基于惯性导航的扫地机器人系统设计

作     者：张驰洲 熊根良 陈海初 ZHANG Chizhou;XIONG Genliang;CHEN Haichu

作者机构：南昌大学机电工程学院 

出 版 物：《压电与声光》 (Piezoelectrics & Acoustooptics)

年 卷 期：2019年第41卷第6期

页      面：885-889页

学科分类：0808[工学-电气工程] 08[工学] 0835[工学-软件工程] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(51265034) 

主　　题：STM32 单轴陀螺仪 弓字形 卡尔曼滤波 串级比例、积分、微分(PID) 

摘      要：针对扫地机器人行进中姿态控制难和无规划式清扫等问题,设计了一种以STM32F030R8T6微控制器为主控制器,以单轴陀螺仪GGPM01为姿态角检测传感器及以弓字形清扫方式为路径规划法的扫地机器人系统。因陀螺仪数据存在随机误差和噪声干扰,故采用卡尔曼滤波算法对陀螺仪和光电编码器数据进行融合,计算出机器人当前的偏航角最优估计值。再以最优偏航角和机器人速度为反馈量构成串级比例、积分、微分(PID)控制,实现机器人的直线行驶,最后采用弓字形算法实现路径规划。通过系统的仿真及软件测试,机器人以10.2~12.6 m/min的速度完成弓字形路径规划,最大角度偏移量为0.4°,验证了扫地机器人的功能特性及算法的有效性。