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原文传递一种基于全向轮的直线运动控制方法

专利名称：	一种基于全向轮的直线运动控制方法
摘要：	本发明一种基于全向轮的直线运动控制方法涉及的是一种控制车辆保持直线运动的方法，可用于车体在平整地面无任何标识和不借助外源定位的情况下进行直线运动控制。一种基于全向轮的直线运动控制方法为：全向轮母轮的轮轴方向与车体运动方向平行，全向轮母轮的轮轴通过轴承固定在支架上，全向轮母轮的轮轴通过同轴方式或者齿轮、皮带等方式将其转动传送至固定在支架上的编码器或电位器等角位移传感器的输入轴，支架通过弹簧减震器连接于车体上，当车体在直线运动未发现侧向偏离，全向轮母轮上仅子滚轮转动；当发现侧向偏离时，全向轮母轮发生转动，继而带动角位移传感器的输入轴转动，角位移传感器实时采集角位移变化值，计算出侧向偏移量。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	中国人民解放军总参谋部第六十研究所
发明人：	凌云
专利状态：	有效
申请日期：	2019-07-22T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-12T00:00:00+0800
申请号：	CN201910659350.1
公开号：	CN110435440A
代理机构：	南京品智知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	奚晓宁;杨陈庆
分类号：	B60L15/20(2006.01);B;B60;B60L;B60L15
申请人地址：	210016江苏省南京市玄武区珠江路766号
主权项：	1.一种基于全向轮的直线运动控制方法，其特征在于：车体向前运动，当车体在直线运动未发现侧向偏离，全向轮上仅子滚轮转动；当发现侧向偏离时，全向轮发生转动，继而带动角位移传感器的输入轴转动，角位移传感器实时采集角位移变化值，计算出侧向偏移量：（1）其中，为比例系数，为角度位移传感器测得的支架旋转轴的旋转角位移；同时获取车体前后端的侧向偏移量，即计算出车体相对于初始朝向直线的航向偏差和侧向位移偏差：（2）（3）其中，为前端测量得到偏移误差，为后端测量得到的偏移误差，为该装置安装的前后距离；将此两种偏差在控制器中做位置控制闭环得到车体角速度控制量：（4）其中，分别为位移控制比例、微分系数和航向控制比例、微分系数，和分别为位移误差变化量和航向误差变化量；根据该车体角速度控制量计算车体左右侧控制目标速度和：（5）其中为车体的运动目标速度，为控制幅度比例系数；将左、右轮的目标速度分别用于控制左、右侧电机按该目标速度行驶，则车体在运动过程中动态调整自身姿态，可实现航向、侧向距离误差控制和直线运动。 2.一种基于全向轮的直线运动控制方法所利用的车辆，其特征在于：车体的两侧设置有车轮，在车体下方的中轴线上设置有测向装置；车体在运动过程中通过测向装置动态调整车体的运动方向保持直线。 3.根据权利要求2所述的一种基于全向轮的直线运动控制方法所利用的车辆，其特征在于：所述的测向装置为两个，分别安装在车体的前端和后端。 4.根据权利要求2所述的一种基于全向轮的直线运动控制方法所利用的车辆，其特征在于：测向装置具有支架，在支架的下方安装有能够转动的全向轮母轮，全向轮母轮在初始状态时与车体上的车轮垂直；全向轮配套安装有角位移传感器；所述的全向轮母轮外缘具有多个等尺寸且围绕全向轮圆形等距排列的子滚轮；子滚轮能够在车体的带动下进行滚动；在车体为直线运动时，仅仅全向轮母轮上与地面接触的子滚轮转动，在发生偏航时，全向轮母轮参与转动并带动角位移传感器动作。 5.根据权利要求4所述的一种基于全向轮的直线运动控制方法所利用的车辆，其特征在于：所述的子滚轮为两端齐平的枣核状，子滚轮轴向剖面外缘的弧度等同于全向轮母轮外缘的弧度。 6.根据权利要求4所述的一种基于全向轮的直线运动控制方法所利用的车辆，其特征在于：所述的子滚轮具有两组，两组子滚轮交错排列，所有子滚轮的外缘能够拼接出一个完整的圆形。 7.根据权利要求4所述的一种基于全向轮的直线运动控制方法所利用的车辆，其特征在于：所述的子滚轮的数量为一组不少于3个。 8.根据权利要求4所述的一种基于全向轮的直线运动控制方法所利用的车辆，其特征在于：角位移传感器同轴安装在全向轮母轮的侧面，或者通过齿轮、皮带进行动力连接。 9.根据权利要求2所述的一种基于全向轮的直线运动控制方法所利用的车辆，其特征在于：所述的角位移传感器为编码器或电位器。 10.根据权利要求4所述的一种基于全向轮的直线运动控制方法所利用的车辆，其特征在于：支架通过弹簧减震器与车体的下部连接；弹簧减震器分别位于支架的边角处。
所属类别：	发明专利