CN109634273A - 可移动设备的跟随控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种可移动设备的跟随控制方法及可移动设备的跟随控制装置，所述跟随控制方法包括：获取可移动设备与被跟随参照物之间当前的相对位置参数；根据相对位置参数和期望位置参数之间的差异对相对位置参数进行修正得到相对移动修正值；根据相对移动修正值与上一次期望移动修正值进行差分运算得到当前期望移动修正值；根据当前期望移动修正值对驱动电机的运转参数进行PID控制，以使可移动设备跟随被跟随参照物移动；通过所述跟随控制方法能够实时调整可移动设备的移动过程，当用户的运行状态发生改变时，可移动设备的移动状态也会自动发生相应的改变，提高了可移动设备的智能可控性，实用价值更高，用户的使用体验更佳。

Description

可移动设备的跟随控制方法及装置

技术领域

本发明属于智能控制技术领域，尤其涉及一种可移动设备的跟随控制方法及可移动设备的跟随控制装置。

背景技术

随着当前智能电子产品技术的广泛普及，具有自动跟随功能的可移动设备给人们的生活带来了极大的便利；在实际应用中，可移动设备可根据人们的实际需求自动调整自身的运动状态，可移动设备能够根据人们的运动过程而发生改变，可移动设备自动完成不同的动作功能，提高了工作效率；以具有跟随功能的智能行李箱为例，相比于传统技术中的机械式行李箱，智能行李箱不但能够携带重物，容纳较大的体积的行李，而且人们在走动过程中，智能行李箱无需外界推力的协助，自动跟随人们运动，省时省力，智能行李箱能够克服人们可能会遗忘物品的不足之处，提高了人们的财物安全性；因此智能行李箱已经普遍地适用于机场、大型商场购物等各个场所。

然而传统技术中具有自动跟随功能的可移动设备至少存在以下问题：智能可移动设备的运动控制过程较为复杂，其运动状态受制于多个外界参数的影响；传统技术只能预先设定所述可移动设备的控制数据，可移动设备在控制数据的操控下运动，可移动设备无法根据人们的实际需求在运动过程中调节自身的运动状态；由于人们在运动过程中存在加速阶段和减速阶段，可移动设备无法根据人们运动状态的改变而发生改变，导致可移动设备与人们距离太远，可移动设备出现丢失的现象，或者可移动设备与人们的距离太近，可移动设备与人们发生碰撞，可移动设备的智能控制性能不佳，降低了可移动设备的实用价值，人们的使用体验较低。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种可移动设备的跟随控制方法及可移动设备的跟随控制装置，旨在解决传统的技术方案中存在的智能可移动设备的运动状态无法根据用户运动状态的改变而发生改变，可移动设备的运动状态与用户的运动状态无法自适应匹配，可移动设备容易出现丢失，或者可移动设备与用户容易发生碰撞，用户的使用体验较低的问题。

本发明实施例的第一方面提供了一种可移动设备的跟随控制方法，所述可移动设备包括驱动电机，所述跟随控制方法包括：

获取所述可移动设备与被跟随参照物之间当前的相对位置参数；

根据所述相对位置参数和期望位置参数之间的差异对所述相对位置参数进行修正得到相对移动修正值；

根据所述相对移动修正值与上一次期望移动修正值进行差分运算得到当前期望移动修正值；

根据所述当前期望移动修正值对所述驱动电机的运转参数进行PID控制，以使所述可移动设备跟随所述被跟随参照物移动。

在其中的一个实施例中，所述获取所述可移动设备与所述被跟随参照物之间当前的相对位置参数，具体为：

通过定位传感器获取所述可移动设备与所述被跟随参照物之间当前的相对位置参数。

在其中的一个实施例中，所述根据所述相对位置参数和所述期望位置参数之间的差异对所述相对位置参数进行修正得到所述相对移动修正值，包括：

对实际相对距离和期望相对距离的差值进行比例放大得到相对距离修正系数，根据所述相对距离修正系数对所述实际相对距离进行修正，以得到相对距离修正值。

在其中的一个实施例中，所述根据所述相对位置参数和所述期望位置参数之间的差异对所述相对位置参数进行修正得到所述相对移动修正值，包括：

对所述可移动设备与所述被跟随参照物之间当前的相对跟随角度和所述可移动设备的期望相对跟随角度之间的差值进行比例放大得到相对角度修正系数，根据所述相对角度修正系数对所述相对跟随角度进行修正，以得到相对角度修正值。

在其中的一个实施例中，所述根据所述相对位置参数和所述期望位置参数之间的差异对所述相对位置参数进行修正得到所述相对移动修正值，包括：

计算所述可移动设备与所述被跟随参照物之间当前的相对距离，与上一次所述可移动设备与所述被跟随参照物之间的相对距离之间的相对距离差异值，根据所述相对距离差异值得到所述可移动设备相对于所述被跟随参照物当前的相对速度修正值。

在其中的一个实施例中，所述根据所述相对距离差异值得到所述可移动设备相对于所述被跟随参照物当前的相对速度修正值，具体为：

对所述相对距离差异值进行积分得到所述可移动设备当前的相对移动速度；

对所述相对移动速度进行比例放大得到所述可移动设备当前的相对速度修正系数；

根据所述相对速度修正系数对所述可移动设备当前的实际相对速度进行修正得到所述相对速度修正值。

在其中的一个实施例中，根据所述相对移动修正值与所述上一次期望移动修正值进行差分运算得到当前期望移动修正值，具体为：

对所述可移动设备与所述被跟随参照物之间当前的相对距离修正值、所述可移动设备当前的相对角度修正值以及所述可移动设备当前的相对速度修正值进行汇总得到所述可移动设备当前的相对移动修正值；

对所述可移动设备当前的相对移动修正值与所述可移动设备上一次的期望移动修正值进行差分运算得到所述当前期望移动修正值。

在其中的一个实施例中，所述根据所述当前期望移动修正值对所述驱动电机的运转参数进行PID控制，具体为：

将所述当前期望移动修正值作为PID控制器的输入量，将所述可移动设备相对于地面的当前绝对移动速度作为反馈量，通过所述PID控制器对所述驱动电机的转速进行PID控制，以改变所述可移动设备的绝对移动速度和移动方向。

在其中的一个实施例中，所述可移动设备为行李箱。

本发明实施例的第二方面提供了一种可移动设备的跟随控制装置，所述可移动设备包括驱动电机，所述跟随控制装置包括：定位传感器、存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序；

所述定位传感器用于获取所述可移动设备与被跟随参照物之间当前的相对位置参数；

所述处理器调用所述计算机程序用于执行如下步骤：

根据所述相对位置参数和期望位置参数之间的差异对所述相对位置参数进行修正得到相对移动修正值；

根据所述相对移动修正值与上一次期望移动修正值进行差分运算得到当前期望移动修正值；

根据所述当前期望移动修正值对所述驱动电机的运转参数进行PID控制，以使所述可移动设备跟随所述被跟随参照物移动。

上述可移动设备的跟随控制方法根据当前的相对位置参数和期望位置参数之间的差异幅度对可移动设备实际的相对位置参数进行修正，以得到可移动设备的相对移动修正值，通过该相对移动修正值能够得到可移动设备当前的移动误差；将可移动设备当前的相对移动修正值与上一次期望移动修正值进行差分运算，并且对于驱动电机的智能PID控制；从而所述跟随控制方法能够实时感知被跟随参照物的移动状态变化情况，并且结合所述可移动设备与被跟随参照物之间的先前相对位置关系，来调节当前可移动设备的移动状态，以使可移动设备的移动状态能够根据被跟随参照物运动状态的变化量而发生改变，可移动设备始终能够处于被跟随参照物的安全距离内，可移动设备的移动状态能够与被跟随参照物的运动状态保持一致，防止可移动设备的丢失或者可移动设备与被跟随参照物发生碰撞；有效地解决了传统技术中可移动设备的智能可控性不强，可移动设备在移动过程中无法跟随被跟随参照物的实际运动状态进行调整，被跟随参照物使用体验不佳的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种可移动设备的跟随控制方法的实现流程图；

图2是本发明实施例提供的一种根据相对位置参数和期望位置参数之间的差异对相对位置参数进行修正得到相对移动修正值的实现流程图；

图3是本发明实施例提供的一种根据相对距离差异值得到可移动设备相对于被跟随参照物当前的相对速度修正值的实现流程图；

图4是本发明实施例提供的一种根据相对移动修正值与上一次期望移动修正值进行差分运算得到当前期望移动修正值的实现流程图；

图5是本发明实施例提供的一种PID控制器的模块结构图；

图6是本发明实施例提供的一种可移动设备的跟随控制装置的模块结构图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1示出了本发明实施例提供的可移动设备的跟随控制方法的实现流程，其中，所述跟随控制方法应用于可移动设备，所述可移动设备包括驱动电机，通过驱动电机控制可移动设备的移动过程；其中本实施例中的跟随控制方法能够自动感知被跟随参照物运动状态的变化量，以使可移动设备的移动过程与被跟随参照物的运动状态保持一致，可移动设备始终能够处于被跟随参照物的安全范围之内，以使所述可移动设备能够广泛地适用于不同的工业领域中。

作为一种可选的实施方式，所述被跟随参照物为用户或者其它的目标移动物体，通过跟随控制方法能够使可移动设备追踪不同类型的被跟随参照物，所述跟随控制方法具有良好的控制灵活性，适用范围极广，实用价值极高。

可选的，所述跟随控制方法能够改变驱动电机所接入的电能幅值，所述驱动电机作为可移动设备的运动控制部件；当驱动电机的运转状态发生改变时，则可移动设备的移动过程也会发生相应的改变，因此通过驱动电机能够实时控制可移动设备的运动状态，控制响应速度快，提高了所述跟随控制方法的控制精确性，实用价值更高。

作为一种可选的实施方式，所述驱动电机为伺服电机或者步进电机，对此不做限定；本实施例中的跟随控制方法可适用于不同类型的驱动电机中，以实现对于可移动设备移动状态的实时操控，兼容性极强。

为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：如图1所示，该跟随控制方法包括：

步骤S101：获取所述可移动设备与被跟随参照物之间当前的相对位置参数。

所述可移动设备根据操作指令运动或者停止，在可移动设备在外界环境移动过程中，本实施例中的跟随控制方法能够实时获取可移动设备与被跟随参照物之间的相对运行状态，通过该相对位置参数来实现对于可移动设备的智能控制；本实施例根据可移动设备与被跟随参照物的相对位置实现自适应控制，提高了所述跟随控制方法的兼容性能以及安全性能。

步骤S102：根据相对位置参数和期望位置参数之间的差异对相对位置参数进行修正得到相对移动修正值。

由于在可移动设备的移动过程中，所述可移动设备的当前的相对位置参数会发生变化，所述可移动设备会处于不稳定的运行状态，可移动设备与被跟随参照物之间的相对位置会偏离安全范围，可移动设备的运行状态将产生较大的误差；其中，所述期望位置参数为提前设定，并且所述期望位置参数包含可移动设备与被跟随参照物之间的正常相对位置范围；当前的相对位置参数和期望位置参数之间的差异越小时，则可移动设备的运动状态更加稳定，所述可移动设备能够智能跟随被跟随参照物进行移动，以满足被跟随参照物的运动需求；若当前的相对位置参数和期望位置参数之间的差异越大时，则可移动设备的运动状态更加不稳定，例如，所述可移动设备与被跟随参照物之间的相对距离过大，或者所述可移动设备与被跟随参照物之间的相对距离过小，这些都会导致当前的相对位置参数和期望位置参数之间的差异过大，可移动设备被丢失或者可移动设备被碰撞；因此，通过当前的相对位置参数与期望位置参数之间的差异值能够得到可移动设备的异常移动信息。

进一步地，在步骤S102中，若当前的相对位置参数进行修正以后，根据该相对移动修正值能够得到可移动设备与被跟随参照物之间的期望相对位置参数，若该可移动设备与被跟随物体的当前的相对位置参数符合该相对移动修正值时，则所述可移动设备能够对于被跟随参照物实现最佳的跟随效果；进而通过相对移动修正值有助于可移动设备处于最佳的移动状态，提高了跟随控制方法的控制稳定性。

步骤S103：根据相对移动修正值与上一次期望移动修正值进行差分运算得到当前期望移动修正值。

可移动设备和被跟随参照物在移动过程中，由于可移动设备的移动状态与被跟随参照物的运动状态存在差异，因此随着时间的推移，可移动设备与被跟随参照物之间的相对位置关系也会发生相应的改变；在步骤S103中，根据上一次期望移动修正值能够得到先前可移动设备与被跟随参照物之间的相对位置关系，通过上一次期望移动修正值能够评价当前的相对位置参数是否处于安全的运行范围内；通过差分运算能够降低相对移动修正值的误差，从而该当前期望移动修正值使可移动设备处于最佳的跟随状态，通过该当前期望移动修正值能够向可移动设备提供标准位置参数信息，可移动设备在连续的时间范围内始终能够保持平稳的运行，提高了可移动设备的控制性能。

步骤S104：根据当前期望移动修正值对驱动电机的运转参数进行PID(proportion-integral-derivative，比例-积分-微分)控制，以使可移动设备跟随被跟随参照物移动。

由于被跟随参照物的运动状态会随时发生改变，并且被跟随参照物的运动的方向以及速度等参数也是不确定的，因此可移动设备的实际运行状态可能会处于不安全的运行范围，因此通过当前期望移动修正值对驱动电机的运行参数进行PID控制，以使驱动电机的位置参数处于最佳状态，增强可移动设备的跟随控制性能；需要说明的是，所述PID控制为传统技术中基于反馈的闭环控制方法，通过对于输入量的检测、比较以及执行步骤，对实际值和测量值进行比较，用来纠正输出量的误差，以使所述输出量能够实现最佳的控制效果，保持系统稳定；在本实施例中，利用PID控制对所述驱动电机的运转参数进行反馈调节，以使所述驱动电机的运转参数能够符合可移动设备的当前期望移动修正值，驱动电机的运转参数发生改变，可移动设备的移动状态发生改变；进而通过PID控制来调节可移动设备的工作过程，保障了可移动设备的稳定运行，可移动设备的移动状态能够与被跟随参照物的运行状态完全匹配，可移动设备与被跟随参照物之间的相对位置始终处于最适宜的范围。

在图1所示出跟随控制方法的实施流程中，通过检测可移动设备与被跟随参照物的当前的相对位置参数可得到可移动设备的实际移动状态，根据期望移动状态对可移动设备当前的实际移动状态进行修正，根据先前移动状态对可移动设备当前的期望运行状态进行修正以得到当前期望移动修正值，提高了跟随控制方法的精确性；进一步，通过当前期望移动修正值能够得到可移动设备的理想位置参数；利用PID控制对驱动电机的运转参数进行反馈调节，在驱动电机运转过程中，驱动电机的运转参数始终能够根据被跟随参照物的运行状态变化而自适应调节，可移动设备的移动状态也会发生相应的变化，可移动设备能够对被跟随参照物实现最佳的跟随控制效果，提高了跟随控制方法的自适应控制能力，被跟随参照物的使用体验极佳；有效地解决了传统技术中可移动设备的运动状态无法实时进行操控，可移动设备的运动状态与被跟随参照物的运动状态无法保持协调一致，可移动设备容易出现丢失或者被碰撞，被跟随参照物的使用体验不佳的问题。

作为一种可选的实施方式，步骤S101具体为：

通过定位传感器获取可移动设备与被跟随参照物之间当前的相对位置参数。

可选的，所述定位传感器为光电位置传感器或者超声波位置传感器，对此不做限定。

在本实施例中，通过定位传感器能够实时获取可移动设备的位置信息，位置检测的精度极高，通过该当前的相对位置参数可得出所述可移动设备的实际运行状态，以提高跟随控制方法的控制精度；可移动设备与被跟随参照物的相对位置能够处于安全的范围，增强了可移动设备的可操控性和实用价值，所述跟随控制方法具有更广的适用范围，降低了所述跟随控制方法的应用成本，可移动设备对于被跟随参照物的运动状态具有更高的探测灵敏度，以实现最佳的跟随状态。

作为一种可选的实施方式，所述当前的相对位置参数包括：当前的实际相对距离、当前的相对跟随角度。

结合上文所述，根据当前的实际相对距离能够得到可移动设备与被跟随参照物之间的相对空间位置，以得到可移动设备的实际移动状态；并且由于可移动设备在移动过程中，可移动设备与被跟随参照物之间的相位位置会出现变化，可移动设备与被跟随参照物之间的实际相对距离也会发生改变，根据该实际相对距离能够得到可移动设备的跟随情况，以评价得到可移动设备与被跟随参照物之间的相对位置关系是否处于安全范围；根据相对跟随角度能够得到可移动设备当前的实际运动方向，进而判断出可移动设备的运动趋势；示例性的，所述当前的相对跟随角度是指：以可移动设备的正东、正向、正南或者正北作为基准线，以被跟随参照物与可移动设备形成的线段作为第一线段，所述基准线和所述第一线段之间的夹角，其中以基准线为起始位置，顺时针为正方向，逆时针为反方向；通过检测该相对跟随角度能够更加全面地监控所述可移动设备对于被跟随参照物的实际跟随状态，提高可移动设备对于被跟随参照物的跟随精度，以及跟随控制方法的控制性能。

作为一种可选的实施方式，所述期望位置参数包括；可移动设备与被跟随参照物之间的期望相对距离、所述可移动设备与被跟随参照物之间的期望相对跟随角度。

可选的，所述期望相对距离和所述期望相对跟随角度由技术人员提前设定；若可移动设备与被跟随参照物之间的实际相对距离和所述期望相对距离保持一致，则可移动设备与被跟随参照物之间的相对位置关系处于安全范围，可移动设备处于安全移动范围；若可移动设备的相对跟随角度和可移动设备的期望相对跟随角度保持一致，则可移动设备与被跟随参照物具有相同的运动趋势，当被跟随参照物的运动状态发生改变时，可移动设备的移动状态也会发生相应的改变，可移动设备始终能够保持最佳的跟随状态；因此本实施例通过期望相对距离和期望相对跟随角度能够使可移动设备处于最佳的移动状态，提高了跟随控制方法的实用价值。

作为一种可选的实施方式，图2示出了本实施例提供的步骤S102的具体流程，图2所示，步骤S102包括为：

步骤S1021：对可移动设备与所述被跟随参照物之间当前的相对跟随角度和可移动设备的期望相对跟随角度之间的差值进行比例放大得到相对角度修正系数，根据相对角度修正系数对相对跟随角度进行修正，以得到相对角度修正值。

根据相对角度修正系数能够得到相对跟随角度的误差大小，其中相对角度修正系数决定了对于可移动设备相对跟随角度的修正响应大小，通过该相对角度修正系数能够对可移动设备的相对跟随角度进行调整，以使所述可移动设备能够处于最佳的移动方向；示例性的，所述相对角度修正系数的计算公式为：

A1＝A2*(A4-A3) (1)

在上式(1)中，所述A1为相对角度修正系数，所述A2为相对跟随角度的比例放大倍数，所述A3为可移动设备当前的相对跟随角度，所述A4为可移动设备的期望相对跟随角度，所述(A4-A3)代表A4和A3之间差值；示例性的，所述相对跟随角度的修正公式为：

A5＝A1+A3 (2)

在上式(2)中，所述A5为所述相对角度修正值，结合上式(1)和上式(2)，通过相对角度修正系数能够使可移动设备处于最佳的移动方向，减少了可移动设备的移动误差，所述跟随控制方法具有更高的控制精度。

步骤S1022：对实际相对距离和期望相对距离的差值进行比例放大得到相对距离修正系数，根据相对距离修正系数对实际相对距离进行修正，以得到相对距离修正值。

根据相对距离修正系数能够得到被跟随参照物与可移动设备之间的相位位置误差，所述相对距离修正系数决定了被跟随参照物与可移动设备之间相对距离的修正响应大小，通过该相对距离修正系数对可移动设备与被跟随参照物之间的相对位置进行调整，以使所述可移动设备能够始终处于被跟随参照物的安全移动范围之内；当通过相对距离修正系数对可移动设备与被跟随参照物之间的实际相对距离进行校正后，可移动设备能够始终处于被跟随参照物的安全移动范围之内；示例性的，所述相对距离修正系数的计算公式为：

L1＝L2*(L4-L3) (3)

在上式(3)中，所述L1为相对距离修正系数，所述L2为相对距离的比例放大倍数，所述L3为可移动设备与被跟随参照物之间的实际相对距离，所述L4为所述期望相对距离，(L4-L3)代表L4和L3之间差值；示例性的，所述实际相对距离的修正公式为：

L5＝L1+L3 (4)

在上式(4)中，所述L5为所述相对距离修正值，结合上式(3)和上式(4)，通过相对距离修正系数能够及时校正可移动设备与被跟随参照物之间的相位位置，以使可移动设备与被跟随参照物之间的相对距离始终能够保持适宜的范围之内，提高所述可移动设备对于被跟随参照物的跟随能力，以使本实施例中的跟随控制方法具有更佳的操控性能。

步骤S1023：计算可移动设备与被跟随参照物之间当前的相对距离，与上一次可移动设备与被跟随参照物之间的相对距离之间的相对距离差异值，根据相对距离差异值得到可移动设备相对于被跟随参照物当前的相对速度修正值。

在步骤S101中，根据采样周期来获取可移动设备与被跟随参照物之间当前的相对距离，由于被跟随参照物的运动状态随着时间的推移而发生变化，则通过相对距离差异值能够得到可移动设备与被跟随参照物之间相对距离的变化情况，以检测可移动设备的运动是否处于稳定状态；具体的，所述上一次可移动设备与被跟随参照物之间的相对距离是指：在上一次采样周期时，获取得到的可移动设备与被跟随参照物之间的相对距离；示例性的，所述相对距离差异值的计算公式为：

L6＝(L8-L7)(5)

在上式(5)中，所述L6为相对距离差异值，所述L7为可移动设备与被跟随参照物之间当前的相对距离，所述L8为上一次可移动设备与被跟随参照物之间的相对距离；所述(L8-L7)代表L8与L7之间差值；根据所述相对距离差异值能够得到可移动设备的移动变化信息；进一步地，通过对于相对距离差异值进行处理后能够得出相对速度修正值，该相对速度修正值的大小能够反应出可移动设备与被跟随参照物之间的相对速度变化信息，并且通过该相对速度修正值能够调节可移动设备的运动状态，以使可移动设备的移动速度与被跟随参照物的运动速度完全匹配，减少可移动设备与被跟随参照物在运行状态上的差异，进而可移动设备始终能够跟随被跟随参照物移动，提高了跟随控制方法的控制响应速度。

需要说明的是，图2示中步骤S102的具体流程仅仅为一实施例而已，并非构成对于本申请中步骤S102的技术限定，例如，所述步骤S1021至步骤S1023并非必须按照图2所示出的先后顺序进行执行，本领域技术人员可根据实际需要调整步骤S1021至步骤S1023的先后顺序；又例如，所述步骤S102可只包含步骤S1021、步骤S1022以及步骤S1023中的任意一个或者任意两个，对此不做限定；因此本实施例中的跟随控制方法具有极高的控制灵活性，能够对可移动设备的移动状态进行实时调整，以使可移动设备能够实现对于被跟随参照物的跟随功能。

作为一种可选的实施方式，在步骤S1023中，图3示出了本实施例提供的所述根据相对距离差异值得到可移动设备相对于被跟随参照物当前的相对速度修正值，具体为：

步骤S301：对相对距离差异值进行积分得到可移动设备当前的相对移动速度。

如上所述，通过相对距离差异值能够得到可移动设备与被跟随参照物之间的相对距离随时间的变化情况，当对相对距离差异值进行积分后，即可得到可移动设备在单位时间内位置的变化情况，即相对移动速度；通过相对移动速度可评价出可移动设备的运行状态变化量；若所述相对移动速度的幅值越大，则说明可移动设备与被跟随参照物之间的相对距离随着时间变化呈现较大的波动，可移动设备的移动速度出现极大地不稳定性；若所述当前的相对移动速度的幅值越小，则说明可移动设备与被跟随参照物之间的相对距离维持在一个稳定的安全范围，可移动设备的移动速度能够根据被跟随参照物运动速度的改变而发生改变，可移动设备能够保持在一个较为稳定的状态；因此本实施例通过相对移动速度能够得到可移动设备对于被跟随参照物的跟随移动情况。

步骤S302：对相对移动速度进行比例放大得到可移动设备当前的相对速度修正系数。

在步骤S302中，通过对相对移动速度进行比例放大后，能够避免对于可移动设备移动速度的控制误差，提高了对于可移动设备的检测、操控精确性；示例性的，所述相对速度修正系数的计算公式为：

S1＝S2*S3 (6)

在上式(6)中，所述S1为相对速度修正系数，所述S2为相对速度的比例放大倍数，所述S3为相对移动速度；根据上式(6)能够对相对移动速度进行精确放大，以使通过相对速度修正系数能够精确地反应出可移动设备在移动过程中的速度误差，通过该相对速度修正系数能够对可移动设备的移动状态进行调节，以使可移动设备与被跟随参照物始终能够处于安全、稳定的移动状态。

步骤S303：根据相对速度修正系数对可移动设备当前的实际相对速度进行修正得到相对速度修正值。

根据相对速度修正系数对当前可移动设备的实际相对速度进行校正，并得到可移动设备的最佳的相对速度；需要说明的是，本实施例中所述实际相对速度和所述相对速度修正值都是指：以被跟随参照物作为参照物，所述可移动设备的移动速度；若所述可移动设备的实际相对速度与所述相对速度修正值保持一致，则所述可移动设备的移动速度与被跟随参照物的移动速度能够完全匹配，可移动设备与被跟随参照物之间的相对距离能够处于安全的范围之内，可移动设备处于最佳的移动状态；示例性的，所述相对速度修正值的修正公式为：

S4＝S1+S5 (7)

结合上述式(6)，在上式(7)中，所述S4为相对速度修正值，所述S5为实际相对速度；通过相对速度修正值能够使可移动设备保持最佳的移动速度，当被跟随参照物加速或者减速时，可移动设备也可自动加速或者减速，可移动设备与被跟随参照物之间的相对距离始终能够保持在安全范围，通过相对速度修正系数来调节可移动设备的移动速度，以使所述可移动设备与被跟随参照物之间的相对距离处于稳定、安全的范围，提高了可移动设备的实际相对速度的可操控性能。

作为一种可选的实施方式，图4示出了本实施例提供的步骤S103的具体实现流程，如图4所示，所述步骤S103具体为：

步骤S1031：对可移动设备与被跟随参照物之间当前的相对距离修正值、可移动设备当前的相对角度修正值以及可移动设备当前的相对速度修正值进行汇总得到可移动设备当前的相对移动修正值。

参照上述图3和图4的实施例，所述可移动设备的相对移动修正值包括：相对距离修正值、相对角度修正值以及相对速度修正值；因此在本实施例中，通过对于相对角度修正值、相对距离修正值以及相对速度修正值能够全面地得到可移动设备的最佳移动状态，以使可移动设备能够实现最佳的跟随效果；根据相对角度修正值、相对距离修正值以及相对速度修正值这三者的数据属性，汇总得到的相对移动修正值能够综合反应出可移动设备当前的理想移动情况，通过该实际修正值能够提高跟随控制方法的综合控制性能，以使可移动设备与被跟随参照物之间的相对位置处于安全范围，可移动设备具有最佳的跟随控制性能，实用价值更高。

步骤S1032：对可移动设备当前的相对移动修正值与可移动设备上一次的期望移动修正值进行差分运算得到当前期望移动修正值。

被跟随参照物在移动过程中，被跟随参照物的移动速度和移动角度也会实时发生改变，可移动设备的当前的相对位置参数也会发生相应的改变，在步骤S101中，每当对于可移动设备的当前的相对位置参数进行采样过程，都会通过期望移动修正值对可移动设备的移动状态进行实时校正；本实施例中的跟随控制方法保存每一次期望移动修正值；在步骤S1032中，对于当前的相对移动修正值和上一次期望移动修正值的差异幅值进行差分运算，根据可移动设备的运动状态变化信息来调节可移动设备当前的移动状态，以使可移动设备的移动状态能够连续、平稳变化，提高可移动设备对于被跟随参照物的实时跟随能力；其中所述差分运算是指：根据可移动设备当前的相对移动修正值和可移动设备上一次的期望移动修正值之间的差值对所述可移动设备的相对移动修正值进行反馈调节，以生成当前期望移动修正值；并且根据差分运算的具体操作步骤，通过所述差分运算能够极大地减少可移动设备的当前期望移动修正值的误差，通过该当前期望移动修正值能够精确地反应出可移动设备的最佳移动状态；通过该当前期望移动修正值能够及时校正可移动设备的相对速度以及相对跟随角度，可移动设备的移动状态能够根据被跟随参照物运行状态的变化而发生相应的改变，以使可移动设备与被跟随参照物之间的相对距离处于稳定、完全的范围，提高了可移动设备的动态灵活响应速度，从而本实施例中跟随控制方法具有更广的适用范围和更高的实用价值。

作为一种可选的实施方式，在步骤S104中，所述根据当前期望移动修正值对驱动电机的运转参数进行PID控制，具体为：

将当前期望移动修正值作为PID控制器的输入量，将可移动设备相对于地面的当前绝对移动速度作为反馈量，通过PID控制器对驱动电机的转速进行PID控制，以改变可移动设备的绝对移动速度和移动方向。

为了更好地说明在步骤S104中，对驱动电机的运转参数进行PID控制的具体操作方法，图5示出了本实施例提供的PID控制器的模块结构，如图5所示，所述PID控制器的输入量和输出量可用以下公式来表达：

在上式(8)中，所述r(t)为PID控制器的输入量，所述u(t)为PID控制器的输出量，所述Kp为PID控制器为比例系数，所述Ti为PID控制器的积分时间常量，所述Td为PID控制器的微分时间常量，所述c(t)为实时采集得到的PID控制器的反馈量，所述e(t)为PID控制器的输入量和反馈量之间的反馈误差，该PID控制器能够实时调节系统的输出量，以使PID控制器的反馈误差趋于0，所述PID控制器的输出量保持恒定，并且使所述PID控制器的输出量能够达到给定的输入量，实现最佳的控制效果。

结合图5所示出的PID控制器的模块结构，在本实施例中，当前期望移动修正值与当前可移动设备的绝对移动速度之间存在误差，该误差将会导致可移动设备处于极不稳定的运行状态；通过PID控制器实时采集可移动设备的绝对移动速度，以对驱动电机的转速进行PID控制，逐渐减少当前期望移动修正值与当前可移动设备的绝对移动速度之间的误差，进而使驱动电机的转速与当前期望移动修正值完全匹配，所述可移动设备实现最佳的移动状态；通过驱动电机能够控制移动设备的绝对移动速度和移动方向，以使所述可移动设备与被跟随参照物之间始终能够保持适宜的距离；因此本实施例通过PID控制极大地提高了所述跟随控制方法的响应速度，可移动设备根据被跟随参照物的运动状态改变而发生相应改变，可移动设备对于被跟随参照物实现最佳的跟随效果，提高了可移动设备的使用体验。

作为一种可选的实施方式，所述可移动设备为行李箱。

在本实施例中，行李箱能够实时根据被跟随参照物的运行状态而发生改变，通过期望位置参数和先前所述行李箱的期望移动修正值对行李箱的运行状态进行校正，并且根据当前期望移动修正值对行李箱中的驱动电机进行PID控制，以使行李箱能够始终跟随被跟随参照物移动，操作简便，控制灵活性极高，当被跟随参照物在加速或者减速的过程中，行李箱也能够自动进行相应的加速或者减速，行李箱与被跟随参照物之间的距离能够处于安全的范围，极大地提高了行李箱的智能控制性能；本实施例中的行李箱具有极广的适用范围，实用价值极高，给被跟随参照物带来了更高的使用体验。

需要说明的是，本实施例中的跟随控制方法应用在行李箱，这仅仅是一个示例性的技术方案而已，并非构成对于所述跟随控制方法的技术限定，在不违背不能所述跟随控制方法的实质操作步骤基础之上，本领域技术人员可将所述跟随控制方法应用于不同的工业领域中，例如无人机飞行、无人汽车的驾驶等各个工业领域中，因此本实施例中的跟随控制方法具有极广的适用范围，兼容性极强，保障了不用类型可移动设备的跟随运动性能。

图6示出了本实施例提供的可移动设备的跟随控制装置50的模块结构，如图6所示，跟随控制装置50应用于可移动设备，可移动设备包括驱动电机，通过驱动电机控制可移动设备的移动过程；跟随控制装置50包括：定位传感器501、存储器502、处理器503以及存储在存储器502中并可在处理器503上运行的计算机程序504。

其中，定位传感器501获取可移动设备与被跟随参照物之间当前的相对位置参数；通过该当前的相对位置参数能够得到可移动设备的实际移动情况，并得出所述可移动设备与被跟随参照物之间相对位置的变化关系，有助于提高了可移动设备对于被跟随参照物的跟随精度。

所述处理器503调用计算机程序用于执行如下步骤：

根据相对位置参数和期望位置参数之间的差异对相对位置参数进行修正得到相对移动修正值。

根据相对移动修正值与上一次期望移动修正值进行差分运算得到当前期望移动修正值。

根据当前期望移动修正值对驱动电机的运转参数进行PID控制，以使可移动设备跟随被跟随参照物移动。

由于本实施例中所述处理器503执行的上述步骤与图1至图5中跟随控制方法的具体步骤相对应，因此关于本实施例中处理器503所执行步骤的具体实施方式可参照图1至图5的实施例，此处将不再赘述。

示例性的，所述计算机程序504可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器502中，并由所述处理器503执行，以完成本发明。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段。例如，所述计算机程序504可以被分割成同步模块、汇总模块、获取模块、返回模块等

所述跟随控制装置50可包括，但不仅限于，处理器503、存储器502。本领域技术人员可以理解，图5仅仅是跟随控制装置50的示例，并不构成对跟随控制装置50的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述跟随控制装置50还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。

所称处理器503可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

所述存储器502可以是所述跟随控制装置50的内部存储单元，例如跟随控制装置50的硬盘或内存。所述存储器502也可以是所述跟随控制装置50的外部存储设备，例如所述跟随控制装置50上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(FlashCard)等。进一步地，所述存储器502还可以既包括所述跟随控制装置50的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器502用于存储所述计算机程序以及所述跟随控制装置50所需的其他程序和数据。所述存储器502还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

在上述跟随控制装置50中，通过定位传感器501能够实时获取可移动设备与被跟随参照物之间的相对位置信息，根据被跟随参照物的运动状态的变化情况，分别通过期望位置参数和先前期望移动修正值对可移动设备的移动状态进行前后两次修正，以得到可移动设备的最佳当前期望移动修正值，通过对于可移动设备的驱动电机进行PID控制，以使驱动电机的运行参数与当前期望移动修正值保持一致，可移动设备能够跟随被跟随参照物移动；尽管被跟随参照物的运动状态会发生改变，那么可移动设备的运行状态也会随着被跟随参照物运行状态的改变而发生相应的改变，可移动设备与被跟随参照物之间的实际相对距离能够一直处于适当的范围；从而本实施例中的跟随控制装置50能够感知被跟随参照物运行状态的变化情况，并且根据被跟随参照物的运动参数变化量来自适应调节可移动设备的移动状态，以使所述可移动设备对于被跟随参照物实现最佳的跟随效果，所述跟随控制装置50具有极高的自适应智能控制性能，被跟随参照物的使用体验更佳；有效地克服了传统技术中可移动设备的智能可控性不佳，可移动设备无法根据被跟随参照物的实际运行状态而进行自适应调节，可移动设备容易与被跟随参照物发生碰撞，或者可移动设备容易出现丢失的问题。

综上所述，本发明中可移动设备的跟随控制方法对于当前的相对位置参数进行前后两次校正以及运算，并且通过对于驱动电机的运转参数进行PID控制，以使可移动设备能够的运动状态与被跟随参照物的运动状态保持一致，可移动设备始终处于稳定的运行状态，并且根据被跟随参照物运行状态变化而进行自适应改变，实现了对于可移动设备的智能可控性，可移动设备处于被跟随参照物的安全范围，操作简便，兼容性极强，给用户带来了良好的使用体验；因此本发明中的跟随控制方法能够适用于不同的工业领域中，对于可移动设备的智能化发展具有极为重要的促进作用。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可移动设备的跟随控制方法，所述可移动设备包括驱动电机，其特征在于，所述跟随控制方法包括：

获取所述可移动设备与被跟随参照物之间当前的相对位置参数；

根据所述相对位置参数和期望位置参数之间的差异对所述相对位置参数进行修正得到相对移动修正值；

根据所述相对移动修正值与上一次期望移动修正值进行差分运算得到当前期望移动修正值；

根据所述当前期望移动修正值对所述驱动电机的运转参数进行PID控制，以使所述可移动设备跟随所述被跟随参照物移动。

2.根据权利要求1所述的跟随控制方法，其特征在于，所述获取所述可移动设备与所述被跟随参照物之间当前的相对位置参数，具体为：

通过定位传感器获取所述可移动设备与所述被跟随参照物之间当前的相对位置参数。

3.根据权利要求1所述的跟随控制方法，其特征在于，所述根据所述相对位置参数和所述期望位置参数之间的差异对所述相对位置参数进行修正得到所述相对移动修正值，包括：

对实际相对距离和期望相对距离的差值进行比例放大得到相对距离修正系数，根据所述相对距离修正系数对所述实际相对距离进行修正，以得到相对距离修正值。

4.根据权利要求1所述的跟随控制方法，其特征在于，所述根据所述相对位置参数和所述期望位置参数之间的差异对所述相对位置参数进行修正得到所述相对移动修正值，包括：

对所述可移动设备与所述被跟随参照物之间当前的相对跟随角度和所述可移动设备的期望相对跟随角度之间的差值进行比例放大得到相对角度修正系数，根据所述相对角度修正系数对所述相对跟随角度进行修正，以得到相对角度修正值。

5.根据权利要求1或4所述的跟随控制方法，其特征在于，所述根据所述相对位置参数和所述期望位置参数之间的差异对所述相对位置参数进行修正得到所述相对移动修正值，包括：

计算所述可移动设备与所述被跟随参照物之间当前的相对距离，与上一次所述可移动设备与所述被跟随参照物之间的相对距离之间的相对距离差异值，根据所述相对距离差异值得到所述可移动设备相对于所述被跟随参照物当前的相对速度修正值。

6.根据权利要求5所述的跟随控制方法，其特征在于，所述根据所述相对距离差异值得到所述可移动设备相对于所述被跟随参照物当前的相对速度修正值，具体为：

对所述相对距离差异值进行积分得到所述可移动设备当前的相对移动速度；

对所述相对移动速度进行比例放大得到所述可移动设备当前的相对速度修正系数；

根据所述相对速度修正系数对所述可移动设备当前的实际相对速度进行修正得到所述相对速度修正值。

7.根据权利要求1所述的跟随控制方法，其特征在于，根据所述相对移动修正值与所述上一次期望移动修正值进行差分运算得到当前期望移动修正值，具体为：

对所述可移动设备与所述被跟随参照物之间当前的相对距离修正值、所述可移动设备当前的相对角度修正值以及所述可移动设备当前的相对速度修正值进行汇总得到所述可移动设备当前的相对移动修正值；

对所述可移动设备当前的相对移动修正值与所述可移动设备上一次的期望移动修正值进行差分运算得到所述当前期望移动修正值。

8.根据要求1所述的跟随控制方法，其特征在于，所述根据所述当前期望移动修正值对所述驱动电机的运转参数进行PID控制，具体为：

将所述当前期望移动修正值作为PID控制器的输入量，将所述可移动设备相对于地面的当前绝对移动速度作为反馈量，通过所述PID控制器对所述驱动电机的转速进行PID控制，以改变所述可移动设备的绝对移动速度和移动方向。

9.根据权利要求1所述的跟随控制方法，其特征在于，所述可移动设备为行李箱。

10.一种可移动设备的跟随控制装置，所述可移动设备包括驱动电机，其特征在于，所述跟随控制装置包括：定位传感器、存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序；

所述定位传感器用于获取所述可移动设备与被跟随参照物之间当前的相对位置参数；

所述处理器调用所述计算机程序用于执行如下步骤：

根据所述相对位置参数和期望位置参数之间的差异对所述相对位置参数进行修正得到相对移动修正值；

根据所述相对移动修正值与上一次期望移动修正值进行差分运算得到当前期望移动修正值；

根据所述当前期望移动修正值对所述驱动电机的运转参数进行PID控制，以使所述可移动设备跟随所述被跟随参照物移动。