本發(fā)明涉及自行車(chē)機(jī)器人控制技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種慣性輪控制方法及裝置。

背景技術(shù)：

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，智能車(chē)控制技術(shù)的應(yīng)用愈發(fā)廣泛。然而就智能車(chē)控制技術(shù)本身而言，尚且存在著很多技術(shù)問(wèn)題需要解決。以自行車(chē)機(jī)器人為例，如何實(shí)現(xiàn)自行車(chē)機(jī)器人的自平衡控制便是一個(gè)極為重要的問(wèn)題。

目前而言，現(xiàn)有技術(shù)中一般是通過(guò)PID控制算法控制自行車(chē)機(jī)器人上的慣性輪做加速或減速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的方式，使自行車(chē)機(jī)器人在發(fā)生傾斜時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)自平衡控制。但是這種方式并未考慮到慣性輪的轉(zhuǎn)速存在極限，且自行車(chē)機(jī)器人本身的電能也無(wú)法支撐慣性輪能夠一直加速旋轉(zhuǎn)，因此，當(dāng)慣性輪的轉(zhuǎn)速過(guò)高時(shí)，自行車(chē)機(jī)器人將會(huì)因慣性輪不能更進(jìn)一步地加速轉(zhuǎn)動(dòng)而失去平衡，從而極有可能損壞自行車(chē)機(jī)器人，造成嚴(yán)重?fù)p失。因此，如何提供一種可對(duì)自行車(chē)機(jī)器人的慣性輪的轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，能夠使自行車(chē)機(jī)器人更為持久地保持平衡，避免造成嚴(yán)重?fù)p失的慣性輪控制方法，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，是急需解決的技術(shù)問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足，本發(fā)明的目的在于提供一種慣性輪控制方法及裝置。所述慣性輪控制方法及裝置能夠?qū)T性輪的轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，能夠使自行車(chē)機(jī)器人更為持久地保持平衡，避免造成嚴(yán)重?fù)p失。

就慣性輪控制方法而言，本發(fā)明較佳的實(shí)施例提供一種慣性輪控制方法，所述慣性輪控制方法應(yīng)用于包括慣性輪的自行車(chē)機(jī)器人。所述控制方法包括：

對(duì)自行車(chē)機(jī)器人的傾斜角度進(jìn)行采集，得到所述自行車(chē)機(jī)器人的傾斜角度值；

對(duì)慣性輪的轉(zhuǎn)動(dòng)速度進(jìn)行采集，得到所述慣性輪的轉(zhuǎn)動(dòng)速度值，并根據(jù)所述轉(zhuǎn)動(dòng)速度值得到所述自行車(chē)機(jī)器人的平衡角度值；

將所述傾斜角度值與所述平衡角度值進(jìn)行比較；

當(dāng)所述傾斜角度值不同于所述平衡角度值時(shí)，根據(jù)所述傾斜角度值及平衡角度值，得到與所述傾斜角度值對(duì)應(yīng)的所述慣性輪的旋轉(zhuǎn)加速度，并控制所述慣性輪按照所述旋轉(zhuǎn)加速度進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，以使所述自行車(chē)機(jī)器人保持平衡。

就慣性輪控制裝置而言，本發(fā)明較佳的實(shí)施例提供一種慣性輪控制裝置，所述慣性輪控制裝置應(yīng)用于包括慣性輪的自行車(chē)機(jī)器人。所述控制裝置包括：

傾斜角度采集模塊，用于對(duì)自行車(chē)機(jī)器人的傾斜角度進(jìn)行采集，得到所述自行車(chē)機(jī)器人的傾斜角度值；

平衡角度獲取模塊，用于對(duì)慣性輪的轉(zhuǎn)動(dòng)速度進(jìn)行采集，得到所述慣性輪的轉(zhuǎn)動(dòng)速度值，并根據(jù)所述轉(zhuǎn)動(dòng)速度值得到所述自行車(chē)機(jī)器人的平衡角度值；

角度比較模塊，用于將所述傾斜角度值與所述平衡角度值進(jìn)行比較；

慣性輪控制模塊，用于當(dāng)所述傾斜角度值不同于所述平衡角度值時(shí)，根據(jù)所述傾斜角度值及平衡角度值，得到與所述傾斜角度值對(duì)應(yīng)的所述慣性輪的旋轉(zhuǎn)加速度，并控制所述慣性輪按照所述旋轉(zhuǎn)加速度進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，以使所述自行車(chē)機(jī)器人保持平衡。

相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)而言，本發(fā)明較佳的實(shí)施例提供的慣性輪控制方法及裝置具有以下有益效果：所述慣性輪控制方法及裝置能夠?qū)T性輪的轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，能夠使自行車(chē)機(jī)器人更為持久地保持平衡，避免造成嚴(yán)重?fù)p失。具體地，所述慣性輪控制方法根據(jù)采集到的自行車(chē)機(jī)器人的傾斜角度值及通過(guò)采集到的慣性輪的轉(zhuǎn)動(dòng)速度值而得到的自行車(chē)機(jī)器人的平衡角度值，得到與所述傾斜角度值對(duì)應(yīng)的慣性輪的旋轉(zhuǎn)加速度，并控制所述慣性輪按照所述旋轉(zhuǎn)加速度進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)所述慣性輪的轉(zhuǎn)速的控制，使所述自行車(chē)機(jī)器人能夠更為持久地保持平衡，避免造成嚴(yán)重?fù)p失。

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉本發(fā)明較佳實(shí)施例，并配合所附附圖，作詳細(xì)說(shuō)明如下。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實(shí)施例，因此不應(yīng)被看作是對(duì)范圍的限定，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。

圖1為本發(fā)明較佳的實(shí)施例提供的自行車(chē)機(jī)器人的一種結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明較佳的實(shí)施例提供的圖1所示的自行車(chē)機(jī)器人的一種方框示意圖。

圖3為本發(fā)明較佳的實(shí)施例提供的慣性輪控制方法的一種流程示意圖。

圖4為圖3中步驟S210包括的子步驟的流程示意圖。

圖5為圖3中步驟S220包括的子步驟的流程示意圖。

圖6為圖3中步驟S240包括的子步驟的流程示意圖。

圖7為本發(fā)明較佳的實(shí)施例提供的圖2中所示的慣性輪控制裝置的一種方框示意圖。

圖8為本發(fā)明較佳的實(shí)施例提供的圖2中所示的慣性輪控制裝置的另一種方框示意圖。

圖標(biāo)：10-自行車(chē)機(jī)器人；11-車(chē)體；12-慣性輪；13-存儲(chǔ)器；14-處理器；100-慣性輪控制裝置；110-傾斜角度采集模塊；120-平衡角度獲取模塊；130-角度比較模塊；140-慣性輪控制模塊；111-偏轉(zhuǎn)角度采集子模塊；112-角速度采集子模塊；113-傾斜角度計(jì)算子模塊。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發(fā)明實(shí)施例的組件可以以各種不同的配置來(lái)布置和設(shè)計(jì)。

因此，以下對(duì)在附圖中提供的本發(fā)明的實(shí)施例的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

應(yīng)注意到：相似的標(biāo)號(hào)和字母在下面的附圖中表示類(lèi)似項(xiàng)，因此，一旦某一項(xiàng)在一個(gè)附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步定義和解釋。

在本發(fā)明的描述中，需要說(shuō)明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“設(shè)置”、“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本發(fā)明中的具體含義。

在本發(fā)明的描述中，還需要說(shuō)明的是，術(shù)語(yǔ)“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，或者是該發(fā)明產(chǎn)品使用時(shí)慣常擺放的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。

此外，術(shù)語(yǔ)“水平”、“豎直”、“懸垂”等術(shù)語(yǔ)并不表示要求部件絕對(duì)水平或懸垂，而是可以稍微傾斜。如“水平”僅僅是指其方向相對(duì)“豎直”而言更加水平，并不是表示該結(jié)構(gòu)一定要完全水平，而是可以稍微傾斜。

如何提供一種可對(duì)自行車(chē)機(jī)器人的慣性輪的轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，能夠使自行車(chē)機(jī)器人更為持久地保持平衡，避免造成嚴(yán)重?fù)p失的慣性輪控制方法及裝置，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，是急需解決的技術(shù)問(wèn)題。

下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的一些實(shí)施方式作詳細(xì)說(shuō)明。在不沖突的情況下，下述的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。

請(qǐng)參照?qǐng)D1，是本發(fā)明較佳的實(shí)施例提供的自行車(chē)機(jī)器人10的一種結(jié)構(gòu)示意圖。在本發(fā)明實(shí)施例中，所述自行車(chē)機(jī)器人10包括車(chē)體11及慣性輪12。所述慣性輪12設(shè)置在所述車(chē)體11上，以在所述車(chē)體11傾斜時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，使所述車(chē)體11重新保持平衡，實(shí)現(xiàn)自行車(chē)機(jī)器人10的自平衡控制。

請(qǐng)參照?qǐng)D2，是本發(fā)明較佳的實(shí)施例提供的自行車(chē)機(jī)器人10的一種方框示意圖。在本發(fā)明實(shí)施例中，所述自行車(chē)機(jī)器人10還可以包括慣性輪控制裝置100、存儲(chǔ)器13及處理器14。

所述存儲(chǔ)器13及處理器14各個(gè)元件相互之間直接或間接地電性連接，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸或交互。例如，這些元件相互之間可通過(guò)一條或多條通訊總線或信號(hào)線實(shí)現(xiàn)電性連接。所述慣性輪控制裝置100包括至少一個(gè)可以軟件或固件(firmware)的形式存儲(chǔ)于所述存儲(chǔ)器13中或固化在所述自行車(chē)機(jī)器人10的操作系統(tǒng)(operating system，OS)中的軟件功能模塊。所述處理器14用于執(zhí)行所述存儲(chǔ)器13中存儲(chǔ)的可執(zhí)行模塊，例如所述慣性輪控制裝置100所包括的軟件功能模塊及計(jì)算機(jī)程序等。在本實(shí)施例中，所述慣性輪控制裝置100可對(duì)自行車(chē)機(jī)器人10中的用于在車(chē)體11發(fā)生傾斜時(shí)通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)保持車(chē)體11平衡的慣性輪12的轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，使所述車(chē)體11能夠更為持久地保持平衡，實(shí)現(xiàn)自行車(chē)機(jī)器人10的自平衡控制，避免造成嚴(yán)重?fù)p失，具體的所述慣性輪控制裝置100對(duì)所述慣性輪12進(jìn)行控制的方法在后文中進(jìn)行詳細(xì)描述。

其中，所述存儲(chǔ)器13可以是，但不限于，隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(Random Access Memory，RAM)，只讀存儲(chǔ)器(Read Only Memory，ROM)，可編程只讀存儲(chǔ)器(Programmable Read-Only Memory，PROM)，可擦除只讀存儲(chǔ)器(Erasable Programmable Read-Only Memory，EPROM)，電可擦除只讀存儲(chǔ)器(Electric Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)等。在本實(shí)施例中，所述存儲(chǔ)器13還用于存儲(chǔ)程序，所述處理器14在接收到執(zhí)行指令后，執(zhí)行所述程序。

所述處理器14可以是一種具有信號(hào)的處理能力的集成電路芯片。所述處理器14可以是通用處理器，包括中央處理器(Central Processing Unit，CPU)、網(wǎng)絡(luò)處理器(Network Processor，NP)等；還可以是數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)、專(zhuān)用集成電路(ASIC)、現(xiàn)成可編程門(mén)陣列(FPGA)或者其他可編程邏輯器件、分立門(mén)或者晶體管邏輯器件、分立硬件組件?？梢詫?shí)現(xiàn)或者執(zhí)行本發(fā)明實(shí)施例中的公開(kāi)的各方法、步驟及邏輯框圖。通用處理器可以是微處理器或者該處理器也可以是任何常規(guī)的處理器等。在本實(shí)施例中，所述處理器14優(yōu)選為單片機(jī)。

可以理解的是，圖2所述的結(jié)構(gòu)僅為自行車(chē)機(jī)器人10的一種結(jié)構(gòu)示意圖，所述自行車(chē)機(jī)器人10還可包括比圖2中所示更多或者更少的組件，或者具有與圖2所示不同的配置。圖2中所示的各組件可以采用硬件、軟件或其組合實(shí)現(xiàn)。

請(qǐng)參照?qǐng)D3，是本發(fā)明較佳的實(shí)施例提供的慣性輪12控制方法的一種流程示意圖。下面對(duì)圖3所示的慣性輪12控制方法的具體流程和步驟進(jìn)行詳細(xì)闡述。

在本發(fā)明實(shí)施例中，所述慣性輪12控制方法包括以下步驟：

步驟S210，對(duì)自行車(chē)機(jī)器人10的傾斜角度進(jìn)行采集，得到所述自行車(chē)機(jī)器人10的傾斜角度值。

在本實(shí)施例中，所述慣性輪12的轉(zhuǎn)動(dòng)方式與所述自行車(chē)機(jī)器人10中的車(chē)體11在豎直方向上的傾斜角度方向有關(guān)。且所述慣性輪12發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的旋轉(zhuǎn)加速度值與所述自行車(chē)機(jī)器人10中的車(chē)體11在豎直方向上的傾斜角度值有關(guān)，具體地，可以參照下文中的詳細(xì)描述。因此，要實(shí)現(xiàn)對(duì)所述慣性輪12的轉(zhuǎn)動(dòng)速度進(jìn)行控制，需要對(duì)自行車(chē)機(jī)器人10的傾斜角度進(jìn)行采集。

具體地，請(qǐng)參照?qǐng)D4，是圖3中步驟S210包括的子步驟的流程示意圖。在本發(fā)明實(shí)施例中，所述步驟S210可以包括以下步驟：

子步驟S211，對(duì)自行車(chē)機(jī)器人10的偏轉(zhuǎn)角度進(jìn)行采集，得到所述自行車(chē)機(jī)器人10的偏轉(zhuǎn)角度。

在本實(shí)施例中，可以通過(guò)加速度計(jì)對(duì)重力加速度在垂直于所述自行車(chē)機(jī)器人10的傾斜方向的方向上的加速度分量進(jìn)行采集，并相應(yīng)地對(duì)所述加速度分量進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，從而得到所述自行車(chē)機(jī)器人10在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中發(fā)生傾斜時(shí)對(duì)應(yīng)的偏轉(zhuǎn)角度，其中，采集到的加速度分量因?yàn)樽孕熊?chē)機(jī)器人10自身的運(yùn)動(dòng)存在誤差，使得所述偏轉(zhuǎn)角度僅能反映自行車(chē)機(jī)器人10在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中發(fā)生傾斜的角度，而無(wú)法反映自行車(chē)機(jī)器人10僅在重力的作用下真實(shí)的傾斜角度。

子步驟S212，對(duì)自行車(chē)機(jī)器人10的角速度進(jìn)行采集，得到所述自行車(chē)機(jī)器人10的角速度。

在本實(shí)施例中，可以通過(guò)陀螺儀對(duì)自行車(chē)機(jī)器人10的角速度進(jìn)行采集，所述角速度基本不受所述自行車(chē)機(jī)器人10運(yùn)動(dòng)的影響，因此對(duì)所述角速度進(jìn)行積分運(yùn)算得到的角度值基本可以反映所述自行車(chē)機(jī)器人10在重力的作用下對(duì)應(yīng)的傾斜角度。

子步驟S213，對(duì)所述角速度進(jìn)行積分運(yùn)算得到與所述角速度對(duì)應(yīng)的角度值，并根據(jù)所述偏轉(zhuǎn)角度對(duì)與所述角速度對(duì)應(yīng)的角度值進(jìn)行校正，得到所述自行車(chē)機(jī)器人10的傾斜角度值。

在本實(shí)施例中，可以通過(guò)對(duì)采集到的所述角速度進(jìn)行積分運(yùn)算得到能夠基本反映所述自行車(chē)機(jī)器人10在重力的作用下的傾斜角度的角度值，但是由于采集到的角速度中可能存在誤差，并在積分的作用下，誤差將會(huì)變大，使計(jì)算得到的角度值逐漸偏離真實(shí)的傾斜角度值。因此，需要根據(jù)所述偏轉(zhuǎn)角度對(duì)經(jīng)由積分運(yùn)算得到的角度值進(jìn)行校正，進(jìn)一步地減小誤差，得到可以真實(shí)反映所述自行車(chē)機(jī)器人10僅在重力的作用下發(fā)生傾斜的傾斜角度值。

步驟S220，對(duì)慣性輪12的轉(zhuǎn)動(dòng)速度進(jìn)行采集，得到所述慣性輪12的轉(zhuǎn)動(dòng)速度值，并根據(jù)所述轉(zhuǎn)動(dòng)速度值得到所述自行車(chē)機(jī)器人10的平衡角度值。

在本實(shí)施例中，為實(shí)現(xiàn)對(duì)所述慣性輪12的轉(zhuǎn)動(dòng)速度進(jìn)行控制，需要對(duì)所述慣性輪12的轉(zhuǎn)動(dòng)速度采集，具體地，可以通過(guò)轉(zhuǎn)速傳感器對(duì)所述慣性輪12的轉(zhuǎn)動(dòng)速度進(jìn)行采集，得到所述慣性輪12的轉(zhuǎn)動(dòng)速度值。在本實(shí)施例中，所述平衡角度值為所述自行車(chē)機(jī)器人10在慣性輪12的轉(zhuǎn)動(dòng)下能夠保持平衡的在豎直方向上的角度值，所述平衡角度值的大小、方向極性與所述慣性輪12的轉(zhuǎn)動(dòng)速度值有關(guān)。且在本實(shí)施例中，所述慣性輪12的轉(zhuǎn)動(dòng)方式還與所述平衡角度值有關(guān)。具體地，可以參照下文中的詳細(xì)描述。

具體地，請(qǐng)參照?qǐng)D5，是圖3中步驟S220包括的子步驟的流程示意圖。在本發(fā)明實(shí)施例中，所述步驟S220中根據(jù)所述轉(zhuǎn)動(dòng)速度值得到所述自行車(chē)機(jī)器人10的平衡角度值的步驟可以包括以下步驟：

子步驟S221，按照自行車(chē)機(jī)器人10的比例系數(shù)對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)速度值進(jìn)行角度值的運(yùn)算，得到相應(yīng)的角度值。

在本實(shí)施例中，所述比例系數(shù)代表著所述自行車(chē)機(jī)器人10根據(jù)所述慣性輪12的轉(zhuǎn)動(dòng)速度值對(duì)所述平衡角度值進(jìn)行角度補(bǔ)償時(shí)的補(bǔ)償強(qiáng)度，所述比例系數(shù)根據(jù)所述自行車(chē)機(jī)器人10的不同硬件設(shè)置及軟件設(shè)置可以相應(yīng)地進(jìn)行調(diào)整。在本實(shí)施例中，以所述比例系數(shù)對(duì)所述轉(zhuǎn)動(dòng)速度值進(jìn)行角度值的運(yùn)算后得到的角度值，便是所述慣性輪12對(duì)所述自行車(chē)機(jī)器人10的平衡角度值進(jìn)行角度補(bǔ)償時(shí)使用的角度補(bǔ)償值。具體地，所述角度補(bǔ)償值可通過(guò)將采集到的慣性輪12的轉(zhuǎn)動(dòng)速度值與所述比例系數(shù)進(jìn)行相乘運(yùn)算而得到。

子步驟S222，將與所述轉(zhuǎn)動(dòng)速度值的方向極性相反的方向極性作為所述角度值的方向極性，得到對(duì)應(yīng)的平衡角度值。

在本實(shí)施例中，為實(shí)現(xiàn)對(duì)所述慣性輪12的轉(zhuǎn)動(dòng)速度的控制，使所述自行車(chē)機(jī)器人10保持平衡時(shí)處于直立狀態(tài)，即平衡角度值接近0度，且對(duì)應(yīng)的慣性輪12維持在一個(gè)極為緩慢的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，需要當(dāng)所述慣性輪12存在有轉(zhuǎn)動(dòng)速度時(shí)，通過(guò)對(duì)平衡角度值進(jìn)行角度補(bǔ)償，相應(yīng)地改變平衡角度值來(lái)抑制慣性輪12的轉(zhuǎn)動(dòng)。因此，在本實(shí)施例中，將與所述轉(zhuǎn)動(dòng)速度值的方向極性相反的方向極性作為所述角度補(bǔ)償值的方向極性，從而得到對(duì)應(yīng)的平衡角度值。

步驟S230，將所述傾斜角度值與所述平衡角度值進(jìn)行比較。

在本實(shí)施例中，所述傾斜角度值代表著所述自行車(chē)機(jī)器人10發(fā)生傾斜時(shí)在重力的作用下的傾斜角度，而所述平衡角度值代表著所述自行車(chē)機(jī)器人10在慣性輪12的轉(zhuǎn)動(dòng)下能夠保持平衡的在豎直方向上的角度值，將所述傾斜角度值與所述平衡角度值進(jìn)行比較，可以判斷所述自行車(chē)機(jī)器人10是否處于傾斜狀態(tài)。

步驟S240，當(dāng)所述傾斜角度值不同于所述平衡角度值時(shí)，根據(jù)所述傾斜角度值及平衡角度值，得到與所述傾斜角度值對(duì)應(yīng)的所述慣性輪12的旋轉(zhuǎn)加速度，并控制所述慣性輪12按照所述旋轉(zhuǎn)加速度進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，以使所述自行車(chē)機(jī)器人10保持平衡。

在本實(shí)施例中，當(dāng)所述傾斜角度值不同于所述平衡角度值時(shí)，說(shuō)明所述自行車(chē)機(jī)器人10并未處于平衡狀態(tài)。因此，可以根據(jù)所述傾斜角度值及平衡角度值，得到能使所述自行車(chē)機(jī)器人10在所述傾斜角度值對(duì)應(yīng)的傾斜狀態(tài)下重新恢復(fù)平衡的慣性輪12的旋轉(zhuǎn)加速度，控制所述慣性輪12按照所述旋轉(zhuǎn)加速度進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使所述自行車(chē)機(jī)器人10保持平衡。具體地，當(dāng)所述車(chē)體11向所述平衡角度值對(duì)應(yīng)方向偏左的方向發(fā)生傾斜時(shí)，所述慣性輪12便會(huì)按照所述旋轉(zhuǎn)加速度逆時(shí)針地加速或順時(shí)針地減速轉(zhuǎn)動(dòng)，使所述車(chē)體11重新恢復(fù)平衡；當(dāng)所述車(chē)體11向所述平衡角度值對(duì)應(yīng)方向偏右的方向發(fā)生傾斜時(shí)，所述慣性輪12便會(huì)按照所述旋轉(zhuǎn)加速度順時(shí)針地加速或逆時(shí)針地轉(zhuǎn)動(dòng)，使所述車(chē)體11重新恢復(fù)平衡；當(dāng)所述車(chē)體11從向所述平衡角度值對(duì)應(yīng)方向偏左的方向傾斜變?yōu)橄蛩銎胶饨嵌戎祵?duì)應(yīng)方向偏右的方向傾斜時(shí)，所述慣性輪12便會(huì)按照所述旋轉(zhuǎn)加速度在逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)方向上逐步減速，待到所述慣性輪12的轉(zhuǎn)速為零時(shí)，又會(huì)順時(shí)針地加速轉(zhuǎn)動(dòng)，以使所述車(chē)體11重新保持平衡。

具體地，請(qǐng)參照?qǐng)D6，是圖3中步驟S240包括的子步驟的流程示意圖。在本發(fā)明實(shí)施例中，所述步驟S240中根據(jù)所述傾斜角度值及平衡角度值，得到與所述傾斜角度值對(duì)應(yīng)的所述慣性輪12的旋轉(zhuǎn)加速度的步驟可以包括以下步驟：

子步驟S241，將平衡角度值與傾斜角度值進(jìn)行相減運(yùn)算，得到相應(yīng)的角度偏差。

在本實(shí)施例中，當(dāng)所述傾斜角度值不同于所述平衡角度值時(shí)，所述自行車(chē)機(jī)器人10并未處于平衡狀態(tài)，所述平衡角度值與傾斜角度值之間存在差值，可通過(guò)將平衡角度值與傾斜角度值進(jìn)行相減運(yùn)算，得到相應(yīng)的角度偏差。

子步驟S242，對(duì)所述角度偏差進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得到對(duì)應(yīng)的慣性輪12的旋轉(zhuǎn)加速度。

在本實(shí)施例中，為使所述自行車(chē)機(jī)器人10在所述傾斜角度值對(duì)應(yīng)的傾斜狀態(tài)下重新恢復(fù)平衡，所述慣性輪12需具備與所述傾斜角度值對(duì)應(yīng)的旋轉(zhuǎn)加速度，使所述慣性輪12按照所述旋轉(zhuǎn)加速度進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)所述慣性輪12的轉(zhuǎn)動(dòng)速度的控制，使所述自行車(chē)機(jī)器人10能夠更為持久地保持平衡，避免造成嚴(yán)重?fù)p失。在本實(shí)施例中，可以通過(guò)對(duì)平衡角度值與傾斜角度值之間的角度偏差進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得到對(duì)應(yīng)的所述慣性輪12的旋轉(zhuǎn)加速度。

在本實(shí)施例中，對(duì)所述角度偏差進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得到對(duì)應(yīng)的慣性輪12的旋轉(zhuǎn)加速度的步驟可以包括：

對(duì)所述角度偏差進(jìn)行比例運(yùn)算，得到所述旋轉(zhuǎn)加速度中的回復(fù)加速度分量，其中，所述回復(fù)加速度分量用于向所述自行車(chē)機(jī)器人10提供可使所述自行車(chē)機(jī)器人10恢復(fù)平衡的回復(fù)力；

對(duì)所述角度偏差進(jìn)行微分運(yùn)算，得到所述旋轉(zhuǎn)加速度中的阻尼加速度分量，其中，所述阻尼加速度分量用于向所述自行車(chē)機(jī)器人10提供可使所述自行車(chē)機(jī)器人10恢復(fù)平衡的阻尼力；

將所述回復(fù)加速度分量與所述阻尼加速度分量進(jìn)行線性疊加，得到所述慣性輪12的旋轉(zhuǎn)加速度。

在本實(shí)施例中，所述回復(fù)加速度分量可以使所述慣性輪12在所述自行車(chē)機(jī)器人10在處于與傾斜角度值對(duì)應(yīng)的傾斜狀態(tài)時(shí)，相應(yīng)地轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生可使所述自行車(chē)機(jī)器人10恢復(fù)平衡的回復(fù)力。所述阻尼加速度分量可以使所述慣性輪12獲得能配合所述回復(fù)力以確保所述自行車(chē)機(jī)器人10能夠恢復(fù)平衡的阻尼力，以便所述慣性輪12能在較短時(shí)間內(nèi)完成對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)速度的調(diào)整，使得所述自行車(chē)機(jī)器人10重新恢復(fù)平衡。在本實(shí)施例中，將所述回復(fù)加速度分量與所述阻尼加速度分量進(jìn)行線性疊加，便可得到所述慣性輪12在當(dāng)前的平衡角度值和傾斜角度值下的旋轉(zhuǎn)加速度，并通過(guò)控制與所述慣性輪12相連的電機(jī)按照所述旋轉(zhuǎn)加速度進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)所述慣性輪12轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)所述慣性輪12的轉(zhuǎn)動(dòng)速度的控制，使所述自行車(chē)機(jī)器人10能夠更為持久地保持平衡，避免造成嚴(yán)重?fù)p失。

在本實(shí)施例中，只要所述慣性輪12存在轉(zhuǎn)動(dòng)速度，所述平衡角度值便會(huì)發(fā)生變換，并相應(yīng)地得到能使所述自行車(chē)機(jī)器人10恢復(fù)平衡的方向極性與慣性輪12的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的旋轉(zhuǎn)加速度，抑制所述慣性輪12發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，使得慣性輪12的轉(zhuǎn)動(dòng)速度變小，平衡角度值也相應(yīng)地變小，又會(huì)使慣性輪12的轉(zhuǎn)動(dòng)速度變小，最終使得所述自行車(chē)機(jī)器人10保持平衡時(shí)處于直立狀態(tài)，即平衡角度值接近0度，且對(duì)應(yīng)的慣性輪12維持在一個(gè)極為緩慢的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，從而使所述自行車(chē)機(jī)器人10能夠更為持久地保持平衡，避免造成嚴(yán)重?fù)p失。

請(qǐng)參照?qǐng)D7，是本發(fā)明較佳的實(shí)施例提供的圖2中所示的慣性輪控制裝置100的一種方框示意圖。在本發(fā)明實(shí)施例中，所述慣性輪控制裝置100包括：傾斜角度采集模塊110、平衡角度獲取模塊120、角度比較模塊130及慣性輪控制模塊140。

所述傾斜角度采集模塊110，用于對(duì)自行車(chē)機(jī)器人10的傾斜角度進(jìn)行采集，得到所述自行車(chē)機(jī)器人10的傾斜角度值。

在本實(shí)施例中，所述傾斜角度采集模塊110可以執(zhí)行圖3中步驟S210，具體的描述可參照上文中對(duì)步驟S210的詳細(xì)描述。

請(qǐng)參照?qǐng)D8，是本發(fā)明較佳的實(shí)施例提供的圖2中所示的慣性輪控制裝置100的另一種方框示意圖。在本發(fā)明實(shí)施例中，所述傾斜角度采集模塊110可以包括：偏轉(zhuǎn)角度采集子模塊111、角速度采集子模塊112及傾斜角度計(jì)算子模塊113。

所述偏轉(zhuǎn)角度采集子模塊111，用于對(duì)自行車(chē)機(jī)器人10的偏轉(zhuǎn)角度進(jìn)行采集，得到所述自行車(chē)機(jī)器人10的偏轉(zhuǎn)角度。

在本實(shí)施例中，所述偏轉(zhuǎn)角度采集子模塊111可以執(zhí)行圖4中子步驟S211，具體的描述可參照上文中對(duì)子步驟S211的詳細(xì)描述。

所述角速度采集子模塊112，用于對(duì)自行車(chē)機(jī)器人10的角速度進(jìn)行采集，得到所述自行車(chē)機(jī)器人10的角速度。

在本實(shí)施例中，所述角速度采集子模塊112可以執(zhí)行圖4中子步驟S212，具體的描述可參照上文中對(duì)子步驟S212的詳細(xì)描述。

所述傾斜角度計(jì)算子模塊113，用于對(duì)所述角速度進(jìn)行積分運(yùn)算得到與所述角速度對(duì)應(yīng)的角度值，并根據(jù)所述偏轉(zhuǎn)角度對(duì)與所述角速度對(duì)應(yīng)的角度值進(jìn)行校正，得到所述自行車(chē)機(jī)器人10的傾斜角度值。

在本實(shí)施例中，所述傾斜角度計(jì)算子模塊113可以執(zhí)行圖4中子步驟S213，具體的描述可參照上文中對(duì)子步驟S213的詳細(xì)描述。

所述平衡角度獲取模塊120，用于對(duì)慣性輪12的轉(zhuǎn)動(dòng)速度進(jìn)行采集，得到所述慣性輪12的轉(zhuǎn)動(dòng)速度值，并根據(jù)所述轉(zhuǎn)動(dòng)速度值得到所述自行車(chē)機(jī)器人10的平衡角度值。

在本實(shí)施例中，所述平衡角度獲取模塊120根據(jù)所述轉(zhuǎn)動(dòng)速度值得到所述自行車(chē)機(jī)器人10的平衡角度值的方式包括：

按照自行車(chē)機(jī)器人10的比例系數(shù)對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)速度值進(jìn)行角度值的運(yùn)算，得到相應(yīng)的角度值；

將與所述轉(zhuǎn)動(dòng)速度值的方向極性相反的方向極性作為所述角度值的方向極性，得到對(duì)應(yīng)的平衡角度值。

在本實(shí)施例中，所述平衡角度獲取模塊120可以執(zhí)行圖3中步驟S220及圖5中子步驟S221、子步驟S222，具體的描述可參照上文中對(duì)步驟S220、子步驟S221及子步驟S222的詳細(xì)描述。

所述角度比較模塊130，用于將所述傾斜角度值與所述平衡角度值進(jìn)行比較。

在本實(shí)施例中，所述角度比較模塊130可以執(zhí)行圖3中步驟S230，具體的描述可參照上文中對(duì)步驟S230的詳細(xì)描述。

所述慣性輪控制模塊140，用于當(dāng)所述傾斜角度值不同于所述平衡角度值時(shí)，根據(jù)所述傾斜角度值及平衡角度值，得到與所述傾斜角度值對(duì)應(yīng)的所述慣性輪12的旋轉(zhuǎn)加速度，并控制所述慣性輪12按照所述旋轉(zhuǎn)加速度進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，以使所述自行車(chē)機(jī)器人10保持平衡。

在本實(shí)施例中，所述慣性輪控制模塊140根據(jù)所述傾斜角度值及平衡角度值，得到與所述傾斜角度值對(duì)應(yīng)的所述慣性輪12的旋轉(zhuǎn)加速度的方式可以包括：

將平衡角度值與傾斜角度值進(jìn)行相減運(yùn)算，得到相應(yīng)的角度偏差；

對(duì)所述角度偏差進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得到對(duì)應(yīng)的慣性輪12的旋轉(zhuǎn)加速度。

而所述慣性輪控制模塊140對(duì)所述角度偏差進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得到對(duì)應(yīng)的慣性輪12的旋轉(zhuǎn)加速度的方式可以包括：

對(duì)所述角度偏差進(jìn)行比例運(yùn)算，得到所述旋轉(zhuǎn)加速度中的回復(fù)加速度分量，其中，所述回復(fù)加速度分量用于向所述自行車(chē)機(jī)器人10提供可使所述自行車(chē)機(jī)器人10恢復(fù)平衡的回復(fù)力；

對(duì)所述角度偏差進(jìn)行微分運(yùn)算，得到所述旋轉(zhuǎn)加速度中的阻尼加速度分量，其中，所述阻尼加速度分量用于向所述自行車(chē)機(jī)器人10提供可使所述自行車(chē)機(jī)器人10恢復(fù)平衡的阻尼力；

將所述回復(fù)加速度分量與所述阻尼加速度分量進(jìn)行線性疊加，得到所述慣性輪12的旋轉(zhuǎn)加速度。

在本實(shí)施例中，所述回復(fù)加速度分量可以使所述慣性輪12在所述自行車(chē)機(jī)器人10在處于與傾斜角度值對(duì)應(yīng)的傾斜狀態(tài)時(shí)，相應(yīng)地轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生可使所述自行車(chē)機(jī)器人10恢復(fù)平衡的回復(fù)力。所述阻尼加速度分量可以使所述慣性輪12獲得能配合所述回復(fù)力以確保所述自行車(chē)機(jī)器人10能夠恢復(fù)平衡的阻尼力，以便所述慣性輪12能在較短時(shí)間內(nèi)完成對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)速度的調(diào)整，使得所述自行車(chē)機(jī)器人10重新恢復(fù)平衡。在本實(shí)施例中，將所述回復(fù)加速度分量與所述阻尼加速度分量進(jìn)行線性疊加，便可得到所述慣性輪12在當(dāng)前的平衡角度值和傾斜角度值下的旋轉(zhuǎn)加速度，并通過(guò)控制與所述慣性輪12相連的電機(jī)按照所述旋轉(zhuǎn)加速度進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)所述慣性輪12轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)所述慣性輪12的轉(zhuǎn)動(dòng)速度的控制，使所述自行車(chē)機(jī)器人10能夠更為持久地保持平衡，避免造成嚴(yán)重?fù)p失。

在本實(shí)施例中，所述慣性輪控制模塊140可以執(zhí)行圖3中步驟S240及圖5中子步驟S241、子步驟S242，具體的描述可參照上文中對(duì)步驟S240、子步驟S241及子步驟S242的詳細(xì)描述。

綜上所述，在本發(fā)明較佳的實(shí)施例提供的慣性輪控制方法及裝置中，所述慣性輪控制方法及裝置能夠?qū)T性輪的轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，能夠使自行車(chē)機(jī)器人更為持久地保持平衡，避免造成嚴(yán)重?fù)p失。具體地，所述慣性輪控制方法根據(jù)采集到的自行車(chē)機(jī)器人的傾斜角度值及通過(guò)采集到的慣性輪的轉(zhuǎn)動(dòng)速度值而得到的自行車(chē)機(jī)器人的平衡角度值，得到與所述傾斜角度值對(duì)應(yīng)的慣性輪的旋轉(zhuǎn)加速度，并控制所述慣性輪按照所述旋轉(zhuǎn)加速度進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)所述慣性輪的轉(zhuǎn)速的控制，使所述自行車(chē)機(jī)器人能夠更為持久地保持平衡，避免造成嚴(yán)重?fù)p失。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。