[发明专利]一种基于体感控制技术的轮式机器人及其操控方法

权利要求书

1.一种基于体感控制技术的轮式机器人，其特征在于，包括驱动轮、驱动轮电机和控制系统，所述控制系统包括中央处理器模块、信息检测模块、电机驱动模块和电源，其中，

所述电源为中央处理器模块、信息检测模块、电机驱动模块供电；

所述信息检测模块检测控制者的控制手势，并将控制手势转化为体感数字信号后传输给中央处理器模块；

所述中央处理器模块接收并处理体感数字信号，转化成驱动指令后传输给电机驱动模块；

所述电机驱动模块根据驱动指令控制驱动轮电机带动驱动轮运动。

2.根据权利要求1所述的基于体感控制技术的轮式机器人，其特征在于，所述中央处理器模块包括两个单片微控制器，其中一所述单片微控制器接收并处理来自于信息检测模块的体感数字信号，另一所述单片微控制器向电机驱动模块发送驱动指令。

3.根据权利要求1所述的基于体感控制技术的轮式机器人，其特征在于，所述信息检测模块包括数字式加速度传感器。

4.根据权利要求2所述的基于体感控制技术的轮式机器人，其特征在于，两所述单片微控制器之间设有用于信号传输的通信模块，所述通信模块由两个配对的无线蓝牙模块组成。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的基于体感传感器技术的轮式机器人，其特征在于，所述轮式机器人为三轮或四轮机器人。

6.一种如权利要求1～5中任一项所述的轮式机器人的操控方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)操控者向轮式机器人作出控制手势；

(2)信息检测模块检测将检测到的控制手势转化为体感数字信号，传输给中央处理器模块进行处理；

(3)中央处理器模块将体感数字信号转化成驱动指令，传输给电机驱动模块；

(4)电机驱动模块根据驱动指令控制驱动轮电机带动驱动轮运动，实现轮式机器人的前进、停止、左转和右转。

7.根据权利要求6所述的轮式机器人的操控方法，其特征在于，步骤(2)中，所述体感数字信号包括前倾信号、后倾信号、左倾信号和右倾信号。

8.根据权利要求6所述的轮式机器人的操控方法，其特征在于，步骤(2)中，所述信息检测模块为数字式加速度传感器，其加速度测量原理为：

根据力学理论，力在轴上的投影等于力矢量与该轴单位矢量的数量积在三维空间力系中，设力F与X轴、Y轴和Z轴的夹角分别为α、β和γ，则可直接得到力F在X轴、Y轴和Z轴上的投影，

根据力学理论，力与加速度的矢量方程为：

将式(2)代入式(1)，得到加速度在空间力系中的三维投影表达式：

当计算测量传感器姿态角度时，对加速度传感器进行姿态改变，传感器稳定时，不考虑姿态变换对总加速度的影响，此时传感器仅受到重力作用，加速度a＝g，通过变换，得到判断传感器姿态的角度方程式为，

其中，加速度a_x，a_y和a_z分别为三轴加速度传感器测得的各轴加速度。