全向移动装置及其姿态控制方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110709316A(43)申请公布日2020.01.17(21)申请号201880034669.9(74)专利代理机构北京市铸成律师事务所1(22)申请日2018.05.141313代理人林蕾武晨燕(30)优先权数据2017-1046692017.05.26JP(51)Int.Cl.B62K17/00(2006.01)(85)PCT国际申请进入国家阶段日G05D1/08(2006.01)2019.11.26(86)PCT国际申请的申请数据PCT/JP2018/0186112018.05.14(87)PCT国际申请的公布数据WO2018/216530JA2018.11.29(71)申请人学校法人东京理科大学地址日本东京(72)发明人星野祐权利要求书2页说明书29页附图14页(54)发明名称全向移动装置及其姿态控制方法(57)摘要全向移动装置包括：底盘、车身、万向接头和姿态稳定系统。在底盘配设有能够向所有方向移动的多个车轮。车身配设于底盘上。万向接头连结底盘和车身，并且通过该万向接头车身相对于底盘的姿态能够改变。姿态稳定系统使底盘向与车身的姿态的变化对应的方向移动，并且稳定地保持车身的姿态。CN110709316ACN110709316A权利要求书1/2页1.一种全向移动装置，其特征在于，包括：底盘，配设有能够向所有方向移动的多个车轮；车身，配设于所述底盘上；万向接头，连结所述底盘和所述车身，使所述车身相对于所述底盘的姿态能够改变；以及姿态稳定系统，使所述底盘向所述车身的姿态改变的方向移动，并且稳定地保持所述车身的姿态。2.根据权利要求1所述的全向移动装置，其特征在于，所述万向接头的运动副为2。3.根据权利要求2所述的全向移动装置，其特征在于，所述万向接头构成为包括：第一旋转轴，支撑于所述底盘的上部，以所述底盘的移动方向中的一个移动方向为第一轴向；第二旋转轴，支撑于所述车身的下部，以所述底盘的移动方向中的另一个移动方向且与所述第一轴向相交的方向为第二轴向；以及十字轴，能够以所述第一旋转轴为中心进行旋转，并且能够以所述第二旋转轴为中心进行旋转。4.根据权利要求1至3中任一项所述的全向移动装置，其特征在于，所述姿态稳定系统包括驱动单元，所述驱动单元具有：马达，设置于所述底盘；减速器，设置于所述底盘，使所述马达的旋转驱动力降低并传递至所述车轮；以及伺服放大器，设置于所述车身，连结至所述马达并驱动所述马达。5.根据权利要求1至4中任一项所述的全向移动装置，其特征在于，所述车轮是全向轮和麦克纳姆轮中的至少一种。6.根据权利要求4所述的全向移动装置，其特征在于，所述姿态稳定系统包括控制单元，所述控制单元具有：角度检测部，获取所述马达的旋转角；姿态角度检测部，获取所述车身的姿态角和所述车身的角速度；以及运算处理部，基于由所述角度检测部获取的所述旋转角以及由所述姿态角度检测部获取的所述姿态角和所述角速度，运算稳定地保持姿态的所述车身的运动状态，并且基于该运算结果控制所述伺服放大器。7.根据权利要求1至6中任一项所述的全向移动装置，其特征在于，在所述车轮和所述底盘之间，还包括缓冲装置，所述缓冲装置使从所述车轮传递至所述底盘的振动减少。8.根据权利要求3所述的全向移动装置，其特征在于，在所述第一旋转轴和所述第二旋转轴安装有锁定装置，所述锁定装置在所述底盘移动时能够改变所述车身的姿态，在停止所述底盘的移动时锁定所述车身的姿态。9.一种全向移动装置的姿态控制方法，其特征在于，所述全向移动装置包括根据权利要求6所述的所述全向移动装置的所述姿态稳定系统，在该姿态稳定系统执行以下步骤：获取所述马达的旋转角；2CN110709316A权利要求书2/2页获取所述车身的姿态角和所述车身的角速度；基于所述旋转角、所述姿态角和所述角速度，运算稳定地保持姿态的所述车身的运动状态；以及基于该运算结果控制所述伺服放大器并在稳定地保持姿态的状态下使所述底盘移动。3CN110709316A说明书1/29页全向移动装置及其姿态控制方法技术领域[0001]本发明涉及全移动装置及其姿态控制方法。背景技术[0002]日本专利第3070015号公报公开了全向移动装置(全向移动车辆)。在这种全向移动装置中，由于单个球体(旋转体)自由旋转地安装在框架上，因此框架在静力学上是不稳定的。在全向移动装置中，由于使球体旋转行驶，并且稳定地保持框架在行驶中的姿态，从而使框架在动力学上稳定化。[0003]然而，在上述全向移动装置中，球体与行驶道路(地面)的接触是点接触。也就是说，球体与行驶道路之间的接触面积较小，球体在行驶期间不能获取足够的抓地力。[0004]此外，在上述全向移动装置中，球体在行驶时在行驶道路上滚动。行驶道路上