[發(fā)明專利]一體化全向輪及其控制方法

在審

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• 申請日: 2016-01-12
• 公開（公告）號: CN105730216A
• 公開（公告）日: 2016-07-06
• 發(fā)明（設計）人: 白殿春;楊光;楊俊友;孫柏青;蘇笑瀅;張守先;李佳晉
• 申請（專利權）人: 沈陽工業(yè)大學
• 主分類號: B60K7/00
• 分類號: B60K7/00;B60B19/00
• 代理公司: 沈陽智龍專利事務所(普通合伙) 21115
• 代理人: 周智博;宋鐵軍

技術領域

本發(fā)明涉及一種全向輪及其控制方法，特別是一種電機與全向輪一體化的全向移動裝置。

背景技術

目前全向輪普遍應用在AGV小車平臺上。全向輪是一種可以用于搭建全方位移動平臺的輪子。它的特點是在輪轂周圍分布有與輪轂成一定角度的滾輪，輪轂作為主動輪，滾輪作為從動輪，主動輪由電機驅動，滾輪自由滾動。通過控制輪子間的速度組合，即可實現(xiàn)設備在不轉向的情況下直接向任意方向的運動。這種全向輪的移動平臺相比普通輪系平臺，具有更高的運動靈活性，能適應在更狹小的空間中運動。現(xiàn)有的全向輪都是通過皮帶傳動的，驅動電機是與全向輪分開的，這種傳動方式的全向輪精度低、體積較大、運動不夠穩(wěn)定，且全向輪滾輪轉動不夠順暢，滿足不了應用于當前AGV小車平臺的要求。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：

本發(fā)明提供一種一體化全向輪及其控制方法，其目的是解決以往所存在的問題。

技術方案：

一種一體化全向輪，其特征在于：該全向輪包括全向輪、變速器和無刷EC盤式電機，無刷EC盤式電機及其變速器安放在全向輪內(nèi)部，無刷EC盤式電機連接變速器，變速器的輸出端的齒輪作為太陽齒輪與全向輪內(nèi)部行星齒輪嚙合，帶動全向輪運動。

所述無刷EC盤式電機變速器輸出軸與霍爾傳感器同軸相連，霍爾傳感器連接至控制器。

全向輪分為內(nèi)輪轂和外輪轂，內(nèi)輪轂和外輪轂的直徑相同且中心點重合，在內(nèi)輪轂和外輪轂上均設置有滾輪，內(nèi)輪轂上的滾輪和外輪轂上的滾輪之間相互交錯設置，即：內(nèi)輪轂上的滾輪的位置對應外輪轂上相鄰的兩個滾輪之間。

相互交錯的滾輪之間形成30°夾角，即：滾輪的中心至輪轂中心之間形成連線，相互交錯的滾輪的連線之間的夾角為30°。

無刷EC盤式電機及其變速器固定在所述軸承套內(nèi)部，所述軸承套以及內(nèi)部固定無刷EC盤式電機均為靜止端并作為驅動裝置，軸承套與全向輪內(nèi)壁之間設置有軸承，使用時通過無刷EC盤式電機轉動帶動全向輪在軸承的作用下轉動。

內(nèi)輪轂和外輪轂之間相隔5毫米。

利用上述的一體化全向輪所實施的控制方法，其特征在于：該方法步驟如下：：系統(tǒng)上電，給定一組觸發(fā)脈沖信號，使電機轉動；：當電機轉動時，帶動霍爾傳感器運動，霍爾傳感器檢測到無刷EC盤式電機輸出的脈沖信號，通過控制器對信號的處理，檢測到電機的轉速和轉子的位置；：檢測到的電機轉速與給定值經(jīng)過PI調(diào)節(jié)，得到給定的直流側電壓，經(jīng)過處理得到電路所需的PWM波；：利用PWM控制方式，通過調(diào)節(jié)占空比，驅動電機按給定方式運行。

所述控制器中的控制模塊包括數(shù)據(jù)處理單元、無刷EC盤式電機電源控制單元和功率模塊，所述數(shù)據(jù)處理單元接收霍爾傳感器檢測的脈沖信號，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理，輸出控制信號給所述的電機電源控制單元，無刷EC盤式電機電源控制單元根據(jù)控制信號輸出相應的電壓給無刷EC盤式電機，實現(xiàn)對無刷EC盤式電機的控制。

優(yōu)點及效果：

本發(fā)明是一種一體化全向輪及其控制方法，所述無刷EC盤式電機是一種具有良好的轉矩特性，高功率、非常寬的可調(diào)速范圍以及非常長的使用壽命；所述無刷EC盤式電機自帶霍爾傳感器，且無刷EC盤式電機變速器輸出軸與霍爾傳感器同軸相連，能準確有效的檢測出無刷EC盤式電機速度；所述變速器是改變無刷EC盤式電機的轉速和轉矩的機構，通過改變輸出軸和輸入軸的傳動比，改變?nèi)蜉喌倪\動速度。

所述無刷EC盤式電機及其變速器固定在軸承套內(nèi)部，軸承固定在軸承套外表面，組成一個固定的驅動裝置。所述軸承套以及所說內(nèi)部固定電機都為靜止端；所述軸承套外表面固定軸承，并固定于外輪轂內(nèi)側，通過電機轉動帶動外輪轂轉動，同時內(nèi)輪轂帶動軸承轉動。

所述變速器輸出端是全向輪的一種傳動機構，所述全向輪外輪轂內(nèi)部行星齒輪與變速器輸出端齒輪完全嚙合，使全向輪運動過程中受力平衡，運動平穩(wěn)。

本實用型的有益效果是：在全向輪內(nèi)部固定了無刷EC盤式電機，提高了無刷EC盤式電機的工作效率；全向輪內(nèi)部與電機輸出端通過行星齒輪嚙合，帶動整個全向輪運動，提高了全向輪的穩(wěn)定性和受力平衡；提高了全向輪的全向性能、工作精度和耐用性。霍爾傳感器通過檢測無刷EC盤式電機的運動狀態(tài)，傳送出相應的信號，實現(xiàn)對無刷EC盤式電機的精確控制，使一體化全向輪電機準確、穩(wěn)定的運轉。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一體化全向輪主視圖；

圖2是本發(fā)明一體化全向輪剖視圖；

圖3是本發(fā)明一體化全向輪側視圖；

圖4是本發(fā)明一體化全向輪立體圖；