CN113671970A - 一种移动机器人的控制方法及控制器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种移动机器人的控制方法及控制器，该方法包括：获取遥杆的位置信息；遥杆的位置信息用于确定移动机器人的运动方向；分别获取第一电机的第一电角度和第二电机的第二电角度；根据遥杆的位置信息和第一电角度，对第一电机的第一控制信号进行调制，得到调制后的第一控制信号；根据遥杆的位置信息和第二电角度，对第二电机的第二控制信号进行调制，得到调制后的第二控制信号；将调制后的第一控制信号输入第一电机，将调制后的第二控制信号输入第二电机，使第一电机根据调制后的第一控制信号转动，第二电机根据调制后的第二控制信号转动，驱动移动机器人运动。该方法可实现一体化控制。

Description

一种移动机器人的控制方法及控制器
技术领域
本发明涉及移动机器人技术领域，尤其涉及一种移动机器人的控制方法及控制器。
背景技术
目前移动机器人发展迅速，广泛应用各行各业。比如，移动机器人可以应用于生产业、建筑业，或者高空作业等。
但是目前的移动机器人在控制方面存在一些缺陷。比如，采用的控制器成本高；而且，这些控制器通常只是一个能控制电机转动的命令接收装置，需要再增加用户控制的人机界面部分，还需要做好调试转向平滑体验等很多工作后才可以投入应用，集成性差。
发明内容
本发明提供一种移动机器人的控制方法及控制器，用以解决现有技术中移动机器人成本高和集成性差等缺点的缺陷，可以保证对移动机器人的一体化控制。
第一方面，本发明提供了一种移动机器人的控制方法，应用于控制器，包括：获取遥杆的位置信息；所述遥杆的位置信息用于确定所述移动机器人的运动方向；分别获取第一电机的第一电角度和第二电机的第二电角度；根据所述遥杆的位置信息和所述第一电角度，对所述第一电机的第一控制信号进行调制，得到调制后的第一控制信号；根据所述遥杆的位置信息和所述第二电角度，对所述第二电机的第二控制信号进行调制，得到调制后的第二控制信号；将所述调制后的第一控制信号输入所述第一电机，将所述调制后的第二控制信号输入所述第二电机，使所述第一电机根据所述调制后的第一控制信号转动，所述第二电机根据所述调制后的第二控制信号转动，驱动所述移动机器人运动。
根据本发明提供的移动机器人的控制方法，所述据所述遥杆的位置信息和所述第一电角度，对所述第一电机的第一控制信号进行调制，得到调制后的第一控制信号；根据所述遥杆的位置信息和所述第二电角度，对所述第二电机的第二控制信号进行调制，得到调制后的第二控制信号，包括：根据所述遥杆的位置信息，确定所述第一电机的第一目标速度和所述第二电机的第二目标速度；根据所述第一电机的第一极对数和第一霍尔信号的间隔时间，确定所述第一电机的第一当前速度；根据所述第二电机的第二极对数和第二霍尔信号的间隔时间，确定所述第二电机的第二当前速度；根据所述第一当前速度和所述第一电角度，对所述第一控制信号进行调制，得到所述调制后的第一控制信号；根据所述第二当前速度和所述第二电角度，对所述第二控制信号进行调制，得到调制后的所述第二控制信号；所述将所述调制后的第一控制信号输入所述第一电机，将所述调制后的第二控制信号输入所述第二电机之后，还包括：获取所述第一电机的第三当前速度和所述第二电机的第四当前速度；判断所述第三当前速度是否达到所述第一目标速度，以及所述第四当前速度是否达到所述第二目标速度；若所述第三当前速度达到所述第一目标速度，则继续将所述调制后的第一控制信号输入所述第一电机；若所述第三当前速度未达到所述第一目标速度，则获取所述第一电机的第一电角度；若所述第四当前速度达到所述第二目标速度，则继续将所述调制后的第二控制信号输入所述第二电机；若所述第四当前速度未达到所述第二目标速度，则获取所述第二电机的第二电角度。
根据本发明提供的移动机器人的控制方法，所述根据所述第一当前速度和所述第一电角度，对所述第一控制信号进行调制，得到所述调制后的第一控制信号；根据所述第二当前速度和所述第二电角度，对所述第二控制信号进行调制，得到调制后的所述第二控制信号，包括：分别生成所述第一控制信号和所述第二控制信号，并分别对所述第一控制信号和所述第二控制信号进行脉冲宽度调制，得到第一脉冲宽度调制信号和第二脉冲宽度调制信号；根据所述第一当前速度对所述第一电角度进行细分，得到第一细分电角度；根据所述第二当前速度对所述第二电角度进行细分，得到第二细分电角度；根据预先生成的正弦波表中的正弦波，分别对所述第一细分电角度区间的第一脉冲宽度调制信号和所述第二细分电角度区间的第二脉冲宽度调制信号进行调制，得到调制后的第一脉冲宽度调制信号和调制后的第二脉冲宽度调制信号；对所述调制后的第一脉冲宽度调制信号和所述调制后的第二脉冲宽度调制信号分别进行解脉冲宽度调制，得到所述调制后的第一控制信号和所述调制后的第二控制信号。
根据本发明提供的移动机器人的控制方法，所述根据所述第一当前速度对所述第一电角度进行细分，得到第一细分电角度；根据所述第二当前速度对所述第二电角度进行细分，得到第二细分电角度，包括：根据所述第一当前速度和所述第二当前速度，分别确定所述第一电机在所述第一电角度区间的第一转动时间和所述第二电机在所述第二电角度区间的第二转动时间；根据所述第一转动时间和所述第二转动时间，分别确定所述第一电机在所述第一电角度区间的第一脉冲宽度调制周期数和所述第二电机在所述第二电角度区间的第二脉冲宽度调制周期数；根据所述第一脉冲宽度调制周期数和所述第二脉冲宽度调制周期数，分别确定所述第一细分电角度和所述第二细分电角度。
根据本发明提供的移动机器人的控制方法，所述获取遥杆的位置信息，包括：获取所述遥杆所在位置的电压值；根据所述电压值确定所述遥杆的位置信息。
根据本发明提供的移动机器人的控制方法，所述所述根据所述遥杆的位置信息，确定第一电机的目标速度和第二电机目标的速度，包括：获取用户选择的速度等级；根据所述速度等级和所述遥杆的位置信息，确定所述第一目标速度和所述第二目标速度。
第二方面，本发明还提供了一种移动机器人的控制器，包括：遥杆控制模块，用于获取遥杆的位置信息；所述遥杆的位置信息用于确定所述移动机器人的运动方向；电角度估计模块，用于分别获取第一电机的第一电角度和第二电机的第二电角度；控制模块，用于根据所述遥杆的位置信息和所述第一电角度，对所述第一电机的第一控制信号进行调制，得到调制后的第一控制信号；根据所述遥杆的位置信息和所述第二电角度，对所述第二电机的第二控制信号进行调制，得到调制后的第二控制信号；功率驱动模块，用于将所述调制后的第一控制信号输入所述第一电机，将所述调制后的第二控制信号输入所述第二电机，使所述第一电机根据所述调制后的第一控制信号转动，所述第二电机根据所述调制后的第二控制信号转动，驱动所述移动机器人运动。
第三方面，本发明还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的确定机程序，所述处理器执行所述程序时实现如第一方面所述的移动机器人的控制方法的步骤。
第四方面，本发明还提供了一种非暂态确定机可读存储介质，其上存储有确定机程序，所述确定机程序被处理器执行时实现如第一方面所述的移动机器人的控制方法的步骤。
第五方面，本发明还提供了一种确定机程序产品，其上存储有可执行指令，该指令被处理器执行时使处理器实现如第一方面所述的移动机器人的控制方法的步骤。
本发明提供的一种移动机器人的控制方法及控制器，通过获取遥杆的位置信息；遥杆的位置信息用于确定移动机器人的运动方向；分别获取第一电机的第一电角度和第二电机的第二电角度；根据遥杆的位置信息和第一电角度，对第一电机的第一控制信号进行调制，得到调制后的第一控制信号；根据遥杆的位置信息和第二电角度，对第二电机的第二控制信号进行调制，得到调制后的第二控制信号；将调制后的第一控制信号输入第一电机，将调制后的第二控制信号输入第二电机，使第一电机根据调制后的第一控制信号转动，第二电机根据调制后的第二控制信号转动，驱动移动机器人运动。通过获取遥杆的位置信息对电机进行控制，可以实现控制的一体化。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将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，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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为本发明提供的一种移动机器人的控制方法实施例的流程示意图；
图2为本发明提供的一种遥杆有效区域示意图；
图3为本发明提供的一种电角度区间划分的示意图；
图4为本发明提供的一种控制信号的波形图；
图5为本发明提供的另一种移动机器人的控制方法实施例的流程示意图；
图6为本发明提供的再一种移动机器人的控制方法实施例的流程示意图；
图7为本发明提供的调制波形图；
图8为本发明提供的一种获取细分电角度方法实施例的流程示意图；
图9为本发明提供的一种确定遥杆位置信息的方法实施例的流程示意图；
图10为本发明提供的一种确定目标速度的方法实施例的流程示意图；
图11为本发明提供的一种应用场景示意图；
图12为本发明提供的一种电机功率驱动原理图；
图13为本发明提供的一种移动机器人的控制器的组成结构示意图；
图14为本发明提供的另一种移动机器人的控制器的结构组成示意图；
图15为本发明提供的一种控制器对外接口图；
图16 为本发明提供的一种电子设备的实体结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明提供的一种移动机器人的控制方法实施例的流程示意图。如图1所示，该移动机器人的控制方法包括以下步骤：
S101，获取遥杆的位置信息；遥杆的位置信息用于确定移动机器人的运动方向。
在步骤S101中，如图2所示，可以以遥杆中心为原点，移动机器人的正前方为Y轴正方向，移动机器人的正右方为X轴正方向建立二维坐标系，可以通过获取遥杆所在位置的二维坐标，确定遥杆的位置信息。在图2中，A1区域是摇杆中心无效部分，A3区域为摇杆最大阈值之外的无效部分，A2处在A3区域和，A1区域之间的部分为摇杆位置的有效部分。
遥杆的位置信息可以通过采集遥杆上特定的位置获取。根据遥杆的位置可以确定移动机器人的运动方向，比如，遥杆的X坐标为0，Y坐标是存在于A2区域的一个正数值，可以确定移动机器人向正前方运动，又比如，遥杆的Y坐标为0，X坐标是存在于A2区域的一个正数值，可以确定移动机器人向正右方运动；再比如，遥杆的Y坐标和X坐标均为存在于A2区域的正数值，可以确定移动机器人向右前方运动。
S102，分别获取第一电机的第一电角度和第二电机的第二电角度。
在步骤S102中，如图3所示，可以将霍尔的6种状态对应成一个360度的圆，将圆分为6个区间，每个区间对应一个霍尔值。每60度为一个电角度。若第一电机和第二电机的电角度划分如图3所示，那么第一电机的电角度为60度，第二电机的电角度为60度。
S103，根据遥杆的位置信息和第一电角度，对第一电机的第一控制信号进行调制，得到调制后的第一控制信号；根据遥杆的位置信息和第二电角度，对第二电机的第二控制信号进行调制，得到调制后的第二控制信号。
在步骤S103中，第一控制信号和第二控制信号可以是方波，如图4所示，利用方波控制无刷电机时，A、B、C是无刷电机的三个相线，在该控制波形图中，1，2，3，4，5，6为霍尔对应的每步。
S104，将调制后的第一控制信号输入第一电机，将调制后的第二控制信号输入第二电机，使第一电机根据调制后的第一控制信号转动，第二电机根据调制后的第二控制信号转动，驱动移动机器人运动。
在步骤S104中，第一电机和第二电机分别驱动一个主动轮，调制后的控制信号驱动对应电机，电机驱动对应主动轮，使移动机器人运动。
本发明提供的一种移动机器人的控制方法及控制器，通过获取遥杆的位置信息；遥杆的位置信息用于确定移动机器人的运动方向；分别获取第一电机的第一电角度和第二电机的第二电角度；根据遥杆的位置信息和第一电角度，对第一电机的第一控制信号进行调制，得到调制后的第一控制信号；根据遥杆的位置信息和第二电角度，对第二电机的第二控制信号进行调制，得到调制后的第二控制信号；将调制后的第一控制信号输入第一电机，将调制后的第二控制信号输入第二电机，使第一电机根据调制后的第一控制信号转动，第二电机根据调制后的第二控制信号转动，驱动移动机器人运动。通过获取遥杆的位置信息对电机进行控制，可以实现控制的一体化。
图5为本发明提供的另一种移动机器人的控制方法实施例的流程示意图。如图5所示，该移动机器人的控制方法包括以下步骤：
S501，根据遥杆的位置信息，确定第一电机的第一目标速度和第二电机的第二目标速度。
在步骤S501中，第一电机的目标速度和第二电机的目标速度可以根据公式1和公式2进行计算。
Figure 421019DEST_PATH_IMAGE001
（公式1）
Figure 552048DEST_PATH_IMAGE002
（公式2）
其中，CY和CX加减速特性参数，其与移动机器人本身的材质相关，对于同一个移动机器人，CY和CX是固定不变的。V1和V2分别代表第一电机的目标速度和第二电机的目标速度。X和Y代表遥杆所在位置的坐标值。
S502，根据第一电机的第一极对数和第一霍尔信号的间隔时间，确定第一电机的第一当前速度；根据第二电机的第二极对数和第二霍尔信号的间隔时间，确定第二电机的第二当前速度。
在步骤S502中，第一极对数和第二极对数可以根据第一电机和第二电机的属性获取，第一电机和第二电机每转过60度进行一次换相，因此，第一电机和第二电机每转过60度获取可以第一霍尔信号的间隔时间和第二霍尔信号的间隔时间。第一当前速度和第二当前速度可以通过公式3和公式4进行计算。
Figure 115885DEST_PATH_IMAGE003
（公式3）
Figure 830900DEST_PATH_IMAGE004
（公式4）
其中，n1和n2分别代表第一当前速度和第二当前速度，N1和N2分别代表第一极对数和第二级对数，T1和T2分别代表第一霍尔信号的间隔时间和第二霍尔信号的间隔时间。
S503，根据第一当前速度和第一电角度，对第一控制信号进行调制，得到调制后的第一控制信号；根据第二当前速度和第二电角度，对第二控制信号进行调制，得到调制后的第二控制信号。
在一些可选的实施例中，将调制后的第一控制信号输入第一电机，将调制后的第二控制信号输入第二电机之后，还包括：获取第一电机的第三当前速度和第二电机的第四当前速度；判断第三当前速度是否达到第一目标速度，以及第四当前速度是否达到第二目标速度；若第三当前速度达到第一目标速度，则继续将调制后的第一控制信号输入第一电机；若第三当前速度未达到第一目标速度，则获取第一电机的第一电角度；若第四当前速度达到第二目标速度，则继续将调制后的第二控制信号输入第二电机；若第四当前速度未达到第二目标速度，则获取第二电机的第二电角度。
其中，将对应的控制信号输入对应的电机，驱动对应的电机，移动机器人在电机的驱动下进行运动。采集当前时刻两个电机的当前速度，将两个电机的当前时刻的当前速度与对应当前时刻的目标速度进行比较，若此时两个电机的当前速度达到对应的目标速度，采用调制后的控制信号继续控制对应的电机；若两个电机中存在当前速度未达到对应的目标速度的电机，那么获取当前速度未达到对应的目标速度的电机的电角度，继续对相应的控制信号进行调整。
图6为本发明提供的再一种移动机器人的控制方法实施例的流程示意图。如图6所示，该移动机器人的控制方法包括以下步骤：
S601，分别生成第一控制信号和第二控制信号，并分别对第一控制信号和第二控制信号进行脉冲宽度调制，得到第一脉冲宽度调制信号和第二脉冲宽度调制信号。
在步骤S601中，第一控制信号和第二控制信号可以通过控制模块产生。脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation，简称PWM）是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的的技术。通过对一系列脉冲的宽度进行调制，等效出所需要的波形，其中，波形包含波的形状以及幅值。脉冲宽度调制对模拟信号电平进行数字编码，也就是说，脉冲宽度调制通过调节占空比的变化来调节信号和能量等的变化，占空比指在一个周期内，信号处于高电平的时间占据整个信号周期的百分比，例如方波的占空比是50%。
S602，根据第一当前速度对第一电角度进行细分，得到第一细分电角度；根据第二当前速度对第二电角度进行细分，得到第二细分电角度。
在步骤S602中，细分电角度是指对电角度进行平均分割后得到的电角度。其中，细分电角度小于电角度，每个细分电角度之和等于电角度。第一细分电角度和第二细分电角度可以相同，或者也可以不同，本发明实施例对此不作限定。
S603，根据预先生成的正弦波表中的正弦波，分别对第一细分电角度区间的第一脉冲宽度调制信号和第二细分电角度区间的第二脉冲宽度调制信号进行调制，得到调制后的第一脉冲宽度调制信号和调制后的第二脉冲宽度调制信号。
在步骤S603中，正弦波表的生成过程可以包括：将一个周期0-2π的正弦波采集3600次，放入一个表中以便后续需要时查找，生成正弦波表的计算方法如公式5所示：
Figure 528598DEST_PATH_IMAGE005
（公式5）
其中，ω代表角频率，n=0,1,2....3600。
利用正弦波表中的正弦波对脉冲宽度调制信号进行调制，调制的过程可以包括将每个细分电角度下的脉冲宽度调制信号波占空比和正弦波的给定方式进行叠加，得到理想的脉冲宽度调制信号的占空比。
S604，对调制后的第一脉冲宽度调制信号和调制后的第二脉冲宽度调制信号分别进行解脉冲宽度调制，得到调制后的第一控制信号和调制后的第二控制信号。
在步骤S601至步骤S604中，调制的过程如图7所示，控制信号原本的波形如A行波形所示，可以看出A相原本的波形为方波；对该方波进行脉冲宽度调制，得到对应的脉冲宽度调制信号，其波形如B行波形所示；正弦波调制的脉冲宽度调制信号对应的波形如C行波形所示；对调制后脉冲宽度调制信号进行解脉冲宽度调制，得到的调制后的控制波形如D行波形所示。
图8为本发明提供的一种获取细分电角度方法实施例的流程示意图，如图8所示，该获取细分电角度方法包括以下步骤：
S801，根据第一当前速度和第二当前速度，分别确定第一电机在第一电角度区间的第一转动时间和第二电机在第二电角度区间的第二转动时间。
在步骤S801中，可以根据第一电机在第一电角度区间转过的距离和第一目标速度，得到第一转动时间；同理，可以得到第二转动时间。
S802，根据第一转动时间和第二转动时间，分别确定第一电机在第一电角度区间的第一脉冲宽度调制周期数和第二电机在第二电角度区间的第二脉冲宽度调制周期数。
在步骤S802中，第一脉冲宽度调制周期数和第二脉冲宽度调制周期数可以通过公式6和公式7计算得到：
Figure 747089DEST_PATH_IMAGE006
（公式6）
Figure 747406DEST_PATH_IMAGE007
（公式7）
其中，NPWM1和NPWM2分别代表第一脉冲宽度调制周期数和第二脉冲宽度调制周期数；fPWM1和fPWM2分别代表第一脉冲宽度调制信号和第二脉冲宽度调制信号的频率。在本发明提供的实施例中，第一脉冲宽度调制信号和第二宽度调制信号的频率为20KHz。t1和t2 分别代表第一转动时间和第二转动时间。
S803，根据第一脉冲宽度调制周期数和第二脉冲宽度调制周期数，分别确定第一细分电角度和第二细分电角度。
在步骤S803中，第一细分电角度和第二细分电角度可以通过公式8和公式9计算得到：
Figure 182674DEST_PATH_IMAGE008
（公式8）
Figure 684062DEST_PATH_IMAGE009
（公式9）
其中，A1和A2分别代表第一细分电角度和第二细分电角度。
图9为本发明提供的一种确定遥杆位置信息的方法实施例的流程示意图，如图9所示，该确定遥杆位置信息的方法包括以下步骤：
S901，获取遥杆所在位置的电压值。
S902，根据电压值确定遥杆的位置信息。
在步骤S901和S902中，摇杆的物理接线包括5V电源接线、接地线、X电压接线和Y电压接线。当摇杆被推到不同位置值时，其X，Y方向的电压会不同。由此可以根据采集的电压值确定遥杆的位置信息。可以使用A/D转换器进行摇杆实时位置采集。
由于X，Y方向电压阈值为5V，控制单元内部的A/D转换器采集的电压阈值为3.3V，需要采用运算放大器对电压值就行整理。可以设计一个线性转换电路的将0-5V的电压转为0-3.3V的电压，电路的转换倍数可以为k=5V/3.3V=0.66，线性变化函数可以为：Vo=k*Vi，其中，Vo为变换后的电压，Vi为变换前的电压。
采集到遥杆的电压信息后，还需利用控制单元内部对采集到的电压进行还原，计算公式如下：
Figure 163585DEST_PATH_IMAGE010
（公式10）
Figure 459437DEST_PATH_IMAGE011
（公式11）
其中，UX和UY分别代表还原后的X和Y方向的电压值，QX和QY分别为ADC采集的数值，范围在0-4096，Vref为ADC参考电压，此处为3.3V，4096为12位ADC的最大采样值，k为采集摇杆数据时电压线性变化值。
电压采集使用中位平均值滤波方式，连续采集N组数据，分别对UX和UY进行排序处理，排序后去掉n个最大值，去掉n个最小值，对于中间N-2n个数据计算平均值，得出最终用于计算的UX和UY。
图10为本发明提供的一种确定目标速度的方法实施例的流程示意图，如图10所示，该确定目标速度的方法包括以下步骤：
S1001，获取用户选择的速度等级。
S1002，根据速度等级和遥杆的位置信息，确定第一目标速度和第二目标速度。
在步骤S1001 和步骤S1002中，可以设置移动机器人的速度等级。其中，速度等级的级数可以为3级、或者可以为5级，本发明实施例对速度等级的级数不作限定。速度等级的级数与公式1和公式2中CY和CX的取值有关，速度等级确定后，CY和CX的取值也随之确定，可以根据公式1和公式2计算第一目标速度和第二目标速度。
在一些可选的实施例中，获取第一电机的霍尔信号的间隔时间和获取第二电机的霍尔信号的间隔时间之后，还包括对获取的第一电机的霍尔信号的间隔时间和获取第二电机的霍尔信号的间隔时间进行滑动滤波处理。
其中，进行滑动滤波处理的过程可以包括：对于采集到的每个霍尔信号的间隔时间，使用一个先进先出的FIFO数组进行保存，该FIFO数组可以保存10个采集的数据，当采集到第11个数据时，将第1个数据移动到第2个数据所在位置，第2个数据移动到第3个数据所在位置，依此类推，直到将第9个数据移动到第10个数据所在位置为止。然后将第11个数据存放在第1个数据的原存放位置，后续依次对采集到的数据进行滑动处理，再求取该FIFO数组里面的数据的平均值。
在一些可选的实施例中，根据遥杆的位置信息和第一电机的电角度，对第一电机的控制信号进行调制，得到调制后的第一电机的控制信号；根据遥杆的位置信息和第二电机的电角度，对第二电机的控制信号进行调制，得到调制后的第二电机的控制信号之后，还可以包括：根据第一电机的当前速度和第一电机的目标速度对第一电机进行闭环控制；根据第二电机的当前速度和第二电机的目标速度对第二电机进行闭环控制。
其中，可以采用增量式PID进行控制，即计算出第一电机和第二电机的速度补偿值实现对第一电机和第二电机的PID控制。计算公式分别如公式12和公式13所示：
Figure 883465DEST_PATH_IMAGE012
（公式12）
Figure 424430DEST_PATH_IMAGE013
（公式13）
其中， Kp是比例系数，Ki是积分系数，Kd是微分系数，这三个系数是根据移动机器人的运动特性调试出来的一组固定数据；△uk1第一电机的速度补偿值，e1(k)是当前时刻第一目标速度，e1(k-1)是前一时刻，第一当前速度和第一目标速度的差值，e1 (k-2)：前二时刻，第一当前速度和第一目标速度的差值；△uk2第二电机的速度补偿值，e2(k)是当前时刻第二目标速度，e2(k-1)是前一时刻，第二当前速度和第二目标速度的差值，e2 (k-2)：前二时刻，第二当前速度和第二目标速度的差值。
图11为本发明提供的一种应用场景示意图。如图11所示，控制移动机器人运动可以包括以下步骤：a、上电初始化，初始化系统参数，检测电机连线是否异常，摇杆是否在中心位置；b、使用正弦波发生器产生一组用于后续计算用的正弦波表；c、摇杆信息采集，采集并处理摇杆X，Y方向的电平；d、计算两个无刷电机的目标速度，用于根据摇杆的位置信息产生不同方向的运动，如向前，向后，向左，向右，左前，右前，左后，右后；e、计算两个无刷电机的当前速度；f、因为无刷电机三个霍尔间隔60度放置，所以两个霍尔之间的角度需要细分因为无刷电机三个霍尔间隔60度放置，所以两个霍尔之间的角度需要细分根据两个无刷电机的当前速度，计算两个无刷电机的细分电角度；g、生成控制电机的PWM波形，并且将正弦波表的信息调制到生成的PWM信号上；h、对闭环控制的PID进行计算，i运动完成，完成一个运动循环。
图12为本发明提供的一种电机功率驱动原理图。如图12所示，U、V、W分别代表电机的三相，PWM1P 与PWM1N代表一对互补的PWM信号。同理，PWM2P 与PWM2N代表一对互补的PWM信号，PWM3P 与PWM3N也代表一对互补的PWM信号。电机的每一相中，互补的PWM信号可以驱动电机。
图13为本发明提供的一种移动机器人的控制器的组成结构示意图，如图13所示，该控制器包括：
遥杆控制模块1301，用于获取遥杆的位置信息；遥杆的位置信息用于确定移动机器人的运动方向；
电角度估计模块1302，用于分别获取第一电机的第一电角度和第二电机的第二电角度；
控制模块1303，用于根据遥杆的位置信息和第一电角度，对第一电机的第一控制信号进行调制，得到调制后的第一控制信号；根据遥杆的位置信息和第二电角度，对第二电机的第二控制信号进行调制，得到调制后的第二控制信号；
功率驱动模块1304，用于将调制后的第一控制信号输入第一电机，将调制后的第二控制信号输入第二电机，使第一电机根据调制后的第一控制信号转动，第二电机根据调制后的第二控制信号转动，驱动移动机器人运动。
可选地，控制模块1303，包括：
目标速度计算单元，用于根据遥杆的位置信息，确定第一电机的第一目标速度和第二电机的第二目标速度；
当前速度计算单元，用于根据第一电机的第一极对数和第一霍尔信号的间隔时间，确定第一电机的第一当前速度；根据第二电机的第二极对数和第二霍尔信号的间隔时间，确定第二电机的第二当前速度；
控制单元，用于根据第一当前速度和第一电角度，对第一控制信号进行调制，得到调制后的第一控制信号；根据第二当前速度和第二电角度，对第二控制信号进行调制，得到调制后的第二控制信号。
可选地，该控制器，还包括：
反馈模块，用于获取第一电机的第三当前速度和第二电机的第四当前速度；判断第三当前速度是否达到第一目标速度，以及第四当前速度是否达到第二目标速度；若第三当前速度达到第一目标速度，则继续将调制后的第一控制信号输入第一电机；若第三当前速度未达到第一目标速度，则获取第一电机的第一电角度；若第四当前速度达到第二目标速度，则继续将调制后的第二控制信号输入第二电机；若第四当前速度未达到第二目标速度，则获取第二电机的第二电角度。
可选地，控制单元，包括：
第一调制子单元，用于分别生成第一控制信号和第二控制信号，并分别对第一控制信号和第二控制信号进行脉冲宽度调制，得到第一脉冲宽度调制信号和第二脉冲宽度调制信号；
细分子单元，用于根据第一当前速度对第一电角度进行细分，得到第一细分电角度；根据第二当前速度对第二电角度进行细分，得到第二细分电角度；
第二调制子单元，用于根据预先生成的正弦波表中的正弦波，分别对第一细分电角度区间的第一脉冲宽度调制信号和第二细分电角度区间的第二脉冲宽度调制信号进行调制，得到调制后的第一脉冲宽度调制信号和调制后的第二脉冲宽度调制信号；
解调制子单元，用于对调制后的第一脉冲宽度调制信号和调制后的第二脉冲宽度调制信号分别进行解脉冲宽度调制，得到调制后的第一控制信号和调制后的第二控制信号。
可选地，细分子单元，包括：
第一处理子单元，用于根据第一当前速度和第二当前速度，分别确定第一电机在第一电角度区间的第一转动时间和第二电机在第二电角度区间的第二转动时间；
第二处理子单元，用于根据第一转动时间和第二转动时间，分别确定第一电机在第一电角度区间的第一脉冲宽度调制周期数和第二电机在第二电角度区间的第二脉冲宽度调制周期数；
第三处理子单元，用于根据第一脉冲宽度调制周期数和第二脉冲宽度调制周期数，分别确定第一细分电角度和第二细分电角度。
可选地，遥杆控制模块1301，包括：
采集单元，用于获取遥杆所在位置的电压值；
信号处理单元，用于根据电压值确定遥杆的位置信息。
可选地，目标速度计算单元，包括：
获取子单元，用于获取用户选择的速度等级；
计算子单元，用于根据速度等级和遥杆的位置信息，确定第一目标速度和第二目标速度。
图14为本发明提供的另一种移动机器人的控制器的结构组成示意图，如图14所示，该控制器包括：用于主控的控制模块4，用于生成正弦波表的正弦波生成模块2，一个用于用户命令接收的摇杆模块1，用于两个电机目标速度的目标速度计算模块10，一个用于计算当前速度的速度估计模块6，一个用于精确估计电机电角度的电角度估计模块5，一个用于闭环控制的PID模块9，用于双路无刷电机控制的功率驱动模块7。
控制模块4通过摇杆控制模块1收集处理用户命令，控制功率驱动模块7动作，电机启动后，速度估计模块6和电角度估计5模块会实时计算当前电机的细分电角度，其中计算当前速度和电角度时使用一个滑动滤波器3进行滤波，使当前速度和电角度估计更加准确。正弦波生成2模块会生成一组正弦波表，当无刷电机对应的相线需要输出电输时，控制模块4会跟据电角度估计模块5获取细分电角度信息，将正弦波信息调制到正常方波的PWM信号上，从而获取更平稳的控制效果。
图15为本发明提供的一种控制器对外接口图。如图15所示，控制器的对外接可以包括遥杆和按键，其中按键可以包括开关机按键、速度等级按键和鸣笛按键。用户可以在控制器的对外接口进行相关操作，控制器根据用户的操作指令，驱动无刷电机。
图16为本发明提供的一种电子设备的实体结构示意图，如图16所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)1601、通信接口(Communications Interface)1602、存储器(memory)1603和通信总线1604，其中，处理器1601，通信接口1602，存储器1603通过通信总线1604完成相互间的通信。处理器1601可以调用存储器1603中的逻辑指令，以执行移动机器人的控制方法，该方法包括：
获取遥杆的位置信息；遥杆的位置信息用于确定移动机器人的运动方向；分别获取第一电机的第一电角度和第二电机的第二电角度；根据遥杆的位置信息和第一电角度，对第一电机的第一控制信号进行调制，得到调制后的第一控制信号；根据遥杆的位置信息和第二电角度，对第二电机的第二控制信号进行调制，得到调制后的第二控制信号；将调制后的第一控制信号输入第一电机，将调制后的第二控制信号输入第二电机，使第一电机根据调制后的第一控制信号转动，第二电机根据调制后的第二控制信号转动，驱动移动机器人运动。
此外，上述的存储器1603中的逻辑指令可以通过软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个确定机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该确定机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台确定机设备（可以是个人确定机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
另一方面，本发明还提供一种确定机程序产品，确定机程序产品包括存储在非暂态确定机可读存储介质上的确定机程序，确定机程序包括程序指令，当程序指令被确定机执行时，确定机能够执行上述各方法所提供的移动机器人的控制方法，该方法包括：
获取遥杆的位置信息；遥杆的位置信息用于确定移动机器人的运动方向；分别获取第一电机的第一电角度和第二电机的第二电角度；根据遥杆的位置信息和第一电角度，对第一电机的第一控制信号进行调制，得到调制后的第一控制信号；根据遥杆的位置信息和第二电角度，对第二电机的第二控制信号进行调制，得到调制后的第二控制信号；将调制后的第一控制信号输入第一电机，将调制后的第二控制信号输入第二电机，使第一电机根据调制后的第一控制信号转动，第二电机根据调制后的第二控制信号转动，驱动移动机器人运动。
又一方面，本发明还提供一种非暂态确定机可读存储介质，其上存储有确定机程序，该确定机程序被处理器执行时实现以执行上述各方法所提供的移动机器人的控制方法，该方法包括：
获取遥杆的位置信息；遥杆的位置信息用于确定移动机器人的运动方向；分别获取第一电机的第一电角度和第二电机的第二电角度；根据遥杆的位置信息和第一电角度，对第一电机的第一控制信号进行调制，得到调制后的第一控制信号；根据遥杆的位置信息和第二电角度，对第二电机的第二控制信号进行调制，得到调制后的第二控制信号；将调制后的第一控制信号输入第一电机，将调制后的第二控制信号输入第二电机，使第一电机根据调制后的第一控制信号转动，第二电机根据调制后的第二控制信号转动，驱动移动机器人运动。
以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该确定机软件产品可以存储在确定机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台确定机设备（可以是个人确定机，服务器，或者网络设备等）执行各个实施例或者实施例的某些部分的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种移动机器人的控制方法，应用于控制器，其特征在于，包括：
获取遥杆的位置信息；所述遥杆的位置信息用于确定所述移动机器人的运动方向；
分别获取第一电机的第一电角度和第二电机的第二电角度；
根据所述遥杆的位置信息和所述第一电角度，对所述第一电机的第一控制信号进行调制，得到调制后的第一控制信号；根据所述遥杆的位置信息和所述第二电角度，对所述第二电机的第二控制信号进行调制，得到调制后的第二控制信号；
将所述调制后的第一控制信号输入所述第一电机，将所述调制后的第二控制信号输入所述第二电机，使所述第一电机根据所述调制后的第一控制信号转动，所述第二电机根据所述调制后的第二控制信号转动，驱动所述移动机器人运动。
2.根据权利要求1所述的移动机器人的控制方法，其特征在于，所述据所述遥杆的位置信息和所述第一电角度，对所述第一电机的第一控制信号进行调制，得到调制后的第一控制信号；根据所述遥杆的位置信息和所述第二电角度，对所述第二电机的第二控制信号进行调制，得到调制后的第二控制信号，包括：
根据所述遥杆的位置信息，确定所述第一电机的第一目标速度和所述第二电机的第二目标速度；
根据所述第一电机的第一极对数和第一霍尔信号的间隔时间，确定所述第一电机的第一当前速度；根据所述第二电机的第二极对数和第二霍尔信号的间隔时间，确定所述第二电机的第二当前速度；
根据所述第一当前速度和所述第一电角度，对所述第一控制信号进行调制，得到所述调制后的第一控制信号；根据所述第二当前速度和所述第二电角度，对所述第二控制信号进行调制，得到调制后的所述第二控制信号；
所述将所述调制后的第一控制信号输入所述第一电机，将所述调制后的第二控制信号输入所述第二电机之后，还包括：
获取所述第一电机的第三当前速度和所述第二电机的第四当前速度；
判断所述第三当前速度是否达到所述第一目标速度，以及所述第四当前速度是否达到所述第二目标速度；
若所述第三当前速度达到所述第一目标速度，则继续将所述调制后的第一控制信号输入所述第一电机；若所述第三当前速度未达到所述第一目标速度，则获取所述第一电机的第一电角度；
若所述第四当前速度达到所述第二目标速度，则继续将所述调制后的第二控制信号输入所述第二电机；若所述第四当前速度未达到所述第二目标速度，则获取所述第二电机的第二电角度。
3.根据权利要求2所述的移动机器人的控制方法，其特征在于，所述根据所述第一当前速度和所述第一电角度，对所述第一控制信号进行调制，得到所述调制后的第一控制信号；根据所述第二当前速度和所述第二电角度，对所述第二控制信号进行调制，得到调制后的所述第二控制信号，包括：
分别生成所述第一控制信号和所述第二控制信号，并分别对所述第一控制信号和所述第二控制信号进行脉冲宽度调制，得到第一脉冲宽度调制信号和第二脉冲宽度调制信号；
根据所述第一当前速度对所述第一电角度进行细分，得到第一细分电角度；根据所述第二当前速度对所述第二电角度进行细分，得到第二细分电角度；
根据预先生成的正弦波表中的正弦波，分别对所述第一细分电角度区间的第一脉冲宽度调制信号和所述第二细分电角度区间的第二脉冲宽度调制信号进行调制，得到调制后的第一脉冲宽度调制信号和调制后的第二脉冲宽度调制信号；
对所述调制后的第一脉冲宽度调制信号和所述调制后的第二脉冲宽度调制信号分别进行解脉冲宽度调制，得到所述调制后的第一控制信号和所述调制后的第二控制信号。
4.根据权利要求3所述的移动机器人的控制方法，其特征在于，所述根据所述第一当前速度对所述第一电角度进行细分，得到第一细分电角度；根据所述第二当前速度对所述第二电角度进行细分，得到第二细分电角度，包括：
根据所述第一当前速度和所述第二当前速度，分别确定所述第一电机在所述第一电角度区间的第一转动时间和所述第二电机在所述第二电角度区间的第二转动时间；
根据所述第一转动时间和所述第二转动时间，分别确定所述第一电机在所述第一电角度区间的第一脉冲宽度调制周期数和所述第二电机在所述第二电角度区间的第二脉冲宽度调制周期数；
根据所述第一脉冲宽度调制周期数和所述第二脉冲宽度调制周期数，分别确定所述第一细分电角度和所述第二细分电角度。
5.根据权利要求1所述的移动机器人的控制方法，其特征在于，所述获取遥杆的位置信息，包括：
获取所述遥杆所在位置的电压值；
根据所述电压值确定所述遥杆的位置信息。
6.根据权利要2所述的移动机器人的控制方法，其特征在于，所述所述根据所述遥杆的位置信息，确定第一电机的目标速度和第二电机目标的速度，包括：
获取用户选择的速度等级；
根据所述速度等级和所述遥杆的位置信息，确定所述第一目标速度和所述第二目标速度。
7.一种移动机器人的控制器，其特征在于，包括：
遥杆控制模块，用于获取遥杆的位置信息；所述遥杆的位置信息用于确定所述移动机器人的运动方向；
电角度估计模块，用于分别获取第一电机的第一电角度和第二电机的第二电角度；
控制模块，用于根据所述遥杆的位置信息和所述第一电角度，对所述第一电机的第一控制信号进行调制，得到调制后的第一控制信号；根据所述遥杆的位置信息和所述第二电角度，对所述第二电机的第二控制信号进行调制，得到调制后的第二控制信号；
功率驱动模块，用于将所述调制后的第一控制信号输入所述第一电机，将所述调制后的第二控制信号输入所述第二电机，使所述第一电机根据所述调制后的第一控制信号转动，所述第二电机根据所述调制后的第二控制信号转动，驱动所述移动机器人运动。
8.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1~6任一项所述的移动机器人的控制方法的步骤。
9.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1~6任一项所述的移动机器人的控制方法的步骤。
10.一种计算机程序产品，其上存储有可执行指令，其特征在于，该指令被处理器执行时使处理器实现如权利要求1~6任一项所述的移动机器人的控制方法的步骤。
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