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(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CN106379409A(43)申请公布日2017.02.08(21)申请号201610854979.8(22)申请日2016.09.27(71)申请人南京航空航天大学地址210016江苏省南京市秦淮区御道街29号(72)发明人闫方叶永强曹柔梅园园(74)专利代理机构南京经纬专利商标代理有限公司32200代理人熊玉玮(51)Int.Cl.B62D11/04(2006.01)B62D63/02(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图6页(54)发明名称角度可控动力差速全向轮及其控制方法以及全向移动平台(57)摘要本发明公开了角度可控动力差速全向轮及其控制方法以及全向移动平台,涉及机械制造与装配、智能控制的技术领域。角度可控动力差速全向轮,包括:轮架主体、回转支承轴承、两个车轮、两个弹性联轴器、两个减速电机、陀螺仪、控制器,全向轮的控制方法对两车轮的转速进行闭环控制以使全向轮的实际方位角跟踪其期望值,灵活转向、成本较低,能够满足重型装备或货物运输中的全向移动需求。全向平台包含全向轮以及通过回转支承轴承与全向轮连接的平台底板,实现了平台底板不转向的灵活移动。CN106379409ACN106379409A权利要求书1/1页1.角度可控动力差速全向轮,包括:轮架主体(1)、回转支承轴承(2)、两个车轮(3)、两个弹性联轴器(4)、两个减速电机(5)、陀螺仪(12)、控制器(13),所述轮架主体(1)包含:承受负载的水平板、两块用于固定车轮的垂直板、两块用于传递全向轮所承受负载的垂直板以及与它们固定连接的承重板,每块垂直板都与水平板固定连接,所述回转支承轴承(2)的内圈固定在水平板上,每个车轮(3)轮轴的一端固定在一块垂直板上,每个车轮(3)轮轴的另一端穿过一块用于传递全向轮所承受负载的垂直板与一个弹性联轴器(4)的一端连接,每个弹性联轴器(4)的另一端与一个减速电机(5)的输出轴连接,每个减速电机(5)的输出轴上都安装有一个光电测速模块,控制器(13)和两个减速电机(5)搭载在承重板上,陀螺仪(12)搭载在轮架主体(1)上;每个光电测速模块实时检测一个车轮的实际转速,陀螺仪实时检测全向轮的实际方位角,控制器根据接收的车轮实际转速、全向轮的实际方位角以及全向轮方位角的期望值调整两车轮的转速。2.根据权利要求1所述角度可控动力差速全向轮,其特征在于,所述每个车轮(3)轮轴的一端通过与其过盈配合的轮毂轴承(6)固定在一块垂直板上。3.权利要求1或2所述角度可控动力差速全向轮的控制方法,其特征在于,对两车轮的转速进行闭环控制以使全向轮的实际方位角跟踪其期望值,具体为:由全向轮运动学模型:计算全向轮角速度,分别对两车轮实际转速和全向轮方位角变化量期望值的差值进行PID调节得到各减速电机驱动电路的PWM信号,各减速电机在驱动电路的作用下带动车轮转动,在陀螺仪检测出全向轮运动到指定位置时结束整个控制方法,其中,为全向轮角速度,为全向轮角速度为时在参考坐标系中的实际位置,θ为全向轮的当前方位角,L为两车轮之间的轴向距离,V1、V2为两车轮的线速度。4.全向移动平台,其特征在于,包括:权利要求1或2所述角度可控动力差速全向轮(7)、平台底板(9)和四个随动支撑轮(8),所述平台底板(9)通过回转支承轴承(2)的外圈固定在平台底板(9)的质心处,四个随动支撑轮(8)安装在平台底板(9)的几何四周且在平台底板(9)确定的平面内均匀分布。5.控制权利要求4所述全向移动平台做直线运动的方法,其特征在于,首先,差速驱动全向轮的两车轮以控制全向轮转动目标角度,所述目标角度根据全向移动平台的从起点运动至终点的轨迹确定;接着,以全向轮方位角变化量为0对全向轮两车轮的转速进行闭环控制。6.控制权利要求4所述全向移动平台做曲线运动的方法,其特征在于,首先,差速驱动全向轮的两车轮以控制全向轮开始转向;接着,控制转动的两车轮速度差恒定以使全向轮的方位角随时间均匀改变。2CN106379409A说明书1/6页角度可控动力差速全向轮及其控制方法以及全向移动平台技术领域[0001]本发明公开了角度可控动力差速全向轮及其控制方法以及全向移动平台,涉及机械制造与装配、智能控制的的技术领域。背景技术[0002]目前,全向移动平台可以实现车辆全向运动的功能,主要有采用麦克纳姆轮(以下称“麦克轮”)的全向平台和采用专门转向控制机构的移动平台。[0003]采用麦克轮的全向车转向灵活,并可以实现任意方向的移动,由于其出现的时间较早,业界对其研究较为深入,相关控制方法较为成熟,运动精度比较高。由于麦克轮设计结构复杂、单个轮组价格昂贵、维护性能较差,其对于环境要求较高,特别是对于工作场地的平整度有着很高的要求,难以在一般