六轮步进式机器人全向移动平台.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102658841A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102658841A(43)申请公布日2012.09.12(21)申请号201210143643.2(22)申请日2012.05.10(71)申请人复旦大学地址200433上海市杨浦区邯郸路220号(72)发明人余翀邱其文(74)专利代理机构上海正旦专利代理有限公司31200代理人陆飞盛志范(51)Int.Cl.B62D57/02(2006.01)G05D1/02(2006.01)权利要求书权利要求书1页1页说明书说明书1111页页附图附图66页(54)发明名称六轮步进式机器人全向移动平台(57)摘要本发明属于机器人技术领域，具体涉为一种六轮步进式机器人全向移动平台。该全向移动平台包括顶板、底板，以及均匀布置于顶板和底板之间的六个步进电机；相邻两个步进电机之间的轴向夹角为60度，每个步进电机转轴上连接一组互补全向车轮；两个轴向夹角为180度的步进电机定为一组；在步进电机和顶板之间的悬挂装置上安装弹簧，使六个车轮处于预紧状态；整个系统采用细分控制，以消除步进电机的低频振动并提高运转精度，并由FPGA芯片充当底层运动控制器，同时产生4路PWM信号，达到转速和转向控制要求。本发明的全向移动平台控制简便，运行平稳，负载力大，安装使用方便，车体振动小，运动定位精度高，可广泛应用于各种机器人中。CN1026584ACN102658841A权利要求书1/1页1.一种六轮步进式机器人全向移动平台，其特征在于包括顶板、底板，以及均匀布置于顶板和底板之间的六个步进电机；相邻两个步进电机之间的轴向夹角为60度，每个步进电机转轴上连接一组互补全向车轮；两个轴向夹角为180度的步进电机定为一组，六个步进电机分成三组；所述互补全向车轮采用有机玻璃板作为轮框架，每块轮框架板材外缘等间距地开有8个凹槽，每个凹槽中均安装侧向辊子，侧向辊子的转轴夹紧在轮框架外缘。2.根据权利要求1所述的六轮步进式机器人全向移动平台，其特征在于在所述步进电机和所述顶板之间的悬挂系统上设置有弹簧，使得六组互补全向车轮处于预紧状态。3.根据权利要求1所述的六轮步进式机器人全向移动平台，其特征在于所述步进电机采用混合式两相42H4602型步进电机。4.根据权利要求1所述的六轮步进式机器人全向移动平台，其特征在于基于L298N设计步进电机控制信号放大电路，来驱动步进电机。5.根据权利要求1所述的六轮步进式机器人全向移动平台，其特征在于对步进电机进行细分控制；由CycloneIIEP2C8Q208C8N芯片充当底层运动控制器，利用FPGA芯片的硬件并行特性，采用VerilogHDL描述实现同时产生4路PWM信号，根据不同的细分要求，分别存储不同的细分参数列表，再按系统要求的电机转动方向及转动速度的要求，动态的从循环列表中读取PWM参数，从而使生成的4路PWM信号，既满足细分要求，又达到步进电机转速和转向控制要求；这里所述细分为步进电机步距角的细分。6.根据权利要求5所述的六轮步进式机器人全向移动平台，其特征在于进行细分控制时，细分参数设置遵循下述三个规则：（1）所设置数值使I相、II相的电压变化存在90°相位差；（2）所设置数据使I相、II相各自电压按近似正弦规划变化；（3）各抽头电压分布均匀合理，周期内高低电平对称。2CN102658841A说明书1/11页六轮步进式机器人全向移动平台技术领域[0001]本发明属于机器人技术领域，具体涉及一种机器人全向移动平台。背景技术[0002]机器人全向移动是指移动机构能够不受任何约束地，从当前位置向工作平面上的任何位置和任意方向运动，能够实现完美的运动性能，比非全向机构系统有着明显的优势。例如，全向移动机构因其零回转半径的特点，可以在拥挤狭窄的场所内，使机器人本体灵活自如地穿行；可以对自己所处位置进行细微调整，实现精确定位和高精度轨迹跟踪等。因此，机器人全向移动平台也是当前机器人研究和制造的热点问题。[0003]传统的机器人全向移动采用全向轮，其主要缺点是：辊子之间存在间隙，使得轮子在转动过程中同地面接触点的高度不断变化，从而导致机器人车体的震动或打滑，因而增加了运动计算的误差。同时传统的全向机器人底盘具有负载力较小的不足。发明内容[0004]本发明的目的在于提供一种控制简便、负载力大、安装使用方便、车体振动小、运动定位精度高的机器人全向移动平台。[0005]本发明提供机器人全向移动平台，采用六个步进电机作为驱动，故称其为六轮步进式机器人全向移动平台。其中涉及机械结构、步进电机的驱动和细分控制以及运动控制方法的设计等。具体说来，机器人全向移动平台包括顶板、底板，以及均匀布置于顶板和底板之间的六个步进电机；相邻两个步进电机之间的轴向夹角为60度，