基于红外姿态检测的两轮直立式自平衡机器人及控制方法

摘要

本发明是一种基于红外姿态检测的两轮直立式自平衡机器人控制方法，属于机器人控制领域。本机器人主要包括两个彼此相互独立的轮子、两个直流电机、两个红外反射式传感器和机器人的主体骨架。同时，本机器人还包括信息处理系统，以及电源供电系统。本发明的方法是通过设置与机器人上部的红外传感器检测其与地面的距离，从而得出姿态信号，并根据得出的姿态信号进行信息处理，从而产生电机控制信号驱动电机，使机器人保持平衡。该方法简单易行，能够准确的掌握机器人的姿态信息，同时受环境影响较小，不容易产生零点漂移，并且成本低廉。

主权项

一种基于红外姿态检测的两轮直立式自平衡机器人控制方法，其特征在于，该机器人包括主体支架(2)、固定在主体支架(2)下端的电机支架(3)、固定在电机支架上的两个电机(5)、连接在两个电机(5)上的轮子(1)、主控制电路、固定在主体支架(2)上端的红外传感器支架(4)和两个红外传感器(6)，两个红外传感器(6)分别固定在红外传感器支架(4)的左右两端，采集与地面之间的距离，两个红外传感器的输出端分别与主控制电路的输入端相连，主控制电路的输出端与电机(5)相连；对该机器人的控制方法包括以下步骤：1)左右两个红外传感器分别检测与地面之间的距离，并将该距离以电压信号的形式传送给主控制电路；设L1为左侧红外传感器检测到的与地面之间的距离，设L2为右侧红外传感器检测到的与地面之间的距离，L0为机器人处于平衡位置时红外传感器检测到的与地面之间的距离；2)主控制电路通过接收到的距离L1、L2判断机器人的姿态信息，具体为：当L1＞L0且L2＜L0时，判断机器人为向右发生倾斜；当L1＜L0且L2＞L0时，判断机器人为向左发生倾斜；3)根据步骤2)得到的机器人姿态信息，主控制电路通过增量PID控制算法，得出一组PWM波控制信号来控制电机(5)，驱动电机(5)进行转动，使机器人重新达到平衡；具体为：当机器人向右倾斜时，电机(5)向右转动，通过车轮带动机器人向右移动，产生一段位移后，使机器人重新达到平衡；当机器人向左倾斜时，电机(5)向左转动，通过车轮带动机器人向左移动，产生一段位移后，使机器人重新达到平衡。