CN113157009B - 一种智能机器人底盘电机转速控制方法 - Google Patents
一种智能机器人底盘电机转速控制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113157009B CN113157009B CN202110394788.9A CN202110394788A CN113157009B CN 113157009 B CN113157009 B CN 113157009B CN 202110394788 A CN202110394788 A CN 202110394788A CN 113157009 B CN113157009 B CN 113157009B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- robot
- speed
- acceleration
- accelerometer
- intelligent robot
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims abstract description 41
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 3
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 claims 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 239000010426 asphalt Substances 0.000 description 1
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D13/00—Control of linear speed; Control of angular speed; Control of acceleration or deceleration, e.g. of a prime mover
- G05D13/62—Control of linear speed; Control of angular speed; Control of acceleration or deceleration, e.g. of a prime mover characterised by the use of electric means, e.g. use of a tachometric dynamo, use of a transducer converting an electric value into a displacement
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/72—Electric energy management in electromobility
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Manipulator (AREA)
Abstract
本发明公开了一种智能机器人底盘电机转速控制方法，该智能机器人底盘电机转速控制方法包括如下步骤：S1、将控制盒安装到智能机器人载体上，并且将电路并联到机器人控制电路内；S2、设定控制盒内部的加速度计和陀螺仪初始参数；S3、设定传感器的采样周期，根据采样周期读取加速度计和陀螺仪的测量值；S4、陀螺仪实时获取机器人的本体倾斜角度，并根据倾斜角度机器人的本体姿势状态，并发送至主控电路中；S5、加速度计获取机器人的本体的加速度变化值，并发送至主控电路中；S6、主控电路根据读取的姿态倾斜角度和加速度变化值，确定补偿控制信号，发送至电机中；S7、对速度进行控制，适应性高，利于推广使用，方便调节控制。
Description
技术领域
本发明涉及机器人电机控制技术领域，尤其涉及一种智能机器人底盘电机转速控制方法。
背景技术
在现在的社会生活中，智能机器人的使用越来越普遍，而为了保证机器人行动的安全稳定性，需要对机器人的底盘电机进行转速控制，而现在的方式多是通过霍尔和类似方案采集电机速度，然后再通过之前预设的速度值使用PID算法来更改PWM的占空比来调控电机电源的方案。
但是单一的通过采集速度来判断和控制转速，时效性较差，不能够精确控制来保证运行的平稳性，而且当机器人在不同道路上行驶时，其本体状态也会发生倾斜变化，会急剧影响速度变化量，因此不容易进行调节控制，有待提出一种方法，引入加速度计和陀螺仪器，加入对机器人行驶状态和姿态的感应辅助已有的电机控制系统，来达到更快实现的合适电机电源输入以达到对当前电机转速的控制。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种智能机器人底盘电机转速控制方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种智能机器人底盘电机转速控制方法，该智能机器人底盘电机转速控制方法包括如下：
S1、将控制盒安装到智能机器人载体上，并且将电路并联到机器人控制电路内；
S2、设定控制盒内部的加速度计和陀螺仪初始参数，使得加速度计x、y轴平面与机器人载体的平面相互平行；
S3、设定传感器的采样周期，根据采样周期读取加速度计和陀螺仪的测量值；
S4、陀螺仪实时获取机器人的本体倾斜角度，并根据倾斜角度机器人的本体姿势状态，并发送至主控电路中；
S5、加速度计获取机器人的本体的加速度变化值，并发送至主控电路中；
S6、主控电路根据读取的姿态倾斜角度和加速度变化值，确定补偿控制信号，发送至电机中；
S7、电机根据控制补偿信号输出相应的动力，对速度进行控制；
所述S4和S5还包括对速度变化方形和倾斜角度方向进行判定，具体包括如下：
P1、通过加速度计读取加速度变化量和角度方向α，并且分解成x方向和y方向的分量为ax和ay；
P2、根据三角关系计算角度方向，记作：
P3、根据计算关系，计算出角度变化值，记作：
P4、将α和θ的值进行对比分析，进而进行判断；
P5、若二者数值方向相一致，则判断为机器人本体角度倾斜导致的速度变化，可以平稳移动，若二者不一致，则判断为无相关，无法平稳移动；
所述S6中确定补偿控制信号包括如下：
Q1、若加速度变化方向和行进方向不一致，即为减速状态，则进行动力增强，提升加速度；
Q2、根据V＝a×t进行计算，根据设定的速度最大阈值，计算最大加速时长，进行动力增强输出；
Q3、若加速度变化方向和行进方向一致，即为加速状态，则进行动力减弱；
Q4、若判断机器人本体倾斜状态不稳定，则在设定的速度最小阈值下进行移动。
优选的，所述S1的控制盒包括加速度计、陀螺仪、主控电路和电源
优选的，所述S3中按照采用周期采集数据时，分为节点数据和全局平均数据。
优选的，所述S3的采集周期为时间节点和距离节点，时间节点分别设定为0.5秒、1秒和1.5秒，距离节点设定为0.2米、0.5米和0.8米。
优选的，所述S6的补偿控制信号为动力输出增强和减弱信号，其中还包括速度阈值的设定。
优选的，所述S7还包括对打滑状态进行判定，若加速持续增大超过预设最大时，则判断为打滑状态。
本发明提供的一种智能机器人底盘电机转速控制方法，通过引入加速度计和陀螺仪器，加入对机器人行驶状态和姿态的感应辅助已有的电机控制系统，可以通过周期采样的形式来读取加速度变化值和姿态倾斜角度，进而进行对比判断，有效提高路况和机器人状态识别效率和稳定性，进而精确控制动力输出来调节转速，保证机器人运行的安全平稳性，同时根据不同的运行状态采用不同的控制方式，适应性高，利于推广使用，方便调节控制。
附图说明
图1为本发明的控制盒原理框图；
图2为本发明的调节流程框图。
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，以下结合具体实施例，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。
一种智能机器人底盘电机转速控制方法，该智能机器人底盘电机转速控制方法包括如下：
S1、将控制盒安装到智能机器人载体上，并且将电路并联到机器人控制电路内；
S2、设定控制盒内部的加速度计和陀螺仪初始参数，使得加速度计x、y轴平面与机器人载体的平面相互平行；
S3、设定传感器的采样周期，根据采样周期读取加速度计和陀螺仪的测量值；
S4、陀螺仪实时获取机器人的本体倾斜角度，并根据倾斜角度机器人的本体姿势状态，并发送至主控电路中；
S5、加速度计获取机器人的本体的加速度变化值，并发送至主控电路中；
S6、主控电路根据读取的姿态倾斜角度和加速度变化值，确定补偿控制信号，发送至电机中；
S7、电机根据控制补偿信号输出相应的动力，对速度进行控制。
作为优选的，所述S1的控制盒包括加速度计、陀螺仪、主控电路和电源
作为优选的，所述S4和S5还包括对速度变化方形和倾斜角度方向进行判定，具体包括如下：
P1、通过加速度计读取加速度变化量和角度方向α，并且分解成x方向和y方向的分量为ax和ay；
P2、根据三角关系计算角度方向，记作：
P3、根据计算关系，计算出角度变化值，记作：
P4、将α和θ的值进行对比分析，进而进行判断；
P5、若二者数值方向相一致，则判断为机器人本体角度倾斜导致的速度变化，可以平稳移动，若二者不一致，则判断为无相关，无法平稳移动。
作为优选的，所述S3中按照采用周期采集数据时，分为节点数据和全局平均数据。
作为优选的，所述S3的采集周期为时间节点和距离节点，时间节点分别设定为0.5秒、1秒和1.5秒，距离节点设定为0.2米、0.5米和0.8米。
作为优选的，所述S6的补偿控制信号为动力输出增强和减弱信号，其中还包括速度阈值的设定。
作为优选的，所述S6中确定补偿控制信号包括如下：
Q1、若加速度变化方向和行进方向不一致，即为减速状态，则进行动力增强，提升加速度；
Q2、根据V＝a×t进行计算，根据设定的速度最大阈值，计算最大加速时长，进行动力增强输出；
Q3、若加速度变化方向和行进方向一致，即为加速状态，则进行动力减弱；
Q4、若判断机器人本体倾斜状态不稳定，则在设定的速度最小阈值下进行移动。
作为优选的，所述S7还包括对打滑状态进行判定，若加速持续增大超过预设最大时，则判断为打滑状态。
本发明提供的一种智能机器人底盘电机转速控制方法，通过引入加速度计和陀螺仪器，加入对机器人行驶状态和姿态的感应辅助已有的电机控制系统，可以通过周期采样的形式来读取加速度变化值和姿态倾斜角度，进而进行对比判断，有效提高路况和机器人状态识别效率和稳定性，进而精确控制动力输出来调节转速，保证机器人运行的安全平稳性，同时根据不同的运行状态采用不同的控制方式，适应性高，利于推广使用，方便调节控制。
实施例1
当机器人在平整且水平、无障碍物的柏油路面上行驶，从陀螺仪和加速度计中可以了解到机器人运行状态平稳，那么我们就可以让机器人按照预设任务实时发出的电机转速控制方案正常进行行驶。
实施例2
同样是在水平地面上，但地面上存在积水区，导致了轮胎打滑，机器人无法进行移动，这时按照任务发出的电机转速方案显然是不可行的，甚至会导致行驶路线偏移或侧翻。在这种状态下，我们可以及时在加速度计上检测出与行驶方向相反或侧偏时发现与软件预估不符的左边或右边的加速度值。通过该数据，可以感知机器人移动状态异常。这时可立即降低移动速度，缓慢移动出水区，保证机器人行驶安全。若地面上是油污慢速都无法前进这一情况也可以，通过先让机器人停止，然后移动，检测是否出现正向的加速度，若没有，可以让机器人保持停止状态，并通知人工处理。
实施例3
若机器人侧方向即将驶入一片倾斜路面，这时持续的高速是不安全的，通过陀螺仪检测出车体的倾斜，加上加速度计检测到垂直方向上的加速度，可以迅速判断机器人的行驶状态进行减速。
Claims (5)
1.一种智能机器人底盘电机转速控制方法，其特征在于：该智能机器人底盘电机转速控制方法包括如下：
S1、将控制盒安装到智能机器人载体上，并且将电路并联到机器人控制电路内；
S2、设定控制盒内部的加速度计和陀螺仪初始参数，使得加速度计x、y轴平面与机器人载体的平面相互平行；
S3、设定传感器的采样周期，根据采样周期读取加速度计和陀螺仪的测量值；
S4、陀螺仪实时获取机器人的本体倾斜角度，并根据倾斜角度确定机器人的本体姿态，并发送至主控电路中；
S5、加速度计获取机器人的本体的加速度变化值，并发送至主控电路中；
S6、主控电路根据读取的倾斜角度和加速度变化值，确定补偿控制信号，发送至电机中；
S7、电机根据补偿控制信号输出相应的动力，对速度进行控制；
所述S4和S5还包括对速度变化方向和倾斜角度方向进行判定，具体包括如下：
P1、通过加速度计读取加速度变化量和角度方向α，并且分解成x方向和y方向的分量为ax和ay；
P2、根据三角关系计算角度方向，记作：
P3、根据计算关系，计算出角度变化值，记作：
P4、将α和θ的值进行对比分析，进而进行判断；
P5、若二者数值方向相一致，则判断为机器人本体角度倾斜导致的速度变化，可以平稳移动，若二者不一致，则判断为无相关，无法平稳移动；
所述S6的补偿控制信号为动力输出增强和减弱信号，其中还包括速度阈值的设定；
所述S6中确定补偿控制信号包括如下：
Q1、若加速度变化方向和行进方向不一致，即为减速状态，则进行动力增强，提升加速度；
Q2、根据V＝a×t进行计算，根据设定的速度最大阈值，计算最大加速时长，进行动力增强输出；
Q3、若加速度变化方向和行进方向一致，即为加速状态，则进行动力减弱；
Q4、若判断机器人本体倾斜状态不稳定，则在设定的速度最小阈值下进行移动。
2.根据所述权利要求1的一种智能机器人底盘电机转速控制方法，其特征在于：所述S1的控制盒包括加速度计、陀螺仪、主控电路和电源。
3.根据所述权利要求1的一种智能机器人底盘电机转速控制方法，其特征在于：所述S3中按照采样周期采集数据时，分为节点数据和全局平均数据。
4.根据所述权利要求1的一种智能机器人底盘电机转速控制方法，其特征在于：所述S3的采样周期为时间节点和距离节点，时间节点分别设定为0.5秒、1秒和1.5秒，距离节点设定为0.2米、0.5米和0.8米。
5.根据所述权利要求1的一种智能机器人底盘电机转速控制方法，其特征在于：所述S7还包括对打滑状态进行判定，若加速度持续增大超过预设最大时，则判断为打滑状态。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110394788.9A CN113157009B (zh) | 2021-04-13 | 2021-04-13 | 一种智能机器人底盘电机转速控制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110394788.9A CN113157009B (zh) | 2021-04-13 | 2021-04-13 | 一种智能机器人底盘电机转速控制方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113157009A CN113157009A (zh) | 2021-07-23 |
| CN113157009B true CN113157009B (zh) | 2022-09-02 |
Family
ID=76890141
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110394788.9A Expired - Fee Related CN113157009B (zh) | 2021-04-13 | 2021-04-13 | 一种智能机器人底盘电机转速控制方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113157009B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115431272A (zh) * | 2022-09-23 | 2022-12-06 | 上海合时智能科技有限公司 | 机器人的控制系统、控制方法、控制装置和机器人 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103092200B (zh) * | 2011-11-08 | 2015-11-18 | 上海新世纪机器人有限公司 | 方向控制装置及利用该装置进行方向控制的方法 |
| US9308985B2 (en) * | 2014-04-11 | 2016-04-12 | Sikorsky Aircraft Corporation | Deceleration to hover modulation |
| JP2018000845A (ja) * | 2016-07-08 | 2018-01-11 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | ロボット |
| CN107233730A (zh) * | 2016-08-31 | 2017-10-10 | 浙江玛拉蒂智能家具科技有限公司 | 基于姿态识别控制游戏的智能座椅、智能交互系统及方法 |
| EP3564109B1 (en) * | 2016-12-28 | 2023-01-25 | Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha | Electric assist system and electric assist vehicle |
| FR3075994B1 (fr) * | 2017-12-21 | 2023-11-24 | Airbus Operations Sas | Procede d'aide au pilotage d'un aeronef, permettant d'assurer la disponibilite d'un pilote automatique ou d'un regulateur de la poussee |
| CN109099898A (zh) * | 2018-08-17 | 2018-12-28 | 北京理工大学 | 一种基于自稳定平台的移动服务系统 |
| CN109240305B (zh) * | 2018-10-19 | 2022-02-22 | 广州大学华软软件学院 | 基于互补滤波的两轮机器人运动控制系统及方法 |
| CN109595072A (zh) * | 2018-11-12 | 2019-04-09 | 北京特种机械研究所 | 一种底盘取力发电装置 |
| CN110722584A (zh) * | 2019-11-13 | 2020-01-24 | 徐州普瑞赛思物联网科技有限公司 | 一种智能机器人的防撞防跌装置 |
-
2021
- 2021-04-13 CN CN202110394788.9A patent/CN113157009B/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113157009A (zh) | 2021-07-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108725585B (zh) | 车辆自主泊车的轨迹跟踪控制方法及装置 | |
| JP7320074B2 (ja) | 車両制御装置、車両制御方法、及び車両制御システム | |
| KR101216804B1 (ko) | 이동 로봇 및 그 주행 안정화 방법 | |
| CN109279543A (zh) | 一种叉车式agv磁导轨跟踪控制系统及方法 | |
| CN104691609A (zh) | 用于转向角度命令到扭矩命令转换的算法 | |
| CN113157009B (zh) | 一种智能机器人底盘电机转速控制方法 | |
| US11186287B2 (en) | Cant estimating method, cant estimating apparatus, and non-transitory computer-readable storage medium storing program | |
| CN111806433A (zh) | 一种自动驾驶车辆避障方法、装置及设备 | |
| CN109683614A (zh) | 用于无人矿用车辆的车辆路径控制方法及装置 | |
| CN113501001A (zh) | 一种无人驾驶车辆变道行驶控制方法、系统及终端 | |
| CN113291323B (zh) | 一种菱形车辆自动驾驶路径跟踪控制方法、系统及车辆 | |
| JPWO2015015939A1 (ja) | 車両位置姿勢角推定装置及び車両位置姿勢角推定方法 | |
| WO2022093847A1 (en) | Systems and methods for vehicle control using terrain-based localization | |
| CN108995708B (zh) | 一种车辆自动转弯控制方法和装置 | |
| CN106886217A (zh) | 自主导航控制方法和装置 | |
| CN111746537A (zh) | 基于路面平整度的自适应巡航车速控制系统、方法及车辆 | |
| CN113525346B (zh) | 车辆控制系统以及车辆控制方法 | |
| JP2018120526A (ja) | 走行制御装置、走行装置、走行制御方法及び走行制御プログラム | |
| US11059480B2 (en) | Collision avoidance system with elevation compensation | |
| CN112269388A (zh) | 无人驾驶扫地车自动导航控制方法、装置及存储介质 | |
| JP2015221636A (ja) | 車線維持支援装置 | |
| CN114721375B (zh) | 一种农机单天线导航路径跟踪方法 | |
| KR101930163B1 (ko) | 차로 유지 제어 장치 및 방법 | |
| CN114291071B (zh) | 一种车辆稳定性控制主动介入时机的判定方法、系统、可读存储介质及车辆 | |
| JP3843759B2 (ja) | 自動操舵装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20220902 |