一種機器人的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種機器人，包括：輪子（1）、底盤（2）、伺服電機（3）、控制臺（4）、主控制器模塊（5）、傳感器模塊（6）、高層執行機構安裝臺（7）、可調支撐桿（8）、底層安裝臺（9）、通訊模塊（10）、運動控制器模塊（11）；以伺服電機為驅動力、通過單片機等精確驅動共軸輪，讓機器人停止或行走時始終保持直立平衡狀態的兩輪共軸自平衡機器人，機器人的傾斜角度由三軸加速度傳感器與單軸角速度傳感器測量，單片機根據機器人的傾斜角度計算出合適的驅動力，再由編碼減速電機驅動輪子讓共軸雙輪高重心機器人始終保持平衡狀態。
【專利說明】一種機器人
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及一種機器人。
【背景技術】
[0002]隨著科技的不斷發展，越來越多的機器人被應用于各個領域，自平衡機器人也越來越多的被人們關注和應用。一般的的機器人小車上安裝攝像頭或其他較高位置的執行機構時車體的重心必須足夠低，否則小車運動時很容易翻倒。這種小車為了保持重心足夠低，就必須把攝像頭或執行機構安裝到較低的位置，這樣攝像頭就無法看到高臺面上物體、執行機構就無法很精確地完成動作。如果將攝像頭或執行機構安裝到較高的位置，一般采用較大或較重的車體基座用以保證車體運動時不翻倒，這樣又會影響整個系統的動力等。為解決這些問題，自平衡機器人出現了。
[0003]目前國外自平衡機器人的技術水平較高，美國Southern Methodist University的 Department of Geological Sciences 的 DAVID P.ANDERSON 教授所發明的兩輪自動平衡機器人是目前世界上技術含量最高的一種機器人。他采用了 ADXL202加速度傳感器和Pittman GM8712馬達作為驅動，實現了較高的自平衡穩定性。在國內臺灣的研究者的方案是采用增強型51芯片C8051F005做主控制芯片，采用加速度傳感器和陀螺儀(角度傳感器)實現了自平衡。還有一些研究者采用的平衡方案是水銀開關，由于只用了水銀開關，沒有使用陀螺儀，所以導致小車擺動厲害，平衡效果很差。
[0004]兩輪共軸自平衡機器人利用基于DSP數字電路的驅動單元分別精確控制左右輪電機，并利用上位機實時控制機器人的運動狀態，提高了控制精度、可靠度以及集成度，最終得到了很好的控制效果。本發明主要針對當前研究的優劣，提供一種兩輪共軸自平衡機器人。
【發明內容】
[0005]本發明要解決的技術問題是提供一種以伺服電機為驅動力、通過單片機等精確驅動共軸輪，讓機器人停止或行走時始終保持直立平衡狀態。
[0006]本發明采用的技術方案是:一種兩輪共軸自平衡機器人，包括:輪子、底盤、伺服電機、控制臺、主控制器模塊、傳感器模塊、高層執行機構安裝臺、可調支撐桿、底層安裝臺、通訊模塊、運動控制器模塊；兩個輪子分別與伺服電機連接，伺服電機固定在底盤上，控制臺通過支撐桿安裝在底盤的上方，控制臺主要用于安裝主控制器模塊、傳感器模塊、通訊模塊、運動控制器模塊、電源等裝置，底層安裝臺通過支撐桿固定在控制臺上方，主要用于放置需要的執行機構，高層機構安裝臺通過長度可調的支撐桿安裝在最高處，可根據需要安裝高度較高的執行機構，例如攝像頭等。
[0007]其中主控制器模塊采用AVR單片機，傳感器模塊由iMEMS加速度傳感器與角速度傳感器組成，運動控制器模塊主要用于控制伺服電機的精確驅動，通訊模塊主要用于傳輸指令或遙控控制。[0008]車體運動時由于車體慣性與振動會嚴重干擾傳感器的測量值，為測量運動中的車體傾角及根據車體傾角選擇合適的控制力度使車體保持直立平衡，本發明使用kalman濾波技術，對加速度傳感器與角速度傳感器的讀數進行濾波與融合，得到精準的讀數，再利用PID算法計算得到合適的控制力度使車體保持直立平衡。
[0009]本發明要實現的技術效果是:根據兩輪機器人車體的傾斜角度驅動兩個共軸輪讓機器人始終保持直立狀態。由iMEMS三軸加速度傳感器與單軸角速度傳感器組成的傳感器模塊測量機器人靜態或動態時的傾角，由AVR單片機組成主控制器根據傳感器測量的傾角參數計算出合適的驅動力，再由編碼減速電機精確驅動共軸輪，讓共軸雙輪高重心機器人始終保持平衡狀態。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1是兩輪共軸自平衡機器人結構
其中:1、輪子2、底盤3、伺服電機4、控制臺5、主控制器模塊6、傳感器模塊7、高層執行機構安裝臺8、可調支撐桿9、底層安裝臺10、通訊模塊11、運動控制器模塊
【具體實施方式】
[0011]在實際的利用中，只要將適當的執行機構安裝在執行機構平臺上，機器人就能根據相應的指令完成相應的動作。該機器人可以很好的作為視頻監控小車使用。
[0012]利用兩輪共軸自平衡機器人作為視頻監控小車時，由于兩輪共軸自平衡機器人可以自動保持直立平衡，可以將安裝在兩輪共軸自平衡機器人上的攝像頭，根據使用環境場合安裝到很高的位置。無論攝像頭安裝位置有多高，小車的體積重量保持不變且足夠小。
【權利要求】
1.一種機器人，包括兩個共軸輪，其特征在于:其系統由主控制器模塊、傳感器模塊、通訊模塊、運動控制器模塊、伺服電機組成。
2.根據權利要求1所述的機器人，其特征在于:機器人車體的傾斜角度驅動兩個共軸輪讓機器人始終保持直立狀態。
3.根據權利要求1所述的機器人，其特征在于:所述主控制器模塊采用AVR單片機。
4.根據權利要求1所述的機器人，其特征在于:所述傳感器模塊由iMEMS加速度傳感器與角速度傳感器組成。
【文檔編號】B62D57/02GK103802904SQ201210446639
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2012年11月10日 優先權日:2012年11月10日
【發明者】王也 申請人:上海市閔行區知識產權保護協會