[发明专利]柔性两轮自平衡机器人的姿态检测方法

说明书

技术领域

本发明属于机器人控制领域，特别涉及机器人姿态检测。

背景技术

通常所说的柔性机器人一般是指柔性机械臂，柔性机械臂姿态检测大多是忽略结构的弹性变形对结构刚体运动的影响，将其姿态检测转化为刚性测量。它并不是真正的柔性机器人。

虽然在柔性机械臂姿态检测中也使用信息融合器来测算姿态信息，但这种信息融合器并不能有效针对真正的柔性机器人。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于柔性两轮自平衡机器人的姿态检测方法，该方法能够有效探测到机器人的质心变化，测量偏差在可接受范围内。

本发明的方法，首先分别在机器人头部、躯干和底座设置三组倾角仪1和陀螺仪2，然后将三个倾角仪1输出的头部角度信息θ₁、躯干角度信息θ₂、底座角度信息θ₃和三个陀螺仪2输出的头部角速度信息躯干角速度信息底座角速度信息通过并行采集模块7输入的信息融合器8，由信息融合器8输出质心估计角度和质心估计角速度的信息；所述信息融合器8由乘法器将头部角度信息θ₁、躯干角度信息θ₂、底座角度信息θ₃分别与权值K₁、K₂、K₃相乘后经加法器相加得到质心估计角度然后由乘法器将头部角速度信息躯干角速度信息底座角速度信息分别与权值K₄、K₅、K₆相乘后经加法器相加得到质心估计角速度其中K₁大于等于0，小于等于2.0，K₂大于等于-490，小于等于-110.0，K₃大于等于179，小于等于718，K₄大于等于0.2，小于等于1.9，K₅大于等于-12，小于等于0.8，K₆大于等于31，小于等于112。

根据粒子滤波(PF)算法分析得到K₁、K₂、K₃、K₄、K₅、K₆的优选值为1.2、-170.1、276.411、1.3541、-3.456、81.1241或1、-231.11、326.3442、0.9843、-5.564、52.3631。

相信本领域技术人员可以理解的是，信息融合器8可以由专门的硬件电路实现，也可以是一台通用计算机，如PC机。

采用本发明的装置测得的柔性两轮自平衡机器人质心变化，其偏差很小达到10-2数量级。

附图说明

附图1，本发明中倾角仪和陀螺仪的位置示意图；

附图2，本发明装置的逻辑模块示意图；

附图3，为起始角度＝0.12弧度时本发明的装置所测得的质心参数变化曲线；

附图4，为起始角度＝0.12弧度时实际测量质心参数变化曲线；

附图5，为起始角度＝0.26弧度时本发明的装置所测得的质心参数变化曲线；

附图6，为起始角度＝0.26弧度时实际测量质心参数变化曲线；

具体实施方式

请见图1、图2，本发明所针对的机器人是柔性两轮自平衡机器人，在头部、躯干和底座处分别放置三对倾角仪1和陀螺仪2，分别测量头部、躯干和底座的角度和角速度信息，测量值分别以(θ₁，θ₂，θ₃，)设定表示。

信息融合器8是一台通用计算机，并行采集模块7是安装在信息融合器8上的计算机接口卡。