轮式机器人驱动电机的控制方法、装置及轮式机器人与流程

本发明涉及驱动电机控制技术领域，具体而言，涉及一种轮式机器人驱动电机的控制方法、装置及轮式机器人。

背景技术：

目前，随着科学技术的不断发展，以及传感器技术与微控制器的快速发展，基于传感器的轮式移动机器人已经被广泛地应用于制造、服务、农业、探测等多种领域中，给人们的日常生活带来了各种便利。

当前，相关技术中提供了一种轮式机器人驱动电机的控制方法，主要为：通过减少垂直于驱动电机的旋转力矩方向上的电流分量，从而达到增加平行于驱动电机的旋转力矩方向上的电流分量的目的，以达到增加作用于旋转力矩的电流分量的效果，进而提高驱动电机的输出功率。

在实现本发明的过程中，发明人发现相关技术中至少存在以下问题：采用相关技术中的驱动电机控制方法对轮式机器人的驱动电机进行实时控制，虽然能够在一定程度上提高驱动电机的输出功率，但是无法保证驱动电机的输出效率，导致驱动电机存在输出效率低的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种轮式机器人驱动电机的控制方法、装置及轮式机器人，以解决采用相关技术中的驱动电机控制方法对轮式机器人的驱动电机进行实时控制，虽然能够在一定程度上提高驱动电机的输出功率，但是无法保证驱动电机的输出效率，导致驱动电机存在输出效率低的问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种轮式机器人驱动电机的控制方法，该方法包括：

确定待控制轮式机器人的驱动电机的当前转速，以及确定所述待控制轮式机器人的所述驱动电机的当前电流，所述当前电流为三相电流；

将所述当前电流转换至两相旋转坐标系中，得到径向电流分量和垂向电流分量，所述径向电流分量为分解到平行于所述驱动电机的旋转力矩方向上的电流分量，所述垂向电流分量为分解到垂直于所述驱动电机的旋转力矩方向上的电流分量；

根据所述驱动电机的当前转速与预设转速的差值调整所述径向电流分量的大小，以及根据所述驱动电机的当前输出力矩、以及预存的力矩-目标垂向电流值对应关系调整所述垂向电流分量的大小，其中，所述当前输出力矩是根据所述当前电流确定的，预存的所述力矩-目标垂向电流值对应关系为输出力矩与该输出力矩的效率最高点对应的垂向电流值之间的对应关系；

在所述驱动电机的当前转速与预设转速的差值的绝对值小于第一预设值且当前垂向电流分量与目标垂向电流值的差值的绝对值小于第二预设值时，将调整后的所述径向电流分量和所述垂向电流分量转换至三相坐标系中，得到调整后的目标电流，其中，所述目标垂向电流值为当前输出力矩的效率最高点对应的垂向电流值；

根据预设转速、所述当前转速和调整后的目标电流确定所述驱动电机的占空比；

根据所述占空比调整输入至所述驱动电机的电流，以控制所述驱动电机的转速。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述确定待控制轮式机器人的驱动电机的当前转速，包括：

采集所述驱动电机对应的霍尔传感器的电平变化信号；

根据所述电平变化信号确定所述待控制轮式机器人所述驱动电机的当前转速。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述确定所述待控制轮式机器人的所述驱动电机的当前电流，包括：

采集每一相线路的当前电压值，根据所述当前电压值分别确定所述驱动电机的每一相线圈的当前电流；或者，

采集三相线路中任意两相线路的当前电压值，根据所述当前电压值分别确定所述驱动电机的所述任意两相线圈的当前电流，并根据所述任意两相线圈的当前电流确定第三相线圈的当前电流。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，将所述当前电流转换至两相旋转坐标系中，得到径向电流分量和垂向电流分量，包括：

将所述当前电流转换至两相正交坐标系中，得到两相正交电流；

将所述两相正交电流转换至两相旋转坐标系中，得到径向电流分量和垂向电流分量。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述根据所述驱动电机的当前转速与预设转速的差值调整所述径向电流分量的大小，以及根据所述驱动电机的当前输出力矩、以及预存的力矩-目标垂向电流值对应关系调整所述垂向电流分量的大小，包括：

根据当前转速与预设转速的差值，对所述径向电流分量的大小进行调整，以使当前转速与预设转速的差值的绝对值小于第一预设值；以及，

基于预存的力矩-目标垂向电流值对应关系，根据所述驱动电机的当前输出力矩确定该当前输出力矩对应的目标垂向电流值；根据所述目标垂向电流值调整所述垂向电流分量的大小，以使当前垂向电流分量与目标垂向电流值的差值的绝对值小于第二预设值。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述将调整后的所述径向电流分量和所述垂向电流分量转换至三相坐标系中，得到调整后的目标电流，包括：

将调整后的所述径向电流分量和所述垂向电流分量转换至两相正交坐标系中，得到两相正交电流；

将所述两相正交电流转换至三相坐标系中，得到调整后的目标电流。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述根据预设转速、所述当前转速和调整后的目标电流确定所述驱动电机的占空比，包括：

根据预设转速和确定的所述当前转速，确定所述驱动电机的当前比例积分调节值，所述当前比例积分调节值为预设电流；

根据所述预设电流和调整后的目标电流，确定所述驱动电机的占空比。

第二方面，本发明实施例还提供了一种轮式机器人驱动电机的控制装置，该装置包括：

转速及电流确定模块，用于确定待控制轮式机器人的驱动电机的当前转速，以及确定所述待控制轮式机器人的所述驱动电机的当前电流，所述当前电流为三相电流；

电流坐标系转换模块，用于将所述当前电流转换至两相旋转坐标系中，得到径向电流分量和垂向电流分量，所述径向电流分量为分解到平行于所述驱动电机的旋转力矩方向上的电流分量，所述垂向电流分量为分解到垂直于所述驱动电机的旋转力矩方向上的电流分量；

两相电流分量调整模块，用于根据所述驱动电机的当前转速与预设转速的差值调整所述径向电流分量的大小，以及根据所述驱动电机的当前输出力矩、以及预存的力矩-目标垂向电流值对应关系调整所述垂向电流分量的大小，其中，所述当前输出力矩是根据所述当前电流确定的，预存的所述力矩-目标垂向电流值对应关系为输出力矩与该输出力矩的效率最高点对应的垂向电流值之间的对应关系；

目标电流确定模块，用于在所述驱动电机的当前转速与预设转速的差值的绝对值小于第一预设值且当前垂向电流分量与目标垂向电流值的差值的绝对值小于第二预设值时，将调整后的所述径向电流分量和所述垂向电流分量转换至三相坐标系中，得到调整后的目标电流，其中，所述目标垂向电流值为当前输出力矩的效率最高点对应的垂向电流值；

占空比确定模块，用于根据预设转速、所述当前转速和调整后的目标电流确定所述驱动电机的占空比；

电机驱动模块，用于根据所述占空比调整输入至所述驱动电机的电流，以控制所述驱动电机的转速。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，所述转速及电流确定模块被配置用于：

采集所述驱动电机对应的霍尔传感器的电平变化信号；

根据所述电平变化信号确定所述待控制轮式机器人所述驱动电机的当前转速。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中，所述转速及电流确定模块被配置用于：

采集每一相线路的当前电压值，根据所述当前电压值分别确定所述驱动电机的每一相线圈的当前电流；或者，

采集三相线路中任意两相线路的当前电压值，根据所述当前电压值分别确定所述驱动电机的所述任意两相线圈的当前电流，并根据所述任意两相线圈的当前电流确定第三相线圈的当前电流。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第三种可能的实施方式，其中，所述电流坐标系转换模块被配置用于：

将所述当前电流转换至两相正交坐标系中，得到两相正交电流；

将所述两相正交电流转换至两相旋转坐标系中，得到径向电流分量和垂向电流分量。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第四种可能的实施方式，其中，所述两相电流分量调整模块被配置用于：

根据当前转速与预设转速的差值，对所述径向电流分量的大小进行调整，以使当前转速与预设转速的差值的绝对值小于第一预设值；以及，

基于预存的力矩-目标垂向电流值对应关系，根据所述驱动电机的当前输出力矩确定该当前输出力矩对应的目标垂向电流值；根据所述目标垂向电流值调整所述垂向电流分量的大小，以使当前垂向电流分量与目标垂向电流值的差值的绝对值小于第二预设值。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第五种可能的实施方式，其中，所述目标电流确定模块被配置用于：

将调整后的所述径向电流分量和所述垂向电流分量转换至两相正交坐标系中，得到两相正交电流；

将所述两相正交电流转换至三相坐标系中，得到调整后的目标电流。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第六种可能的实施方式，其中，所述占空比确定模块被配置用于：

根据预设转速和确定的所述当前转速，确定所述驱动电机的当前比例积分调节值，所述当前比例积分调节值为预设电流；

根据所述预设电流和调整后的目标电流，确定所述驱动电机的占空比。

第三方面，本发明实施例还提供了一种轮式机器人，该轮式机器人包括：机器人本体、驱动电机、如第二方面至第二方面的第六种可能的实施方式中任一项的控制装置；

所述驱动电机用于驱动所述机器人本体的行走机构运动；

所述控制装置与所述驱动电机相连接，用于调整输入至所述驱动电机的电流，以控制所述驱动电机的转速。

在本发明实施例提供的轮式机器人驱动电机的控制方法、装置及轮式机器人中，该方法包括：确定待控制轮式机器人的驱动电机的当前转速和当前电流；将当前电流转换至两相旋转坐标系中；根据驱动电机的当前转速与预设转速的差值调整径向电流分量的大小，以及根据驱动电机的当前输出力矩、以及预存的力矩-目标垂向电流值对应关系调整垂向电流分量的大小；在驱动电机的当前转速与预设转速的差值的绝对值小于第一预设值且当前垂向电流分量与目标垂向电流值的差值的绝对值小于第二预设值时，确定调整后的目标电流；根据预设转速、当前转速和调整后的目标电流确定驱动电机的占空比。本发明实施例通过调整径向电流分量来提高驱动电机的输出功率，同时，通过调整垂向电流分量来提高驱动电机的输出效率，这样既提高了驱动电机的输出功率，又提高了驱动电机的输出效率。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本发明实施例所提供的一种轮式机器人驱动电机的控制方法的流程示意图；

图2示出了本发明实施例所提供的另一种轮式机器人驱动电机的控制方法的流程示意图；

图3a示出了本发明实施例所提供的在不同垂向电流值下驱动电机的输出效率随输出力矩变化曲线图；

图3b示出了本发明实施例所提供的驱动电机的指定输出力矩下的输出效率随垂向电流变化曲线图；

图4示出了本发明实施例所提供的一种轮式机器人驱动电机的控制装置的结构示意图；

图5示出了本发明实施例所提供的一种轮式机器人的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

考虑到采用相关技术中的驱动电机控制方法对轮式机器人的驱动电机进行实时控制，虽然能够在一定程度上提高驱动电机的输出功率，但是无法保证驱动电机的输出效率，导致驱动电机存在输出效率低的问题。基于此，本发明实施例提供了一种轮式机器人驱动电机的控制方法、装置及轮式机器人，下面通过实施例进行描述。

本发明实施例提供的轮式机器人驱动电机的控制方法，如图1所示，该方法包括如下步骤：

s101：确定待控制轮式机器人的驱动电机的当前转速，以及确定该待控制轮式机器人的驱动电机的当前电流，该当前电流为三相电流；

s102：将上述当前电流转换至两相旋转坐标系中，得到径向电流分量和垂向电流分量，该径向电流分量为分解到平行于上述驱动电机的旋转力矩方向上的电流分量，该垂向电流分量为分解到垂直于上述驱动电机的旋转力矩方向上的电流分量；其中，径向为q轴，垂向为d轴。

s103：根据上述驱动电机的当前转速与预设转速的差值调整上述径向电流分量的大小，以及根据上述驱动电机的当前输出力矩、以及预存的力矩-目标垂向电流值对应关系调整上述垂向电流分量的大小，其中，该当前输出力矩是根据当前电流确定的，预存的该力矩-目标垂向电流值对应关系为输出力矩与该输出力矩的效率最高点对应的垂向电流值之间的对应关系；

s104：在上述驱动电机的当前转速与预设转速的差值的绝对值小于第一预设值且当前垂向电流分量与目标垂向电流值的差值的绝对值小于第二预设值时，将调整后的上述径向电流分量和上述垂向电流分量转换至三相坐标系中，得到调整后的目标电流，其中，该目标垂向电流值为当前输出力矩的效率最高点对应的垂向电流值，第一预设值和第二预设值均大于零；

s105：根据预设转速、上述当前转速和调整后的目标电流确定上述驱动电机的占空比；

s106：根据上述占空比调整输入至上述驱动电机的电流，以控制该驱动电机的转速。

其中，将上述控制方法应用于轮式机器人行走机构的驱动轮中，该驱动轮中的驱动电机为直流无刷电机。

在本发明提供的实施例中，通过调整径向电流分量来提高驱动电机的输出功率，同时，通过调整垂向电流分量来提高驱动电机的输出效率，这样既提高了驱动电机的输出功率，又提高了驱动电机的输出效率。

其中，上述步骤s101确定待控制轮式机器人的驱动电机的当前转速，具体包括：

采集上述驱动电机对应的霍尔传感器的电平变化信号；

根据上述电平变化信号确定上述待控制轮式机器人上述驱动电机的当前转速。

具体的，由于驱动电机以相应的转速转动，使得霍尔传感器按照相应的时间间隔间隔生成高电平信号和低电平信号，因而，根据高电平信号和低电平信号的间隔变化情况即可确定驱动电机的当前转速，进而根据该当前转速也能够确定驱动轮的行驶速度，该行驶速度等于转速乘以驱动轮的周长。

其中，上述步骤s101确定待控制轮式机器人的驱动电机的当前电流，具体包括：

采集每一相线路上分别设置的场效应管的当前电压值，根据上述当前电压值和上述场效应管的内阻分别确定上述驱动电机的每一相线圈的当前电流；或者，

采集三相线路中任意两相线路上分别设置的场效应管的当前电压值，根据上述当前电压值和上述场效应管的内阻分别确定上述驱动电机的上述任意两相线圈的当前电流，并基于基尔霍夫原理，根据上述任意两相线圈的当前电流确定第三相线圈的当前电流。

其中，场效应管的当前电压值是指场效应管导通时采集电机触点处的电压值，对该电压值进行放大处理后，对放大后的电压值进行模数转换，得到相应的ad值，进而可计算出流经该相电机线圈的电流。

具体的，在本发明提供的实施例中，给出了两种确定驱动电机的当前电流的方式，一种是：分别采集三相线路上设置的场效应管的当前电压值，进而分别确定每一相线圈的当前电流；另一种是，只采集三相线路中任意两相线路上设置的场效应管的当前电压值，进而分别确定任意两相线圈的当前电流，再基于基尔霍夫原理，根据任意两相线圈的当前电流确定第三相线圈的当前电流。

其中，上述步骤s102将上述当前电流转换至两相旋转坐标系中，得到径向电流分量和垂向电流分量，具体包括：

采用克拉克变换方法将上述当前电流转换至两相正交坐标系中，得到两相正交电流；

采用帕克变换方法将上述两相正交电流转换至两相旋转坐标系中，得到径向电流分量和垂向电流分量。

具体的，考虑到在同时调整平行于驱动电机的旋转力矩方向上的电流分量和垂直于驱动电机的旋转力矩方向上的电流分量的过程中可能存在相互影响的情况，将三相电流转换至两相正交坐标系中，再转换至两相旋转坐标系中，然后在对各电流分量进行调整，这样能够保证同时调整径向电流分量和垂向电流分量而相互不影响。

其中，如图2所示，上述步骤s103根据上述驱动电机的当前转速与预设转速的差值调整上述径向电流分量的大小，以及根据上述驱动电机的当前输出力矩、以及预存的力矩-目标垂向电流值对应关系调整上述垂向电流分量的大小，具体包括：

s1031：采用pid调节方法根据当前转速与预设转速的差值，对径向电流分量的大小进行调整，以使当前转速与预设转速的差值的绝对值小于第一预设值。

在本步骤中，可以采用pid调节方法基于当前转速与预设转速的差值，增加或减少径向电流分量的大小，以使当前转速与预设转速越来越接近，并保持在0至第一预设值范围内，其中，该pid(proportionalintegralderivative，比例积分微分)调节方法只考虑p项和i项，具体的，当当前转速大于预设转速且差值大于第一预设值时，减少径向电流分量的大小，可以通过加反向电流的方式实现，达到减速的目的，对应的，当当当前转速小于预设转速且差值大于第一预设值时，增加径向电流分量的大小，可以通过加正向电流的方式实现，达到加速的目的。

s1032：基于预存的力矩-目标垂向电流值对应关系，根据驱动电机的当前输出力矩确定该当前输出力矩对应的目标垂向电流值；根据该目标垂向电流值调整垂向电流分量的大小，以使当前垂向电流分量与目标垂向电流值的差值的绝对值小于第二预设值。

在本步骤中，力矩-目标垂向电流值对应关系是执行如下测试操作确定的：

基于调节垂向电流值的过程，记录不同垂向电流值下分别对应的效率曲线；针对得到的每个效率曲线，确定该效率曲线最高点对应的输出力矩，将得到该效率曲线时所加的垂向电流值作为该输出力矩的目标垂向电流值。

在具体实施时，在调节垂向电流值的过程中，驱动电机的输出效率曲线会出现左移或右移，且输出效率曲线将在一个移动区间内左移或右移，测出待控制驱动电机的效率曲线的移动区间，并记录不同垂向电流值下分别对应的效率曲线，如图3a所示，假设曲线a为左边界效率曲线且垂向电流值为m时测得的，曲线c为右边界效率曲线且垂向电流值为n时测得的，曲线b为驱动电机的出厂效率曲线(即垂向电流值为0时的效率曲线)，不断调整垂向电流值,得到不同垂向电流值下分别对应的效率曲线，该驱动电机的效率曲线将在曲线a与曲线c之间移动，由曲线a可知，输出力矩为a时，该输出力矩的效率最高点对应的垂向电流值为m，由曲线b可知，输出力矩为b时，该输出力矩的效率最高点对应的垂向电流值为0，由曲线c可知，输出力矩为c时，该输出力矩的效率最高点对应的垂向电流值为n，在曲线a和曲线c之间将形成多个不同垂向电流值下对应的效率曲线，这样也可以得到每个输出力矩的效率最高点对应的垂向电流值(即目标垂向电流)，由此可确定，力矩-目标垂向电流值对应关系。

其中，由于输出效率曲线将在一个移动区间内左移或右移，这样只能得到输出力矩大于a且小于c时，该输出力矩对应的目标垂向电流值，因此，针对输出力矩小于a的情况，将得到左边界效率曲线时所加的垂向电流值m作为该输出力矩的目标垂向电流值；针对输出力矩大于c的情况，将得到右边界效率曲线时所加的垂向电流值n作为该输出力矩的目标垂向电流值。

另外，也可以按照预设间隔将输出力矩划分为多个力矩区间，基于上述测试操作确定每个力矩区间对应的目标垂向电流值，对应的，确定当前输出力矩所属力矩区间，基于该力矩区间、以及力矩区间与目标垂向电流值之间的对应关系，确定当前输出力矩的目标垂向电流值。

其中，针对每一指定输出力矩，在调节垂向电流值的过程中，可以得到该指定输出力矩下驱动电机的输出效率与垂向电流值之间的变化曲线(如图3b所示)，根据该变化曲线可以得到该指定输出力矩的目标垂向电流值，具体的，当指定输出力矩为a时，图3b中的目标垂直电流值为m,当指定输出力矩为c时，图3b中的目标垂直电流值为n。

需要说明的是，驱动电机的速度等于转速乘以轮子的周长，步骤s1031和步骤s1032的执行没有严格的先后顺序。

其中，上述步骤s104将调整后的上述径向电流分量和上述垂向电流分量转换至三相坐标系中，得到调整后的目标电流，具体包括：

采用反帕克变换方法将调整后的上述径向电流分量和上述垂向电流分量转换至两相正交坐标系中，得到两相正交电流；

采用反克拉克变换方法将上述两相正交电流转换至三相坐标系中，得到调整后的目标电流。

具体的，由于在对电流进行调整过程中，将三相电流转换至两相旋转坐标系中，而在向驱动电机输入电流时需要提供三相电流，因此，需要进行坐标系逆转换，将电流由两相旋转坐标系中再转换至三相坐标系中。

其中，上述步骤s105根据预设转速、上述当前转速和调整后的目标电流确定上述驱动电机的占空比，具体包括：

根据预设转速和确定的上述当前转速，确定上述驱动电机的当前比例积分调节值，该当前比例积分调节值为预设电流；

根据上述预设电流和调整后的目标电流，确定上述驱动电机的占空比。

其中，该预设转速是由上一级控制单元给出的，该预设转速的大小结合实际情况而定，在此不做限定。

具体的，上述控制方法的执行主体电机控制模型主要包括：pi控制器、电流闭环单元、电机驱动模块；

其中，驱动电机的占空比确定过程，具体为：

将驱动电机的预设转速和采集到的当前转速输入至pi控制器，该pi控制器根据预设转速、当前转速和如下公式(1)确定驱动电机的当前比例积分调节值；

其中，u1(t)表示当前比例积分调节值，即当前pi调节值，e1(t)表示预设转速与当前转速的差值，kp表示p项系数，ki表示i项系数。

将该当前比例积分调节值作为预设电流，并将该预设电流和采集到的当前电流输入至电流闭环，该电流闭环根据预设电流、当前电流和如下公式(2)确定驱动电机的占空比；

其中，u2(t)表示驱动电机的占空比，e2(t)表示预设电流与当前电流的差值，kp表示p项系数，ki表示i项系数，kd表示d项系数。

将确定出的驱动电机的占空比输入至电机驱动模块，该电机驱动模块根据该占空比调整输入至驱动电机的电流。

在具体实施时，控制驱动电机过程中，不断地调整径向电流分量和垂向电流分量，当驱动电机的当前转速与预设转速的差值的绝对值小于第一预设值且当前垂向电流分量与目标垂向电流值的差值的绝对值小于第二预设值时，将调整后的径向电流分量和垂向电流分量转换至三相坐标系中，得到调整后的目标电流；再采用上述驱动电机的占空比确定过程根据该目标电流确定驱动电机的占空比，最后，根据该占空比调整输入至驱动电机的电流，以控制驱动电机的转速。

由于在两相旋转坐标系中，径向的电流和垂直的电流分别提供不同的作用，径向电流可以提供旋转力矩，相关技术中并未有效地利用垂直电流，本发明提供的实施例中，考虑到垂直电流和电机本身的永磁铁所产生的磁场会相互叠加，利用该垂向电流能够有效地提升驱动电机响应的效果，在具体实施时，巧妙地通过调整垂向电流的方向和大小达到提高驱动电机的输出效率的效果。

在本发明实施例提供的轮式机器人驱动电机的控制方法中，确定待控制轮式机器人的驱动电机的当前转速和当前电流；将当前电流转换至两相旋转坐标系中；根据驱动电机的当前转速与预设转速的差值调整径向电流分量的大小，以及根据驱动电机的当前输出力矩、以及预存的力矩-目标垂向电流值对应关系调整垂向电流分量的大小；在驱动电机的当前转速与预设转速的差值的绝对值小于第一预设值且当前垂向电流分量与目标垂向电流值的差值的绝对值小于第二预设值时，确定调整后的目标电流；根据预设转速、当前转速和调整后的目标电流确定驱动电机的占空比。本发明实施例通过调整径向电流分量来提高驱动电机的输出功率，同时，通过调整垂向电流分量来提高驱动电机的输出效率，这样既提高了驱动电机的输出功率，又提高了驱动电机的输出效率。

本发明实施例还提供了一种轮式机器人驱动电机的控制装置，如图4所示，该装置包括：

转速及电流确定模块301，用于确定待控制轮式机器人的驱动电机的当前转速，以及确定待控制轮式机器人的驱动电机的当前电流，该当前电流为三相电流；

电流坐标系转换模块302，用于将上述当前电流转换至两相旋转坐标系中，得到径向电流分量和垂向电流分量，该径向电流分量为分解到平行于上述驱动电机的旋转力矩方向上的电流分量，该垂向电流分量为分解到垂直于上述驱动电机的旋转力矩方向上的电流分量；

两相电流分量调整模块303，用于根据上述驱动电机的当前转速与预设转速的差值调整上述径向电流分量的大小，以及根据上述驱动电机的当前输出力矩、以及预存的力矩-目标垂向电流值对应关系调整上述垂向电流分量的大小，其中，该当前输出力矩是根据当前电流确定的，预存的该力矩-目标垂向电流值对应关系为输出力矩与该输出力矩的效率最高点对应的垂向电流值之间的对应关系；

目标电流确定模块304，用于在上述驱动电机的当前转速与预设转速的差值的绝对值小于第一预设值且当前垂向电流分量与目标垂向电流值的差值的绝对值小于第二预设值时，将调整后的上述径向电流分量和上述垂向电流分量转换至三相坐标系中，得到调整后的目标电流，其中，该目标垂向电流值为当前输出力矩的效率最高点对应的垂向电流值；

占空比确定模块305，用于根据预设转速、上述当前转速和调整后的目标电流确定上述驱动电机的占空比；

电机驱动模块306，用于根据上述占空比调整输入至上述驱动电机的电流，以控制上述驱动电机的转速。

在本发明提供的实施例中，通过调整径向电流分量来提高驱动电机的输出功率，同时，通过调整垂向电流分量来提高驱动电机的输出效率，这样既提高了驱动电机的输出功率，又提高了驱动电机的输出效率。

其中，上述转速及电流确定模块301被配置用于：

采集上述驱动电机对应的霍尔传感器的电平变化信号；

根据上述电平变化信号确定上述待控制轮式机器人上述驱动电机的当前转速。

其中，上述转速及电流确定模块301被配置用于：

采集每一相线路的当前电压值，根据上述当前电压值分别确定上述驱动电机的每一相线圈的当前电流；或者，

采集三相线路中任意两相线路的当前电压值，根据上述当前电压值分别确定上述驱动电机的上述任意两相线圈的当前电流，并基于基尔霍夫原理，根据上述任意两相线圈的当前电流确定第三相线圈的当前电流。

其中，上述电流坐标系转换模块302被配置用于：

采用克拉克变换方法将上述当前电流转换至两相正交坐标系中，得到两相正交电流；

采用帕克变换方法将上述两相正交电流转换至两相旋转坐标系中，得到径向电流分量和垂向电流分量。

其中，上述两相电流分量调整模块303被配置用于：

根据当前转速与预设转速的差值，对径向电流分量的大小进行调整，以使当前转速与预设转速的差值的绝对值小于第一预设值；以及，

基于预存的力矩-目标垂向电流值对应关系，根据驱动电机的当前输出力矩确定该当前输出力矩对应的目标垂向电流值；根据该目标垂向电流值调整垂向电流分量的大小，以使当前垂向电流分量与目标垂向电流值的差值的绝对值小于第二预设值。

其中，上述目标电流确定模块304被配置用于：

采用反帕克变换方法将调整后的上述径向电流分量和上述垂向电流分量转换至两相正交坐标系中，得到两相正交电流；

采用反克拉克变换方法将上述两相正交电流转换至三相坐标系中，得到调整后的目标电流。

其中，上述占空比确定模块305被配置用于：

根据预设转速和确定的上述当前转速，确定上述驱动电机的当前比例积分调节值，该当前比例积分调节值为预设电流；

根据上述预设电流和调整后的目标电流，确定上述驱动电机的占空比。

在本发明实施例提供的轮式机器人驱动电机的控制装置中，通过转速及电流确定模块301确定待控制轮式机器人的驱动电机的当前转速和当前电流；通过电流坐标系转换模块302将当前电流转换至两相旋转坐标系中；通过两相电流分量调整模块303根据驱动电机的当前转速与预设转速的差值调整径向电流分量的大小，以及根据驱动电机的当前输出力矩、以及预存的力矩-目标垂向电流值对应关系调整垂向电流分量的大小；通过目标电流确定模块304在驱动电机的当前转速与预设转速的差值的绝对值小于第一预设值且当前垂向电流分量与目标垂向电流值的差值的绝对值小于第二预设值时，确定调整后的目标电流；通过占空比确定模块305根据预设转速、当前转速和调整后的目标电流确定驱动电机的占空比。本发明实施例通过调整径向电流分量来提高驱动电机的输出功率，同时，通过调整垂向电流分量来提高驱动电机的输出效率，这样既提高了驱动电机的输出功率，又提高了驱动电机的输出效率。

本发明实施例还提供了一种轮式机器人，如图5所示，该轮式机器人包括：机器人本体10、驱动电机20、图4所示的控制装置30；

上述驱动电机20用于驱动上述机器人本体10的行走机构运动；

上述控制装置30与上述驱动电机20相连接，用于调整输入至上述驱动电机20的电流，以控制上述驱动电机20的转速。

上述控制装置30，具体包括：

转速及电流确定模块301，用于确定待控制轮式机器人的驱动电机20的当前转速，以及确定待控制轮式机器人的驱动电机20的当前电流，该当前电流为三相电流；

电流坐标系转换模块302，用于将上述当前电流转换至两相旋转坐标系中，得到径向电流分量和垂向电流分量，该径向电流分量为分解到平行于上述驱动电机20的旋转力矩方向上的电流分量，该垂向电流分量为分解到垂直于上述驱动电机20的旋转力矩方向上的电流分量；

两相电流分量调整模块303，用于根据上述驱动电机20的当前转速与预设转速的差值调整上述径向电流分量的大小，以及根据上述驱动电机20的当前输出力矩、以及预存的力矩-目标垂向电流值对应关系调整上述垂向电流分量的大小；

目标电流确定模块304，用于在上述驱动电机20的当前转速与预设转速的差值的绝对值小于第一预设值且当前垂向电流分量与目标垂向电流值的差值的绝对值小于第二预设值时，将调整后的上述径向电流分量和上述垂向电流分量转换至三相坐标系中，得到调整后的目标电流；

占空比确定模块305，用于根据预设转速、上述当前转速和调整后的目标电流确定上述驱动电机20的占空比；

电机驱动模块306，用于根据上述占空比调整输入至上述驱动电机20的电流，以控制上述驱动电机20的转速。

在本发明实施例提供的轮式机器人中，通过调整径向电流分量来提高驱动电机20的输出功率，同时，通过调整垂向电流分量来提高驱动电机20的输出效率，这样既提高了驱动电机20的输出功率，又提高了驱动电机20的输出效率。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。