CN110793720B - 用于标定机械系统平衡位置的方法、装置及存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种用于标定机械系统平衡位置的方法、装置及存储介质。该方法包括：获取夹角测量装置当前时刻的当前测量值；当确定当前测量值在预设的初始平衡值的正常误差范围内且动量轮存在输出的转动速度时，基于转动速度调整初始平衡值；将调整后的初始平衡值与当前测量值求差，以改变动量轮输出的转动速度，返回获取夹角测量装置当前时刻的当前测量值的步骤得到新的测量值；当确定新的测量值在调整后的初始平衡值的正常误差范围内且动量轮处于静止状态时，标定调整后的初始平衡值为机械系统绝对平衡时对应的平衡值。根据本申请实施例提供的技术方案，该方法提高了机械系统的平衡位置标定的准确率。

Description

用于标定机械系统平衡位置的方法、装置及存储介质

技术领域

本申请一般涉及数据处理技术领域，具体涉及平衡标定技术领域，尤其涉及用于标定机械系统平衡位置的方法、装置、设备及存储介质。

背景技术

现有的单自由度机械系统平衡位置标定方法根据惯性传感器的测量值是否为0，作为判断机械系统是否平衡的标准，但是由于惯性传感器在安装时一般都存在误差，导致惯性传感器的测量值与机械系统的倾斜度不同。这样，当惯性传感器的读数为0时，机械系统实际并没有处于绝对平衡位置，而是仍然处于摆动的相对平衡位置，或者直接倾倒。因此，现有的单自由度机械系统平衡位置标定方法的准确率较低，并不能标定出机械系统的绝对平衡位置。

发明内容

鉴于现有技术的机械系统平衡位置标定方法准确率低的问题，本申请提出了一种用于标定机械系统平衡位置的方法、装置及存储介质，能够提高机械系统的平衡位置标定的准确率。

第一方面，本申请实施例提供了一种用于标定机械系统平衡位置的方法，机械系统包括机械设备、夹角测量装置和动量轮，夹角测量装置和动量轮安装在机械设备上，该方法包括：

获取夹角测量装置当前时刻的当前测量值；

当确定当前测量值在预设的初始平衡值的正常误差范围内且动量轮存在输出的转动速度时，基于转动速度调整初始平衡值；

将调整后的初始平衡值与当前测量值求差，以改变动量轮输出的转动速度，返回获取夹角测量装置当前时刻的当前测量值的步骤得到新的测量值；

当确定新的测量值在调整后的初始平衡值的正常误差范围内且动量轮处于静止状态时，标定调整后的初始平衡值为机械系统绝对平衡时对应的平衡值。

第二方面，本申请实施例提供了一种用于标定机械系统平衡位置的方法，机械系统包括夹角测量装置、动量轮和处理器，处理器执行以下方法步骤：

获取夹角测量装置当前时刻的当前测量值；

当确定当前测量值在预设的初始平衡值的正常误差范围内且动量轮存在输出的转动速度时，基于转动速度调整初始平衡值；

将调整后的初始平衡值与当前测量值求差，以改变动量轮输出的转动速度，返回获取夹角测量装置当前时刻的当前测量值的步骤得到新的测量值；

当确定新的测量值在调整后的初始平衡值的正常误差范围内且动量轮处于静止状态时，标定调整后的初始平衡值为机械系统绝对平衡时对应的平衡值。

第三方面本申请实施例提供了一种用于标定机械系统平衡位置的装置，机械系统包括机械设备、夹角测量装置和动量轮，夹角测量装置和动量轮安装在机械设备上，该装置包括：

获取模块，用于获取夹角测量装置当前时刻的当前测量值；

调整模块，用于当确定当前测量值在预设的初始平衡值的正常误差范围内且动量轮存在输出的转动速度时，基于转动速度调整初始平衡值；

求差模块，用于将调整后的初始平衡值与当前测量值求差，以改变动量轮输出的转动速度，返回获取夹角测量装置当前时刻的当前测量值的步骤得到新的测量值；

第一标定模块，用于当确定新的测量值在调整后的初始平衡值的正常误差范围内且动量轮处于静止状态时，标定调整后的初始平衡值为机械系统绝对平衡时对应的平衡值。

第四方面本申请实施例提供了一种用于标定机械系统平衡位置的装置，机械系统包括机械设备、夹角测量装置、动量轮设备，夹角测量装置和动量轮设备均安装在机械设备上，夹角测量装置用于感知机械系统的重力方向，动量轮设备包括处理器和动量轮，其中，处理器和动量轮电连接，该装置设置于处理器，该装置包括：

获取模块，用于获取夹角测量装置当前时刻的当前测量值；

调整模块，用于当确定当前测量值在预设的初始平衡值的正常误差范围内且动量轮存在输出的转动速度时，基于转动速度调整初始平衡值；

求差模块，用于将调整后的初始平衡值与当前测量值求差，以改变动量轮输出的转动速度，返回获取夹角测量装置当前时刻的当前测量值的步骤得到新的测量值；

第一标定模块，用于当确定新的测量值在调整后的初始平衡值的正常误差范围内且动量轮处于静止状态时，标定调整后的初始平衡值为机械系统绝对平衡时对应的平衡值。

第五方面本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，计算机程序用于：

计算机程序被处理器执行时，实现上述第一方面和第二方面包括的任一方法。

本申请实施例提供的用于标定机械系统平衡位置的方法，通过判断动量轮是否存在输出的转动速度，来判断机械系统是否处于平衡位置，并在不处于平衡位置时，调整初始平衡值，并再次判断机械系统是否处于平衡位置，直到机械系统处于平衡时，标定此时的初始平衡值为机械系统的绝对平衡值。相较于现有技术直接使用惯性传感器的测量值为0作为机械系统的绝对平衡值，并以此判断机械系统是否处于平衡位置，本申请实施例提高了机械系统的平衡位置标定的准确率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，附图仅用于示出优选实施方法的目的，而并不认为是对本申请的限制。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了本申请相关的部分而非全部。

图1是根据本申请实施例示出的一种用于标定机械系统平衡位置的方法的实施环境架构图；

图2是根据本申请实施例示出的一种夹角测量装置与重力方向安装完全一致的示意图；

图3是根据本申请实施例示出的一种夹角测量装置与重力方向安装不一致的示意图；

图4是根据本申请实施例示出的另一种用于标定机械系统平衡位置的方法的实施环境架构图；

图5是根据本申请实施例示出的一种用于标定机械系统平衡位置的方法的流程图；

图6是根据本申请实施例示出的一种用于标定机械系统平衡位置的方法的另一流程图；

图7是根据本申请实施例示出的一种确定动量轮是否存在输出的转动速度的流程图；

图8是根据本申请实施例示出的一种基于转动速度调整初始平衡值的方法流程图；

图9是根据本申请实施例示出的一种用于标定机械系统平衡位置的方法的流程图；

图10是根据本申请实施例示出的一种用于标定机械系统平衡位置的装置框图；

图11是根据本申请实施例示出的另一种用于标定机械系统平衡位置的装置框图；

图12是根据本申请实施例示出的又一种用于标定机械系统平衡位置的装置框图；

图13是根据本申请实施例示出的再一种用于标定机械系统平衡位置的装置框图

图14是根据本申请实施例示出的又一种用于标定机械系统平衡位置的装置框图；

图15是根据本申请实施例示出的又一种用于标定机械系统平衡位置的装置框图；

图16是根据本申请实施例示出的一种单自由度平衡摩托车；

图17是根据本申请实施例示出的一种计算机系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本申请相关内容，而非对该申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与申请相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

图1是根据本申请实施例示出的一种用于标定机械系统平衡位置的方法的实施环境架构图。如图1所示，该实施环境架构包括：终端101和机械系统102。

其中，机械系统102包括机械设备1021、动量轮设备1022和夹角测量装置1023。进一步地，动量轮设备1022和夹角测量装置1023均固定安装在机械设备1021上。进一步地，机械设备1021为单自由度机械设备，单自由度机械设备指设备地面支持为直线，只能沿着一个轴进行倾倒，自由度为1。比如，机械设备1021可以为单自由度机器人、单自由度平衡车，示例性地，单自由度机器人可以为两轮车型机器人，简称两轮机器人，单自由度平衡车可以为两轮平衡车、平衡自行车，平衡摩托车(如图16所示)等。

其中，夹角测量装置1023用于测量其自身与重力方向的夹角，以感知机械系统或机械设备的重力方向。可选地，夹角测量装置1023包括惯性传感器、水平仪、倾角传感器等。

其中，动量轮设备1022包括电机、动量轮和编号器。其中，电机与动量轮连接，用于当电机转动时，带动动量轮转动。编码器安装在动量轮上，用于测量动量轮的转动速度。另外，编码器也可以安装在电机上，用于测量电机的转动速度，由于电机带动动量轮转动，从而编码器也间接的测量动量轮的转动速度。

其中，终端101包括处理器1011。处理器1011与夹角测量装置1023通过有线或无线连接，用于获取夹角测量装置1023的测量值(下文中提到的测量值或当前测量值均指夹角测量装置的测量值)。处理器1011还于编码器连接，用于获取编码器测量的转动速度。处理器1011还与电机连接，用于根据测量值、转动速度及其它数据控制电机的转动。电机转动时带动动量轮转动，此时机械设备1021和夹角测量装置1023均会产生与动量轮相反方向的转动，以调整机械系统(包括机械设备1021、动量轮设备1022和夹角测量装置1023)的倾斜程度。

另外，需要说明的是，本申请实施例提供的机械系统平衡标定方法适用于单自由度机械系统。由于在放置单自由度机械系统时，其自身很难寻找到一个平衡位置，从而无法保持平衡，会出现一边倒的情况。比如，日常生活中使用的自行车，如果在没有支架的情况下，自行车自身很难保持平衡，会一边倒。本申请实施例提供的用于标定机械系统平衡位置的方法，为了寻找单自由度机械系统的平衡位置，以使其在没有外力的作用下，且无需动量轮转动仍然可以保持平衡。

由于本申请实施例提供的机械系统平衡标定方法需要为机械设备安装夹角测量装置和动量轮设备，以通过夹角测量装置和动量轮设备的相互配合，寻找机械系统的平衡位置，以使其保持平衡。进一步地，参见图2，假设在安装夹角测量装置时，夹角测量装置与重力方向完全一致，则此时，当夹角测量装置的测量值为0度时，机械系统平衡。但是在实际安装时，很难将夹角测量装置安装到与重力方向完全一致，而是与重力方向存在一个夹角，如图3所示。这样机械系统保持平衡时，夹角测量装置的测量值并非为0度，而是另一个非0值，也即，该非0值就是机械系统处于平衡位置时的测量值，称为为绝对平衡值。

这里需要说明的是，本申请实施例标定的是机械系统102的平衡位置，也即标定的是包括机械设备1021、动量轮设备1022和夹角测量装置1023作为一个整体系统的平衡位置。另外，还需要明确的是，标定机械系统102的平衡位置，是在机械设备1021处于近似绝对静止状态时，所反映的夹角测量装置安装位置的误差值。

另外，需要说明的是，机械系统的绝对平衡位置(处于不单侧倾倒状态，且不存在任何摆动的在某个位置静止)是很难达到的。在实际标定过程时，如果平衡位置与绝对平衡位置之间的误差在很小的可接受范围内，则认为该平衡位置相当于绝对平衡位置。

图4是根据本申请实施例示出的另一种用于标定机械系统平衡位置的方法的实施环境架构图。如图4所示，该实施环境架构包括机械系统103。进一步地，机械系统103包括：机械设备1031、动量轮设备1032和夹角测量装置1033。

其中，机械系统103与图1所示的机械系统102的区别在于，机械系统103包括了处理器，而机械系统102没有包括处理器，图2所示的处理器安装在终端101内。

另外，图4所示的实施环境架构中的各设备、装置及部件与图1所示的实施环境架构中的各设备、装置及部件之间的连接关系、作用及工作原理相同，在此不做赘述。

图5是根据本申请实施例示出的一种用于标定机械系统平衡位置的方法的流程图。图5所示的方法可以由图1中的终端101执行，进一步进，可以由终端101包括的处理器1011执行，如图5所示，并结合图6，该方法包括以下步骤：

步骤301，获取夹角测量装置当前时刻的当前测量值。

首先，对本申请实施例的实施背景做简单说明：假定机械系统当前是依靠外力保持不倾倒的，并且使机械系统尽可能接近其自身的平衡位置(如果机械系统与自身的平衡位置的相差很远，此时机械系统的倾角过大，超出了其自身的调节能力，则在撤去外力的时候，机械系统瞬间就会倾倒)现在要撤去外力，然后使其寻找自身的绝对平衡位置。因此，本申请实施例提供的方法是在撤去外力的时候进行的。

可选地，可以每间隔预设的时间获取一次当前测量值。预设的时间可以是根据需要设置的任何时间，比如，为1秒、2秒等。

在机械系统依靠外力保持在一个不倾倒的位置时，夹角测量装置的测量值为一个固定值，当撤去外力时，如果机械系统不处于平衡位置，会出现倾倒，这样测量值会发生变化。因此，可以判断在测量值发生变化时，撤去了外力。

可选地，终端实时监控夹角测量装置的测量值，并判断是否撤去了机械系统的外力，并在判断出撤去外力的时候，终端从夹角测量装置中获取当前时刻夹角测量装置的当前测量值。在撤去外力的时候终端就开始获取当前测量值，以使得当在撤去外力的时候，如果机械系统不处于平衡位置时，可以尽快调整机械系统的位置，以避免其倾倒。

示例性地，参见图16，当机械设备为平衡摩托车时，夹角测量装置安装在两轮车型机器人上，夹角测量装置用于测量其自身与重力方向的夹角，以感知平衡摩托车的重力方向。则步骤301可以为，在间隔预设的时间后，处理器从夹角测量装置上获取当前测量值，以感知平衡摩托车的重力方向。

另外，此处仅以平衡摩托车为例，并不是对本实施例的限定，例如，机械设备还可以为两轮机器人。

另外，图16仅为示意图，不对夹角测量装置的安装位置做限定，夹角测量装置还可以安装在平衡摩托车的其它位置。

步骤302，当确定当前测量值在预设的初始平衡值的正常误差范围内且动量轮存在输出的转动速度时，基于转动速度调整初始平衡值。

其中，预设的初始平衡值是事先人为设置的，是假设机械系统平衡时夹角测量装置的测量值。比如，预设的初始平衡值为0度。

在获取到当前测量值后，将当前测量值与预设的初始平衡值进行比较，判断当前测量值是否在预设的初始平衡值的正常误差范围内。当前测量值在预设的初始平衡值的正常误差范围内，至少表示当前时间测量值已经接近初始平衡值，并在初始平衡值附近变化。也即，如果多次获取测量值，其变化范围在大于或小于初始平衡值的一个固定范围内。

示例性地，预设的初始平衡值为0度，正常误差范围为3度，则如果获取的当前测量值在0度-3度时，均表示当前测量值在预设的初始平衡值的正常误差范围内。比如，当前测量值为2度时，表示当前测量值在预设的初始平衡值的正常误差范围内。

进一步地，正常误差范围可以为经验值。比如，可以为3度。

进一步地，当确定当前测量值不在预设的初始平衡值的正常误差范围内时，将初始平衡值与当前测量值求差，以改变动量轮输出的转动速度，返回步骤301，以获取得到新的测量值。

这里需要说明的是，当确定当前测量值不在预设的初始平衡值的正常误差范围内时，说明当前测量值还没有接近初始平衡值，则需要将初始平衡值与当前测量值求差，以使终端根据差值计算动量轮的转动速度，并根据计算的转动速度控制动量轮的转动，以改变动量轮输出的转动速度，这样夹角测量装置的测量值就会随着改变，因此重新获取夹角测量装置当前时刻的当前测量值，此时的测量值，相比于上一次获取测量值更接近初始平衡值，并再次判断测量值是否在预设的初始平衡值的正常误差范围内，循环上述步骤直到测量值在预设的初始平衡值的正常误差范围内。

另外，因为在刚撤去外力时，测量值与初始平衡值的差值一般会比较大，这样，当前测量值不在预设的初始平衡值的正常误差范围的概率也会比较大。因此，可以在撤去外力的预设时间后，再判断测量值是否在预设的初始平衡值的正常误差范围内，这样，在预设时间内，仅仅根据测量值与初始平衡值的差值，改变动量轮的转动速度，使测量值接近初始平衡值，并多次获取测量值，当多次获取的测量值固定在某个范围内时，直接确定当前测量值在预设的初始平衡值的正常误差范围内。从而减少判断测量值是否在预设的初始平衡值的正常误差范围内这一步骤的重复执行次数，提高机械系统的平衡位置的标定速率。

示例性地，在预设时间内，获取到5个测量值，其分别为1度、3度、1度、0度、1度和3度，则测量值的大小固定在0度-3度范围内，如果初始平衡值为0度，则直接确定当前测量值在预设的初始平衡值的正常误差范围内，而且该正常误差范围是3度。

进一步地，当确定当前测量值在预设的初始平衡值的正常误差范围内时，说明测量值已经接近了初始平衡值，但并不能认为机械系统已经处于平衡位置，因此接下来需要判断机械系统是否平衡。

进一步地，由于机械系统处于平衡位置时，动量轮不存在输出的转动速度，如果机械系统不处于平衡位置时，动量轮存在输出的转动速度。因此，可选地，可以通过判断动量轮是否存在输出的转动速度来判断机械系统是否平衡。

进一步地，可以在动量轮上安装编码器，编码器用于测量动量轮的转动速度，则可选地，参见图7，可以通过如下方法确定动量轮是否存在输出的转动速度：

步骤3021，获取编码器读取的动量轮的转动速度；

步骤3022，对转动速度在第一窗口时间内积分，得到第一积分值；

步骤3023，当第一积分值不在预设范围内时，则确定动量轮存在输出的转动速度；当第一积分值在预设范围内时，则确定动量轮不存在输出的转动速度。

其中，第一窗口时间为根据实际情况设置的任何值。比如，设置为5-10秒。

当第一积分值在预设范围内时，说明此时动量轮基本不转动，则确定动量轮不存在输出的转动速度。进一步地，说明机械系统处理平衡位置，则标定初始平衡值为机械系统绝对平衡时的平衡值。

当第一积分值不在预设范围内时，说明此时动量轮仍在转动，则确定动量轮存在输出的转动速度；进一步地，需要根据转动速度调整初始平衡值，得到新的平衡值，并执行步骤302。

其中，预设范围可以为根据实际情况设置的值，比如，预设范围为0.5圈。

另外，需要说明的是，当机械系统处于绝对平衡位置时，动量轮的转动速度为0，但由于机械系统不可能绝对平衡，因此，动量轮的转动速度不能为0，只能是接近0。因此，可以设置一个预设范围，以体现第一积分值与0的接近程度。因此，在实际进行判断时，是第一积分值是否在预设范围内，而并不非是否为0。

示例性地，当预设范围为0.5圈时，第一积分值为4时，因此第一积分值不在预设范围内，确定动量轮存在输出的转动速度。

可选地，对转动速度在第一窗口时间内积分，得到第一积分值，包括：

步骤一、在第一窗口时间内采样转动速度，得到若干个第一采样值。

可选地，步骤一为在第一窗口时间内，每间隔相同时间采样一次动量轮转动速度，得到若干个第一采样值。

示例性地，第一窗口时间为5秒，间隔的相同时间为30毫秒，得到的第一采样值包括1圈、2圈、-1圈、-3圈、4圈、-1圈、3圈、-2圈、4圈、-圈2和1圈。

这里需要说的是，动量轮的转动速度也有正负，当假设向一个方向转动的转动速度为正时，向另一个方向转动的转动速度为负。

另外，需要说明的是，此处间隔30毫秒是为了描述方便，实际间隔时间会很短，得到的第一采样值也比较多。

步骤二、计算若干个第一采样值的和，得到第一积分值。

示例性地，仍以上述例子为例，则计算得到的第一采样值的和为4圈，即第一积分值为4圈。

另外，由于动量轮存在输出的转动时，测量值就会发生变化，因此也可以使用变化的测量值确定动量轮是否存在输出的转动，进而确定机械系统是否平衡。使用测量值确定动量轮是否存在输出的转动，与上述使用转动速度判断其是否存在输出的转动类似，具体地，可以包括如下过程：

第一，获取夹角测量装置测量的测量值；

第二，对转动速度在第三窗口时间内积分，得到第三积分值；

第三，当第三积分值不在预设范围内时，则确定动量轮存在输出的转动速度；当第三积分值在预设范围内时，则确定动量轮不存在输出的转动速度。

进一步地，当确定当前测量值在预设的初始平衡值的正常误差范围内且动量轮存在输出的转动速度时，则确定机械系统不处于平衡位置，即当前的初始平衡值不是绝对平衡值，需要调整该初始平衡值，以寻找绝对平衡值。

可选地，参见图8，可以基于转动速度调整初始平衡值，具体的步骤如下：

步骤3024，对动量轮输出的转动速度在第二窗口时间内积分，得到第二积分值。

步骤3025，计算第二积分值与预设系数的积。

步骤3026，计算积与初始平衡值的和，定义和作为调整后的初始平衡值。

其中，预设系数是人为根据经经验设置。可以是根据需要的设置的任何值，比如，可以为0.0001。

示例性地，仍以上述例子为例，计算得到的第二积分值为4圈，预设系数为0.0001，初始平衡值为0度，则调整后的初始平衡值的数值＝4*0.0001+0＝0.0004，即，调整后的初始平衡值为0.0004度。

可选地，对动量轮输出的转动速度在第二窗口时间内积分，得到第二积分值，包括：

步骤一、在第二窗口时间内采样转动速度，得到若干个第二采样值；

步骤二、计算若干个第二采样值的和，得到第二积分值。

可选地，还可以使用测量值调整初始平衡值，则调整初始平衡值包括如下步骤：

第一步，对变化的测量值在第四窗口时间内积分，得到第四积分值。

第二步，计算第四积分值与预设系数的积。

第三步，计算积与初始平衡值的和，定义和作为调整后的初始平衡值。

对于步骤302，示例性地，仍以步骤301中的平衡摩托车为例，动量轮安装在平衡摩托车上，以通过动量轮的转动速度调整平衡摩托车的倾倒方向。则步骤302可以为：确定在步骤301中获取的当前测量值是否在预设的初始平衡值的正常误差范围内且动量轮存在输出的转动速度，如果是，则确定机械系统处于非平衡位置，即机械系统处于非静止状态，则平衡摩托车也处于非静止状态，则基于转动速度调整初始平衡值，以寻找新的可平衡值。

另外，此处仅以平衡摩托车为例，并不是对本实施例的限定，例如，机械设备还可以为两轮机器人。

另外，图16仅为示意图，不对动量轮的安装位置做限定，动量轮还可以安装在平衡摩托车的其它位置。

综上，步骤302实际为，判断初始平衡值是否能使机械系统平衡，如果能，则确定机械系统平衡，将此时的初始平衡值标定为绝对平衡值，不执行后续步骤；如果不能，则调整初始平衡值。

步骤303，将调整后的初始平衡值与当前测量值求差，以改变动量轮输出的转动速度，返回获取夹角测量装置当前时刻的当前测量值的步骤得到新的测量值。

步骤304，当确定新的测量值在调整后的初始平衡值的正常误差范围内且动量轮处于静止状态时，标定调整后的初始平衡值为机械系统绝对平衡时对应的平衡值。

当确定新的测量值在调整后的初始平衡值的正常误差范围内且动量轮处于静止状态时，表明机械系统处于平衡位置，则此时可以标定调整后的初始平衡值为机械系统绝对平衡时对应的平衡值。

标定机械系统的绝对平衡值后，当需要再次使机械系统平衡时，将标定的该平衡值告知处理器，这样处理器就会根据该平衡值调整夹角测量装置使夹角测量装置的测量值保持为该标定的平衡值，从而也使得机械系统平衡。

示例性地，仍以上述平衡摩托车为例，则当确定新的测量值在调整后的初始平衡值的正常误差范围内且动量轮处于静止状态时，确定机械系统处于平衡位置，即处于静止状态，则平衡摩托车也处于静止状态，则标定调整后的初始平衡值为机械系统绝对平衡时对应的平衡值。

另外，此处仅以平衡摩托车为例，并不是对本实施例的限定，例如，机械设备还可以为两轮机器人。

综上所述，本申请实施例提供的用于标定机械系统平衡位置的方法，通过判断动量轮是否存在输出的转动速度，来判断机械系统是否处于平衡位置，并在不处于平衡位置时，调整初始平衡值，并再次判断机械系统是否处于平衡位置，直到机械系统处于平衡时，标定此时的初始平衡值为机械系统的绝对平衡值。相较于现有技术直接使用惯性传感器的测量值为0作为机械系统的绝对平衡值，并以此判断机械系统是否处于平衡位置，本申请实施例提高了机械系统的平衡位置标定的准确率。

图9是根据本申请实施例示出的一种用于标定机械系统平衡位置的方法的流程图。图9所示的方法可以由图4中的处理器执行，如图9所示，该方法包括以下步骤：

步骤801，获取夹角测量装置当前时刻的当前测量值；

步骤802，当确定当前测量值在预设的初始平衡值的正常误差范围内且动量轮存在输出的转动速度时，基于转动速度调整初始平衡值；

步骤803，将调整后的初始平衡值与当前测量值求差，以改变动量轮输出的转动速度，返回获取夹角测量装置当前时刻的当前测量值的步骤得到新的测量值；

步骤804，当确定新的测量值在调整后的初始平衡值的正常误差范围内且动量轮处于静止状态时，标定调整后的初始平衡值为机械系统绝对平衡时对应的平衡值。

可选地，该方法还包括：

当确定当前测量值在预设的初始平衡值的正常误差范围内且动量轮处于平静止状态时，标定初始平衡值为机械系统绝对平衡时的平衡值。

可选地，机械系统还包括编码器，编码器安装在动量轮上，编码器用于测量动量轮的转动速度，则动量轮存在输出的转动速度包括：

获取编码器读取的动量轮的转动速度；

对转动速度在第一窗口时间内积分，得到第一积分值；

当第一积分值不在预设范围内时，则确定动量轮存在输出的转动速度。

可选地，调整初始平衡值包括以下步骤：

对动量轮输出的转动速度在第二窗口时间内积分，得到第二积分值；

计算第二积分值与预设系数的积；

计算积与初始平衡值的和，定义和作为调整后的初始平衡值。

可选地，对转动速度在第一窗口时间内积分，得到第一积分值，包括：

在第一窗口时间内采样转动速度，得到若干个第一采样值；

计算若干个第一采样值的和，得到第一积分值；

或者，对动量轮输出的转动速度在第二窗口时间内积分，得到第二积分值，包括：

在第二窗口时间内采样转动速度，得到若干个第二采样值；

计算若干个第二采样值的和，得到第二积分值。

可选地，当确定当前测量值不在预设的初始平衡值的正常误差范围内时，将初始平衡值与当前测量值求差，以改变动量轮输出的转动速度，返回获取夹角测量装置当前时刻的当前测量值的步骤得到新的测量值。

另外，需要说明的是，本实施例中的相关内容，请参照上一方法实施例，及附图5-7，在此不做赘述。

综上所述，本申请实施例提供的用于标定机械系统平衡位置的方法，通过判断动量轮是否存在输出的转动速度，来判断机械系统是否处于平衡位置，并在不处于平衡位置时，调整初始平衡值，并再次判断机械系统是否处于平衡位置，直到机械系统处于平衡时，标定此时的初始平衡值为机械系统的绝对平衡值。相较于现有技术直接使用惯性传感器的测量值为0作为机械系统的绝对平衡值，并以此判断机械系统是否处于平衡位置，本申请实施例提高了机械系统的平衡位置标定的准确率。

本说明书中的实施例均采用递进的方式描述，各个实施例子之间的相似部分相互参见。每个步骤下的实施例侧重于该步骤下的具体方法。以上的所描述的实施方案仅仅是示意性的，具体实施例仅是对本申请做举例说明，本申请所属技术领域的技术人员在不脱离本申请实施例所述原理的前提，还可以做出若干改进和润色，这些改进也应视为本申请的保护范围。

图10是根据本申请实施例示出的一种用于标定机械系统平衡位置的装置框图。该装置可以设置在图1所示的终端101内，如图10所示，该装置包括：

获取模块901，用于获取夹角测量装置当前时刻的当前测量值；

调整模块902，用于当确定当前测量值在预设的初始平衡值的正常误差范围内且动量轮存在输出的转动速度时，基于转动速度调整初始平衡值；

求差模块903，用于将调整后的初始平衡值与当前测量值求差，以改变动量轮输出的转动速度，返回获取夹角测量装置当前时刻的当前测量值的步骤得到新的测量值；

第一标定模块904，用于当确定新的测量值在调整后的初始平衡值的正常误差范围内且动量轮处于静止状态时，标定调整后的初始平衡值为机械系统绝对平衡时对应的平衡值。

可选地，参见图11，该装置还包括第二标定模块905，用于当确定当前测量值在预设的初始平衡值的正常误差范围内且动量轮处于平静止状态时，标定初始平衡值为机械系统绝对平衡时的平衡值。

可选地，机械系统还包括编码器，编码器安装在动量轮上，编码器用于测量动量轮的转动速度，则调整模块902，还用于：

获取编码器读取的动量轮的转动速度；

对转动速度在第一窗口时间内积分，得到第一积分值；

当第一积分值不在预设范围内时，则确定动量轮存在输出的转动速度。

可选地，调整模块902，还用于：

对动量轮输出的转动速度在第二窗口时间内积分，得到第二积分值；

计算第二积分值与预设系数的积；

计算积与初始平衡值的和，定义和作为调整后的初始平衡值。

可选地，对转动速度在第一窗口时间内积分，得到第一积分值，包括：

在第一窗口时间内采样转动速度，得到若干个第一采样值；

计算若干个第一采样值的和，得到第一积分值；

或者，对动量轮输出的转动速度在第二窗口时间内积分，得到第二积分值，包括：

在第二窗口时间内采样转动速度，得到若干个第二采样值；

计算若干个第二采样值的和，得到第二积分值。

可选地，参见图12，该装置还包括求差返回模块906，用于当确定当前测量值不在预设的初始平衡值的正常误差范围内时，将初始平衡值与当前测量值求差，以改变动量轮输出的转动速度，返回获取夹角测量装置当前时刻的当前测量值的步骤得到新的测量值。

另外，需要说明的是，装置实施例中的相关内容，请参照方法实施例，在此不做赘述。

综上所述，本申请实施例提供的本申请实施例提供的用于标定机械系统平衡位置的装置，通过判断动量轮是否存在输出的转动速度，来判断机械系统是否处于平衡位置，并在不处于平衡位置时，调整初始平衡值，并再次判断机械系统是否处于平衡位置，直到机械系统处于平衡时，标定此时的初始平衡值为机械系统的绝对平衡值。相较于现有技术直接使用惯性传感器的测量值为0作为机械系统的绝对平衡值，并以此判断机械系统是否处于平衡位置，本申请实施例提高了机械系统的平衡位置标定的准确率。

图13是根据本申请实施例示出的一种用于标定机械系统平衡位置的装置框图。该装置可为设置在图4所示机械系统的处理器内，如图13所示，该装置包括：

获取模块1201，用于获取夹角测量装置当前时刻的当前测量值；

调整模块1202，用于当确定当前测量值在预设的初始平衡值的正常误差范围内且动量轮存在输出的转动速度时，基于转动速度调整初始平衡值；

求差模块1203，用于将调整后的初始平衡值与当前测量值求差，以改变动量轮输出的转动速度，返回获取夹角测量装置当前时刻的当前测量值的步骤得到新的测量值；

第一标定模块1204，用于当确定新的测量值在调整后的初始平衡值的正常误差范围内且动量轮处于静止状态时，标定调整后的初始平衡值为机械系统绝对平衡时对应的平衡值。

可选地，参见图14，该装置还包括第二标定模块1205，用于当确定当前测量值在预设的初始平衡值的正常误差范围内且动量轮处于平静止状态时，标定初始平衡值为机械系统绝对平衡时的平衡值。

可选地，机械系统还包括编码器，编码器安装在动量轮上，编码器用于测量动量轮的转动速度，则调整模块902，还用于：

获取编码器读取的动量轮的转动速度；

对转动速度在第一窗口时间内积分，得到第一积分值；

当第一积分值不在预设范围内时，则确定动量轮存在输出的转动速度。

可选地，调整模块1202，还用于：

对动量轮输出的转动速度在第二窗口时间内积分，得到第二积分值；

计算第二积分值与预设系数的积；

计算积与初始平衡值的和，定义和作为调整后的初始平衡值。

可选地，对转动速度在第一窗口时间内积分，得到第一积分值，包括：

在第一窗口时间内采样转动速度，得到若干个第一采样值；

计算若干个第一采样值的和，得到第一积分值；

或者，对动量轮输出的转动速度在第二窗口时间内积分，得到第二积分值，包括：

在第二窗口时间内采样转动速度，得到若干个第二采样值；

计算若干个第二采样值的和，得到第二积分值。

可选地，参见图15，该装置还包括求差返回模块1206，用于当确定当前测量值不在预设的初始平衡值的正常误差范围内时，将初始平衡值与当前测量值求差，以改变动量轮输出的转动速度，返回获取夹角测量装置当前时刻的当前测量值的步骤得到新的测量值。

另外，需要说明的是，装置实施例中的相关内容，请参照方法实施例，在此不做赘述。

综上所述，本申请实施例提供的本申请实施例提供的用于标定机械系统平衡位置的装置，通过判断动量轮是否存在输出的转动速度，来判断机械系统是否处于平衡位置，并在不处于平衡位置时，调整初始平衡值，并再次判断机械系统是否处于平衡位置，直到机械系统处于平衡时，标定此时的初始平衡值为机械系统的绝对平衡值。相较于现有技术直接使用惯性传感器的测量值为0作为机械系统的绝对平衡值，并以此判断机械系统是否处于平衡位置，本申请实施例提高了机械系统的平衡位置标定的准确率。

图17是根据本申请实施例示出的一种计算机系统1500的结构示意图，计算机系统包括中央处理单元(CPU)1501，其可以根据存储在只读存储器(ROM)1502中的程序或者从存储部分加载到随机访问存储器(RAM)1503中的程序而执行各种适当的动作和处理。在RAM1503中，还存储有系统操作所需的各种程序和数据。CPU1501、ROM1502以及RAM1503通过总线1504彼此相连。输入/输出(I/O)接口1505也连接至总线1504。

以下部件连接至I/O接口1505：包括键盘、鼠标等的输入部分1506；包括诸如阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)等以及扬声器等的输出部分；包括硬盘等的存储部分1508；以及包括诸如LAN卡、调制解调器等的网络接口卡的通信部分1509。通信部分1509经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器也根据需要连接至I/O接口1505。可拆卸介质1511，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等，根据需要安装在驱动器1510上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装入存储部分1508。

特别地，根据本申请的实施例各流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本申请的各方法实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信部分从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质被安装。在该计算机程序被中央处理单元(CPU)1501执行时，执行本申请的系统中限定的上述功能。

需要说明的是，本申请所示的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本申请中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本申请中，计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。

附图中的流程图和框图，图示了按照本申请各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，上述模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图或流程图中的每个方框、以及框图或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

描述于本申请实施例中所涉及到的单元可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现，所描述的单元也可以设置在处理器中。其中，这些单元的名称在某种情况下并不构成对该单元本身的限定。所描述的单元或模块也可以设置在处理器中，例如，可以描述为：一种处理器包括获取模块、调整模块、求差模块、第一标定模块。其中，这些单元或模块的名称在某种情况下并不构成对该单元或模块本身的限定。

作为另一方面，本申请还提供了一种计算机可读介质，该计算机可读介质可以是上述实施例中描述的电子设备中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该电子设备中。上述计算机可读介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被一个该电子设备执行时，使得该电子设备实现如上述实施例中所述的用于标定机械系统平衡位置的方法。

例如，所述电子设备可以实现如图5中所示的：步骤301，获取夹角测量装置当前时刻的当前测量值；步骤302，当确定当前测量值在预设的初始平衡值的正常误差范围内且动量轮存在输出的转动速度时，基于转动速度调整初始平衡值；步骤303，将调整后的初始平衡值与当前测量值求差，以改变动量轮输出的转动速度，返回获取夹角测量装置当前时刻的当前测量值的步骤得到新的测量值；步骤304，当确定新的测量值在调整后的初始平衡值的正常误差范围内且动量轮处于静止状态时，标定调整后的初始平衡值为机械系统绝对平衡时对应的平衡值。又如，所述电子设备可以实现如图5和图9中所示的各个步骤。

应当注意，尽管在上文详细描述中提及了用于动作执行的设备的若干模块或者单元，但是这种划分并非强制性的。实际上，根据本公开的实施方式，上文描述的两个或更多模块或者单元的特征和功能可以在一个模块或者单元中具体化。反之，上文描述的一个模块或者单元的特征和功能可以进一步划分为由多个模块或者单元来具体化。

此外，尽管在附图中以特定顺序描述了本公开中方法的各个步骤，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些步骤，或是必须执行全部所示的步骤才能实现期望的结果。附加的或备选地，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，以及/或者将一个步骤分解为多个步骤执行等。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员易于理解，这里描述的示例实施方式可以通过软件实现，也可以通过软件结合必要的硬件的方式来实现。

综上所述，本申请实施例提供的用于标定机械系统平衡位置的计算机系统或计算机可读介质。通过判断动量轮是否存在输出的转动速度，来判断机械系统是否处于平衡位置，并在不处于平衡位置时，调整初始平衡值，并再次判断机械系统是否处于平衡位置，直到机械系统处于平衡时，标定此时的初始平衡值为机械系统的绝对平衡值。相较于现有技术直接使用惯性传感器的测量值为0作为机械系统的绝对平衡值，并以此判断机械系统是否处于平衡位置，本申请实施例提高了机械系统的平衡位置标定的准确率。

上述仅为本申请较佳实施例及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的申请范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述申请构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (14)

1.一种用于标定机械系统平衡位置的方法，其特征在于，所述机械系统包括机械设备、夹角测量装置和动量轮，所述夹角测量装置和所述动量轮安装在所述机械设备上，所述方法包括：

获取夹角测量装置当前时刻的当前测量值；

当确定所述当前测量值在预设的初始平衡值的正常误差范围内且动量轮存在输出的转动速度时，基于所述转动速度调整所述初始平衡值；

将所述调整后的初始平衡值与所述当前测量值求差，以改变所述动量轮输出的转动速度，返回所述获取所述夹角测量装置当前时刻的当前测量值的步骤得到新的测量值；

当确定所述新的测量值在调整后的初始平衡值的正常误差范围内且所述动量轮处于静止状态时，标定所述调整后的初始平衡值为所述机械系统绝对平衡时对应的平衡值。

2.根据权利要求1所述的用于标定机械系统平衡位置的方法，其特征在于，该方法还包括：

当确定所述当前测量值在预设的初始平衡值的正常误差范围内且所述动量轮处于平静止状态时，标定所述初始平衡值为所述机械系统绝对平衡时的平衡值。

3.根据权利要求1所述的用于标定机械系统平衡位置的方法，其特征在于，所述机械系统还包括编码器，所述编码器安装在所述动量轮上，所述编码器用于测量所述动量轮的转动速度，则所述动量轮存在输出的转动速度包括：

获取所述编码器读取的所述动量轮的转动速度；

对所述转动速度在第一窗口时间内积分，得到第一积分值；

当所述第一积分值不在预设范围内时，则确定所述动量轮存在输出的转动速度。

4.根据权利要求1所述的用于标定机械系统平衡位置的方法，其特征在于，调整所述初始平衡值包括以下步骤：

对所述动量轮输出的转动速度在第二窗口时间内积分，得到第二积分值；

计算所述第二积分值与预设系数的积；

计算所述积与所述初始平衡值的和，定义所述和作为调整后的初始平衡值。

5.根据权利要求3或4所述的用于标定机械系统平衡位置的方法，其特征在于，

所述对所述转动速度在第一窗口时间内积分，得到第一积分值，包括：

在所述第一窗口时间内采样所述转动速度，得到若干个第一采样值；

计算所述若干个第一采样值的和，得到第一积分值；

或者，所述对所述动量轮输出的转动速度在第二窗口时间内积分，得到第二积分值，包括：

在所述第二窗口时间内采样所述转动速度，得到若干个第二采样值；

计算所述若干个第二采样值的和，得到第二积分值。

6.根据权利要求1所述的用于标定机械系统平衡位置的方法，其特征在于，当确定所述当前测量值不在预设的初始平衡值的正常误差范围内时，将所述初始平衡值与所述当前测量值求差，以改变所述动量轮输出的转动速度，返回所述获取所述夹角测量装置当前时刻的当前测量值的步骤得到新的测量值。

7.根据权利要求1-4或6任意一项所述的用于标定机械系统平衡位置的方法，其特征在于，所述机械设备为单自由度机器人，则所述机械系统包括所述单自由度机器人、所述夹角测量装置和所述动量轮，所述动量轮安装在所述单自由度机器人上；

或者，所述机械设备为单自由度平衡车，则所述机械系统包括所述单自由度平衡车、所述夹角测量装置和所述动量轮，所述夹角测量装置和所述动量轮安装在所述单自由度平衡车上。

8.一种用于标定机械系统平衡位置的方法，所述机械系统包括机械设备、夹角测量装置、动量轮和处理器，所述夹角测量装置和所述动量轮安装在所述机械设备上，其特征在于，所述处理器执行以下方法步骤：

获取夹角测量装置当前时刻的当前测量值；

当确定所述当前测量值在预设的初始平衡值的正常误差范围内且动量轮存在输出的转动速度时，基于所述转动速度调整所述初始平衡值；

将所述调整后的初始平衡值与所述当前测量值求差，以改变所述动量轮输出的转动速度，返回所述获取所述夹角测量装置当前时刻的当前测量值的步骤得到新的测量值；

当确定所述新的测量值在调整后的初始平衡值的正常误差范围内且所述动量轮处于静止状态时，标定所述调整后的初始平衡值为所述机械系统绝对平衡时对应的平衡值。

9.根据权利要求8所述的用于标定机械系统平衡位置的方法，其特征在于，所述机械系统还包括编码器，所述编码器安装在所述动量轮上，所述编码器用于测量所述动量轮的转动速度，则所述动量轮存在输出的转动速度包括：

获取所述编码器读取的所述动量轮的转动速度；

对所述转动速度在第一窗口时间内积分，得到第一积分值；

当所述第一积分值不在预设范围内时，则确定所述动量轮存在输出的转动速度。

10.一种用于标定机械系统平衡位置的装置，其特征在于，所述机械系统包括机械设备、夹角测量装置和动量轮，所述夹角测量装置和所述动量轮安装在所述机械设备上，所述装置包括：

获取模块，用于获取夹角测量装置当前时刻的当前测量值；

调整模块，用于当确定所述当前测量值在预设的初始平衡值的正常误差范围内且动量轮存在输出的转动速度时，基于所述转动速度调整所述初始平衡值；

求差模块，用于将所述调整后的初始平衡值与所述当前测量值求差，以改变所述动量轮输出的转动速度，返回所述获取所述夹角测量装置当前时刻的当前测量值的步骤得到新的测量值；

第一标定模块，用于当确定所述新的测量值在调整后的初始平衡值的正常误差范围内且所述动量轮处于静止状态时，标定所述调整后的初始平衡值为所述机械系统绝对平衡时对应的平衡值。

11.根据权利要求10所述的用于标定机械系统平衡位置的装置，其特征在于，所述机械系统还包括编码器，所述编码器安装在所述动量轮上，所述编码器用于测量所述动量轮的转动速度，则所述调整模块还用于：

获取所述编码器读取的所述动量轮的转动速度；

对所述转动速度在第一窗口时间内积分，得到第一积分值；

当所述第一积分值不在预设范围内时，则确定所述动量轮存在输出的转动速度。

12.一种用于标定机械系统平衡位置的装置，其特征在于，所述机械系统包括机械设备、夹角测量装置、动量轮设备，所述夹角测量装置和动量轮设备均安装在所述机械设备上，所述夹角测量装置用于感知所述机械系统的重力方向，所述动量轮设备包括处理器和动量轮，所述装置设置于所述处理器，其中，所述装置包括：

获取模块，用于获取夹角测量装置当前时刻的当前测量值；

调整模块，用于当确定所述当前测量值在预设的初始平衡值的正常误差范围内且动量轮存在输出的转动速度时，基于所述转动速度调整所述初始平衡值；

求差模块，用于将所述调整后的初始平衡值与所述当前测量值求差，以改变所述动量轮输出的转动速度，返回所述获取所述夹角测量装置当前时刻的当前测量值的步骤得到新的测量值；

第一标定模块，用于当确定所述新的测量值在调整后的初始平衡值的正常误差范围内且所述动量轮处于静止状态时，标定所述调整后的初始平衡值为所述机械系统绝对平衡时对应的平衡值。

13.根据权利要求12所述的用于标定机械系统平衡位置的装置，其特征在于，所述机械系统还包括编码器，所述编码器安装在所述动量轮上，所述编码器用于测量所述动量轮的转动速度，则所述调整模块还用于：

获取所述编码器读取的所述动量轮的转动速度；

对所述转动速度在第一窗口时间内积分，得到第一积分值；

当所述第一积分值不在预设范围内时，则确定所述动量轮存在输出的转动速度。

14.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，所述计算机程序用于：

所述计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1-9任一所述的方法。

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