[發(fā)明專利]一種輪式全向移動底盤及其控制方法

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• 申請日: 2013-12-18
• 公開（公告）號: CN103640641A
• 公開（公告）日: 2014-03-19
• 發(fā)明（設計）人: 陳衛(wèi);趙鵬舉;劉法君;鄒威;王陽;吳建紅
• 申請（專利權）人: 重慶電子工程職業(yè)學院
• 主分類號: B62D61/06
• 分類號: B62D61/06;B60L15/00
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 梁展湖;李海華

1.一種輪式全向移動底盤，包括底盤，其特征在于：所述底盤包括水平設置的框架和固定在框架內的Y形支架，所述Y形支架包括三條支臂：支臂A、支臂B和支臂C，支臂A、支臂B和支臂C的一端相連接，另一端均連接在框架上；支臂A與支臂B之間的夾角和支臂A與支臂C之間的夾角相等，且均大于90°；在三條支臂上分別設置一個電機，共有三個電機：電機A、電機B和電機C，三個電機的輸出軸分別與設置各電機的支臂平行；在三個電機的輸出軸上分別設置一個全向滾輪，共有三個全向滾輪：全向滾輪A、全向滾輪B和全向滾輪C，每個電機能夠帶動對應的全向滾輪轉動；

在Y形支架上還設有控制器和電源，所述控制器與三個電機相連，并能夠控制三個電機同時或分別工作；所述電源為控制器和三個電機供電。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種輪式全向移動底盤，其特征在于：所述框架包括平行設置的第一托桿和第二托桿，所述第一托桿的長度大于第二托桿的長度；第一托桿的兩端垂直連接兩第三托桿，所述第三托桿的一端與第一托桿相連，另一端通過一傾斜設置的第四托桿與第二托桿的兩端相連；所述Y形支架的一端與第一托桿相連，另兩端分別與兩第四托桿相連。

3.根據(jù)權利要求1或2所述的一種輪式全向移動底盤，其特征在于：所述Y形支架的支臂A與支臂B之間的夾角為135°，支臂A與支臂C之間的夾角為135°，支臂B與支臂C之間的夾角為90°。

4.根據(jù)權利要求3所述的一種輪式全向移動底盤，其特征在于：在框架內還設有至少一根加強桿，所述加強桿的兩端與框架固定連接。

5.根據(jù)權利要求1所述的一種輪式全向移動底盤，其特征在于：所述全向滾輪為雙輪盤結構，在兩輪盤的邊緣均套設有數(shù)個能自由滾動的軸承滾輪；所述軸承滾輪繞全向滾輪一周，且兩輪盤上的軸承滾輪交替錯位分布。

6.根據(jù)權利要求1所述的一種輪式全向移動底盤，其特征在于：所述控制器包括信號接收模塊、信號處理模塊以及信號輸出模塊，所述信號輸出模塊將輸出控制信號傳遞給各電機。

7.根據(jù)權利要求1所述的一種輪式全向移動底盤，其特征在于：所述電機A、電機B以及電機C均采用步進電機或減速電機。

8.一種如上述任一權利要求所述的輪式全向移動底盤的控制方法，其特征在于：

1）．橫向移動：

由控制器發(fā)出控制信號，控制各電機分別帶動各全向滾輪轉動；三個電機帶動全向滾輪的旋轉方向滿足：全向滾輪B和全向滾輪C的轉動方向在左/右方向的分量方向與全向滾輪A的轉動方向一致；三個電機帶動全向滾輪轉動的速度分別為υ_A、υ_B、υ_C，且滿足如下關系：

；

；?

式中，υ為底盤橫向左/右移動的速度，為支臂A與支臂B之間的夾角，為支臂A與支臂C之間的夾角，表示全向滾輪B在橫向左/右方向的速度分量，表示全向滾輪C在橫向左/右方向的速度分量；

2）．前后移動：

由控制器發(fā)出控制信號，控制電機B、電機C分別帶動全向滾輪B和全向滾輪C轉動，且全向滾輪B和全向滾輪C的轉動方向滿足：全向滾輪B和全向滾輪C的轉動方向在前/后方向上的速度分量方向一致；全向滾輪B和全向滾輪C的轉速分別為υ_B、υ_C，且滿足速度關系式：

；

；?

式中，υ為底盤前/后方向移動的速度，為支臂A與支臂B之間的夾角，為支臂A與支臂C之間的夾角，為B輪在前/后方向的速度分量，為C輪在前/后方向的速度分量；

3）．原地旋轉：

由控制器發(fā)出控制信號，控制各電機分別帶動各全向滾輪轉動；三個電機分別帶動三個全向滾輪同時進行順時針轉動或逆時針轉動，其轉速分別為υ_A、υ_B、υ_C，且滿足如下關系：

???。

9.一種如權利要求8所述的輪式全向移動底盤的控制方法，其特征在于：在前后移動過程中，控制器控制全向滾輪A實時做微量的順時針或逆時針步進轉動。