一种自动控制的动态平衡双轮机器人及控制方法

摘要

本发明公开了一种自动控制的动态平衡双轮机器人及控制方法，主要包括前平衡板、后摇摆板、前惰轮、后惰轮、丝杆、丝杆固定座、丝杆电机、减速电机、连接块、传感器组、电池组和控制器。控制方法包括：首先通过环境探测传感器检测并收集周围的信息，生成当前环境下最优的移动路径；然后通过减速电机驱动前平衡板和后摇摆板往相反的方向摆动，机器人保持平衡并向前运动；当需要转弯时，控制器驱动丝杆电机向左或向右移动，使前平衡板向左或向右倾斜，减速电机配合丝杆电机驱动后摇摆板向相反方向倾斜并锁定一段时间，直到机器人完成转弯后，丝杆电机和减速电机才复位。本发明的结构简单、控制逻辑清晰，具有自动平衡、转弯效率高和移动灵活的优点。

主权项

一种自动控制的动态平衡双轮机器人，其特征在于，包括前平衡板、后摇摆板、前惰轮、后惰轮、丝杆、丝杆固定座、丝杆电机、减速电机、连接块、传感器组、电池组和控制器；所述前惰轮与前平衡板连接，可绕前平衡板转动，所述后惰轮与后摇摆板连接，可绕后摇摆板转动；所述丝杆通过丝杆固定座安装在前平衡板上，与机器人的前进方向垂直，所述丝杆电机安装在丝杆上，可沿丝杆往复移动，并通过改变前平衡板的重心来实现转弯操作；所述减速电机和电池组安装在前平衡板上，连接块安装在后摇摆板上，所述减速电机的输出轴与连接块固定，使前平衡板与后摇摆板建立连接，并在减速电机的驱动下摇摆前进；所述控制器安装在前平衡板上，分别与丝杆电机、减速电机、传感器组和电池组连接；所述传感器组包括用于监测机器人姿势的第一陀螺仪和第二陀螺仪、用于测量惰轮转向角度的第一转角传感器和第二转角传感器、以及用于测量惰轮速度的第一转速传感器和第二转速传感器；所述第一陀螺仪和第二陀螺仪分别安装在前平衡板和后摇摆板上；所述第一转角传感器和第二转角传感器分别安装在前平衡板与前惰轮的连接处和后摇摆板与后惰轮的连接处；所述第一转速传感器和第二转速传感器分别安装在前惰轮和后惰轮的转轴上；所述控制器分别与第一陀螺仪、第二陀螺仪、第一转角传感器、第二转角传感器、第一转速传感器和第二转速传感器连接，接收传感器的反馈数据。