详情

原文传递一种全地形农用底盘及其高精度控制方法

专利名称：	一种全地形农用底盘及其高精度控制方法
摘要：	本发明公开了一种全地形农用底盘及其高精度控制方法，属于农用机械领域，全地形农用底盘包括底盘本体，底盘本体上固定安装有控制设备及与其通信连接的深度相机、3D激光雷达、无线通信模块和若干个独立转向驱动轮；独立转向驱动轮包括转向驱动机构、与转向驱动机构的输出轴固定的轮架、与轮架固定的行走驱动机构以及与行走驱动机构的输出轴固定的全地形轮；全地形轮包括同轴连接的平地轮和轨道轮，转向驱动机构的输出轴竖向布置，行走驱动机构的输出轴水平布置。本发明不但能够实现直线行驶、原地转向、侧向行驶、弧形转向等多种运动模态，而且还能够在平地及轨道上行驶，从而有效拓展适用场景，满足农业生产中多种复杂场景的需求。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	上海;31
申请人：	复旦大学
发明人：	商慧亮;潘宇真;张安政;魏佳炜;张晨昀;李睿蛟
专利状态：	有效
申请日期：	2023-06-25T00:00:00+0800
发布日期：	2023-11-07T00:00:00+0800
申请号：	CN202310751400.5
公开号：	CN117002196A
代理机构：	郑州龙腾盛世专利代理事务所(普通合伙)
代理人：	魏新培
分类号：	B60F1/00;B60F1/02;B62D5/04;B60K7/00;G01C21/00;G01S17/89;G01S17/86;B;G;B60;B62;G01;B60F;B62D;B60K;G01C;G01S;B60F1;B62D5;B60K7;G01C21;G01S17;B60F1/00;B60F1/02;B62D5/04;B60K7/00;G01C21/00;G01S17/89;G01S17/86
申请人地址：	200433 上海市杨浦区邯郸路220号
主权项：	1.一种全地形农用底盘，其特征在于：包括底盘本体，所述底盘本体上固定安装有控制设备以及与所述控制设备通信连接的深度相机、3D激光雷达、无线通信模块以及若干个独立转向驱动轮；所述独立转向驱动轮包括相对于所述底盘本体固定安装的转向驱动机构、相对于所述转向驱动机构的输出轴固定安装的轮架、相对于所述轮架固定安装的行走驱动机构以及相对于所述行走驱动机构的输出轴固定安装的全地形轮；其中，所述全地形轮包括同轴连接的平地轮和轨道轮，所述转向驱动机构的输出轴竖向布置，所述行走驱动机构的输出轴水平布置。 2.根据权利要求1所述的全地形农用底盘，其特征在于：所述转向驱动机构配置为转向减速电机，所述转向减速电机包括步进电机和蜗轮蜗杆减速器，所述转向减速电机通过转向架固定连接在所述底盘本体上，所述转向架上还转动连接有转向轴，所述转向轴同时与所述转向减速电机的输出轴及所述轮架传动连接。 3.根据权利要求2所述的全地形农用底盘，其特征在于：所述转向架上还安装有用于检测所述转向轴旋转角度的角度传感器，且所述角度传感器与所述控制设备通信连接。 4.根据权利要求2所述的全地形农用底盘，其特征在于：所述行走驱动机构配置为行走减速电机，所述行走减速电机包括直流无刷电机和直角减速器，所述轮架上还转动连接有驱动轴，所述驱动轴同时与所述行走减速电机的输出轴及所述全地形轮传动连接。 5.根据权利要求4所述的全地形农用底盘，其特征在于：所述转向架与所述轮架之间设有推力球轴承，所述转向架及所述轮架上分别固定安装有用于限制所述推力球轴承的上限位盘和下限位盘。 6.根据权利要求5所述的全地形农用底盘，其特征在于：所述上限位盘与所述推力球轴承之间，和/或，所述下限位盘与所述推力球轴承之间设有弹性材质的缓冲圈。 7.根据权利要求4所述的全地形农用底盘，其特征在于：所述转向轴、所述驱动轴分别通过法兰盘与所述轮架、所述全地形轮相连接。 8.根据权利要求1所述的全地形农用底盘，其特征在于：所述底盘本体上固定安装有与所述控制设备通信连接的交互屏幕。 9.一种用于如权利要求1-8任一项所述的全地形农用底盘的高精度控制方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤： S1、根据任务内容，通过导航规划算法发布底盘的期望运动状态，并通过底盘正运动学模型求解，得到每个独立转向驱动轮随时间变化的转向角度及行走速度； S2、将所述转向角度及行走速度分别发送给对应的独立转向驱动轮，以便于各独立转向驱动轮按照给定的转向角度和行走速度进行转向和行走； S3、行进过程中，实时接收各独立转向驱动轮反馈的转向角度和行走速度，并根据底盘逆运动学模型计算得到底盘的实际运动状态； S4、将底盘的实际运动状态信息与惯性测量单元测得的底盘姿态信息通过扩展卡尔曼滤波方法融合，得到高精度的底盘实时位置和姿态； S5、对比步骤S4中得到高精度的底盘实时位置和姿态与步骤S1中发布的底盘的期望运动状态，并根据对比结果对底盘的行走速度和转向角度进行修正。 10.一种如权利要求1-8任一项所述的全地形农用底盘的轨道识别定位方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤： S01、通过3D激光雷达扫描获得场景三维地图，并标识出目标轨道入口的初步位置； S02、当底盘运动到距离目标轨道入口预设距离时，通过深度相机拍摄获得目标轨道入口的深度点云图像； S03、将所述深度点云图像与所述场景三维地图融合，构建出环境地图，从而识别出目标轨道入口的大致位置； S04、基于目标轨道入口的大致位置，通过深度相机拍摄获得目标轨道入口的环境RGB图像； S05、基于所述环境RGB图像以及目标轨道上事先设置的标志物，确定目标轨道入口相对于底盘的精确位置，以便于全地形农用底盘的行进方向与目标轨道平行对齐后经目标轨道入口驶入。
所属类别：	发明专利