计算得到伸缩支架的弹出长度，其中l为所述伸缩支架的预置长度，k为比例系数，k的大小根据仿真实验获得；θ为所述重心偏移夹角，进而实现伸缩支架弹出长度的智能控制；同时，根据所述重心偏移夹角θ的正负确定所述伸缩支架的弹出方向，从而保证伸缩支架的弹出方向的准确性：若所述重心偏移夹角θ为正，控制后面的所述伸缩支架向后弹出；若所述重心偏移夹角θ为负，控制前面的所述伸缩支架向前弹出，进而实现伸缩支架弹出方向的智能控制。

实施例二

图3是本发明一个实施例提供的一种双轮机器人平稳停车系统的示意图，参考图3，一种双轮机器人平稳停车系统，包括智能交互单元210、加速度计220、微控制单元230和支架控制单元240，其中支架控制单元240包括支架控制舵机241和伸缩支架242，同时伸缩支架242的长度预置，且弹出长度可调节；

智能交互单元210，用于接收用户的停车指令并传送至所述微控制单元230；

加速度计220，用于检测双轮机器人在倾斜及不平坦路面上的加速度值；

微控制单元230，用于在接收到所述智能交互单元210发送的停车指令时，读取加速度计220的加速度值，根据加速度值计算出重心偏移夹角，并根据计算出的所述重心偏移夹角和伸缩支架242的预置长度，确定伸缩支架242的弹出长度和弹出方向；以及根据确定出的伸缩支架242的弹出长度和弹出方向向支架控制舵机241发送控制指令；

支架控制舵机241，用于根据所述微控制单元230发送的控制指令，控制所述伸缩支架242按确定出的弹出长度和弹出方向弹出，实现所述双轮机器人的平稳停车。

需要说明的是，本发明一个实施例提供的一种双轮机器人平稳停车系统，利用智能交互单元210接收用户的停车指令并传送至所述微控制单元230，实现用户与双轮机器人的智能交互；利用加速度计220检测双轮机器人在倾斜及不平坦路面上的加速度值，保证了所获取的加速度值的正确性，进而保证了双轮机器人平稳停车的准确性；利用微控制单元230接收到所述智能交互单元210发送的停车指令时，读取加速度计220的加速度值，从而保证了双轮机器人快速、准确平稳停车；根据加速度值计算出重心偏移夹角，保证了重心偏移夹角的准确性，进而实现准确控制伸缩支架242的弹出方向，进一步促进双轮机器人的平稳停车；并根据计算出的所述重心偏移夹角和伸缩支架242的预置长度，确定伸缩支架242的弹出长度和弹出方向，保证了伸缩支架242弹出长度和弹出方向的准确性，进一步促进双轮机器人的平稳停车；同时根据确定出的伸缩支架242的弹出长度和弹出方向，向支架控制舵机241发送控制指令，以实现双轮机器人的平稳停车的目的。

优选实施例中，智能交互单元210包括语音识别模块211和蓝牙模块212；其中，语音识别模块211，用于接收并识别语音方式发送的指令；蓝牙模块212，用于接收蓝牙方式发送的指令，进而实现用户与双轮机器人的智能交互。在本实施例中，指令包括停车指令和启动指令，进而实现双轮机器人的平稳停车和伸缩支架242收起。

进一步地，本发明的这种系统包括2套所述支架控制单元230，分别设置在所述双轮机器人的车体底部的前后位置；每个所述支架控制单元230均包括一支架控制舵机241和一伸缩支架242；

前面的伸缩支架242可垂直机身向前弹出90度，后面的伸缩支架242可垂直机身向后弹出90度，实现伸缩支架242的智能控制，进而实现双轮机器人的平稳停车。

进一步地，在本实施中，双轮机器人的车体底部对应每个伸缩支架242位置设置有卡槽，每个所述伸缩支架242在收起时缩回车体，极大的提高了本发明的美观性和实用性。

微控制单元230，还用于在接收到智能交互单元210发送的启动指令时，向支架控制舵机241发送收起指令；

支架控制舵机241，用于根据微控制单元230发送的收起指令，控制所述伸缩支架242收起，实现伸缩支架242的智能控制，进而实现双轮机器人的伸缩支架242的收起。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，在本发明的上述教导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行其他的改进或变形。本领域技术人员应该明白，上述的具体描述只是更好的解释本发明的目的，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种双轮机器人平稳停车方法，在所述双轮机器人内设置伸缩支架，将所述伸缩支架的长度预置且弹出长度可调节；其特征在于，所述方法包括：

所述双轮机器人内还设置有加速度计；

所述双轮机器人在倾斜或者不平坦路面收到停车指令后，读取所述加速度计此时的加速度值，根据所述加速度计的加速度值计算重心偏移夹角；

根据计算出的所述重心偏移夹角和所述伸缩支架的预置长度，确定所述伸缩支架的弹出长度和弹出方向；

控制所述伸缩支架按确定出的弹出长度和弹出方向弹出，实现所述双轮机器人的平稳停车。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述双轮机器人内还设置有语音识别模块和/或蓝牙模块，需要所述双轮机器人停车时，用户向所述双轮机器人发送语音停车指令或者蓝牙停车指令，所述方法还包括：

所述双轮机器人通过所述语音识别模块接收并识别所述语音停车指令；

或者，所述双轮机器人通过所述蓝牙模块接收所述蓝牙停车指令。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，需要所述双轮机器人启动时，用户向所述双轮机器人发送语音启动指令或者蓝牙启动指令；所述方法还包括：

所述双轮机器人收到所述语音启动指令或者蓝牙启动指令后，控制所述伸缩支架收起。

4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，在所述双轮机器人的车体底部的前后位置各设置一个所述伸缩支架，前面的伸缩支架可垂直机身向前弹出90度，后面的伸缩支架可垂直机身向后弹出90度。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述加速度计的加速度值计算重心偏移夹角包括：

根据公式为计算重心偏移夹角，其中，a为所述加速度计的加速度值，g为重力加速度。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据计算出的所述重心偏移夹角和所述伸缩支架的预置长度，确定所述伸缩支架的弹出长度和弹出方向包括：

根据公式L＝(1+k|θ|)*l计算得到所述伸缩支架的弹出长度，其中l为所述伸缩支架的预置长度，k为比例系数，k的大小根据仿真实验获得；θ为所述重心偏移夹角；

根据所述重心偏移夹角θ的正负确定所述伸缩支架的弹出方向：若所述重心偏移夹角θ为正，控制后面的所述伸缩支架向后弹出；若所述重心偏移夹角θ为负，控制前面的所述伸缩支架向前弹出。

7.一种双轮机器人平稳停车系统，其特征在于，所述系统包括智能交互单元、加速度计、微控制单元和支架控制单元，所述支架控制单元包括支架控制舵机和伸缩支架，所述伸缩支架的长度预置，且弹出长度可调节；

所述智能交互单元，用于接收用户的停车指令并传送至所述微控制单元；

所述加速度计，用于检测双轮机器人在倾斜及不平坦路面上的加速度值；

所述微控制单元，用于在接收到所述智能交互单元发送的停车指令时，读取所述加速度计的加速度值，根据所述加速度值计算出重心偏移夹角，并根据计算出的所述重心偏移夹角和所述伸缩支架的预置长度，确定所述伸缩支架的弹出长度和弹出方向；以及根据确定出的所述伸缩支架的弹出长度和弹出方向向所述支架控制舵机发送控制指令；

所述支架控制舵机，用于根据所述微控制单元发送的控制指令，控制所述伸缩支架按确定出的弹出长度和弹出方向弹出，实现所述双轮机器人的平稳停车。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述的智能交互单元包括语音识别模块和蓝牙模块；

所述语音识别模块，用于接收并识别语音方式发送的指令；

所述蓝牙模块，用于接收蓝牙方式发送的指令；

所述指令包括停车指令和启动指令。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述系统包括两个所述支架控制单元，分别设置在所述双轮机器人的车体底部的前后位置；每个所述支架控制单元均包括一支架控制舵机和一伸缩支架；

前面的伸缩支架可垂直机身向前弹出90度，后面的伸缩支架可垂直机身向后弹出90度。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，

所述双轮机器人的车体底部对应每个伸缩支架位置设置有卡槽，每个所述伸缩支架在收起时缩回车体；

所述微控制单元，还用于在接收到所述智能交互单元发送的启动指令时，向所述支架控制舵机发送收起指令；

所述支架控制舵机，用于根据所述微控制单元发送的收起指令，控制所述伸缩支架收起。