[發(fā)明專(zhuān)利]一種輪式全向移動(dòng)底盤(pán)及其控制方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310691953.2
• 申請(qǐng)日: 2013-12-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103640641A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-03-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳衛(wèi);趙鵬舉;劉法君;鄒威;王陽(yáng);吳建紅
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 重慶電子工程職業(yè)學(xué)院
• 主分類(lèi)號(hào): B62D61/06
• 分類(lèi)號(hào): B62D61/06;B60L15/00
• 代理公司: 重慶博凱知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 50212
• 代理人: 梁展湖;李海華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種機(jī)械搬運(yùn)裝置，尤其涉及一種輪式全向移動(dòng)底盤(pán)及其控制方法。

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背景技術(shù)

隨著現(xiàn)代加工制造業(yè)的飛速發(fā)展，智能化工廠(chǎng)和智能化物流倉(cāng)儲(chǔ)對(duì)操作、控制靈活的搬運(yùn)機(jī)械（如搬運(yùn)叉車(chē)、工件搬運(yùn)小車(chē)）提出了更高的要求。目前，常用的搬運(yùn)機(jī)械多為平行4輪結(jié)構(gòu)，由于滾輪通常由電機(jī)直接帶動(dòng)，因此目前的搬運(yùn)機(jī)械只能前后行駛、不能橫向（左右）行駛；其方向控制采用雙前輪或雙后輪轉(zhuǎn)向方式，存在著轉(zhuǎn)彎半徑大、原地掉頭困難，運(yùn)行用空間大等問(wèn)題。

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發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明的目的就在于提供一種輪式全向移動(dòng)底盤(pán)及其控制方法，有效解決了現(xiàn)有搬運(yùn)機(jī)械不能橫向行駛，轉(zhuǎn)彎半徑大和原地轉(zhuǎn)向困難的問(wèn)題，能夠大大降低行駛運(yùn)行空間，節(jié)約場(chǎng)地使用成本。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是這樣的：一種輪式全向移動(dòng)底盤(pán)，包括底盤(pán)，其特征在于：所述底盤(pán)包括水平設(shè)置的框架和固定在框架內(nèi)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(shè)置一個(gè)電機(jī)，共有三個(gè)電機(jī)：電機(jī)A、電機(jī)B和電機(jī)C，三個(gè)電機(jī)的輸出軸分別與設(shè)置各電機(jī)的支臂平行；在三個(gè)電機(jī)的輸出軸上分別設(shè)置一個(gè)全向滾輪，共有三個(gè)全向滾輪：全向滾輪A、全向滾輪B和全向滾輪C，每個(gè)電機(jī)能夠帶動(dòng)對(duì)應(yīng)的全向滾輪轉(zhuǎn)動(dòng)；

在Y形支架上還設(shè)有控制器和電源，所述控制器與三個(gè)電機(jī)相連，并能夠控制三個(gè)電機(jī)同時(shí)或分別工作；所述電源為控制器和三個(gè)電機(jī)供電。

進(jìn)一步地，所述框架包括平行設(shè)置的第一托桿和第二托桿，所述第一托桿的長(zhǎng)度大于第二托桿的長(zhǎng)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(guò)一傾斜設(shè)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。

進(jìn)一步地，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°。

進(jìn)一步地，在框架內(nèi)還設(shè)有至少一根加強(qiáng)桿，所述加強(qiáng)桿的兩端與框架固定連接。

進(jìn)一步地，所述全向滾輪為雙輪盤(pán)結(jié)構(gòu)，在兩輪盤(pán)的邊緣均套設(shè)有數(shù)個(gè)能自由滾動(dòng)的軸承滾輪；所述軸承滾輪繞全向滾輪一周，且兩輪盤(pán)上的軸承滾輪交替錯(cuò)位分布。

進(jìn)一步地，所述控制器包括信號(hào)接收模塊、信號(hào)處理模塊以及信號(hào)輸出模塊，所述信號(hào)輸出模塊將輸出控制信號(hào)傳遞給各電機(jī)。

進(jìn)一步地，所述電機(jī)A、電機(jī)B以及電機(jī)C均采用步進(jìn)電機(jī)或減速電機(jī)。

一種上述輪式全向移動(dòng)底盤(pán)的控制方法，其特征在于：?

1）．橫向移動(dòng)：

由控制器發(fā)出控制信號(hào)，控制各電機(jī)分別帶動(dòng)各全向滾輪轉(zhuǎn)動(dòng)；三個(gè)電機(jī)帶動(dòng)全向滾輪的旋轉(zhuǎn)方向滿(mǎn)足：全向滾輪B和全向滾輪C的轉(zhuǎn)動(dòng)方向在左/右方向的分量方向與全向滾輪A的轉(zhuǎn)動(dòng)方向一致；三個(gè)電機(jī)帶動(dòng)全向滾輪轉(zhuǎn)動(dòng)的速度分別為υ_A、υ_B、υ_C，且滿(mǎn)足如下關(guān)系：

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式中，υ為底盤(pán)橫向左/右移動(dòng)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(dòng)：

由控制器發(fā)出控制信號(hào)，控制電機(jī)B、電機(jī)C分別帶動(dòng)全向滾輪B和全向滾輪C轉(zhuǎn)動(dòng)，且全向滾輪B和全向滾輪C的轉(zhuǎn)動(dòng)方向滿(mǎn)足：全向滾輪B和全向滾輪C的轉(zhuǎn)動(dòng)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(zhuǎn)速分別為υ_B、υ_C，且滿(mǎn)足速度關(guān)系式：

；

；?

式中，υ為底盤(pán)前/后方向移動(dòng)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(zhuǎn)：