[發明專利]一種移動式四輪全方位轉向機器人底盤的控制方法

在審

• 申請號: 201710181499.4
• 申請日: 2017-03-24
• 公開（公告）號: CN107031392A
• 公開（公告）日: 2017-08-11
• 發明（設計）人: 丁錦宏
• 申請（專利權）人: 江蘇工程職業技術學院
• 主分類號: B60K17/356
• 分類號: B60K17/356;B62D5/04;B62D7/14;B60L15/38
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙)32249
• 代理人: 徐激波

1.一種移動式四輪全方位轉向機器人底盤的控制方法，其特征在于：包括：

正常直線行駛：PLC不發出控制信號至伺服驅動器，即伺服電機保持在0°的角度位置；同時速度控制通過PLC發出控制信號給模擬量輸入輸出模塊，通過模擬量輸入輸出模塊四個輸出通道輸出的電壓值分別控制四個輪轂電機的轉速；

一定角度斜線行駛：PLC發出控制角度信號至伺服驅動器，通過伺服驅動器驅動伺服電機轉動一定的角度；同時速度控制通過PLC發出控制信號給模擬量輸入輸出模塊，通過模擬量輸入輸出模塊四個輸出通道輸出的電壓值分別控制四個輪轂電機的轉速；

轉彎或原地轉動：由轉彎半徑大小，依據數學模型，通過PLC程序，計算出四個車輪的偏轉角度，由PLC控制相應的伺服電機，實現車輪的轉動。

2.根據權利要求1所述的一種移動式四輪全方位轉向機器人底盤的控制方法，其特征在于：所述的機器人底盤包括車架(1)、車輪組和PLC控制系統，所述車架(1)上對稱設置有四個軸承孔用于安裝所述車輪組，每組車輪組包括減速箱(2)、轉向軸(3)、伺服電機(4)、聯軸器(5)、減震器(6)、輪轂電機(7)；

所述減速箱(2)包括箱體(21)、蝸輪(22)、鍵(23)、蝸桿(24)、軸承(25)、角度軸承(26)、感應塊(27)、感應開關(28)，所述蝸輪(22)安裝在轉向軸(3)上，所述蝸桿(24)安裝在箱體(21)上且與蝸輪(22)嚙合，用于驅動蝸輪(22)運轉，所述鍵(23)安裝在蝸輪(22)和轉向軸(3)之間，保證蝸輪與轉向軸同步運轉；所述軸承(25)安裝在蝸桿(24)的一端，用于支持蝸桿(24)，所述角度軸承(26)安裝在蝸桿(24)的另一端，所述蝸輪(22)上還安裝有感應塊(27)且隨蝸輪(22)一起轉動，所述箱體(21)上安裝有與所述感應塊(27)適配的感應開關(28)；

所述伺服電機(4)安裝在所述箱體(21)上，通過聯軸器(5)與蝸桿(24)相連接，用于驅動蝸桿(24)轉動，最終控制轉向軸(3)的轉動角度，所述轉向軸(3)下方設有輪轂電機(7)，且輪轂電機(7)與轉向軸(3)之間還設有減震器(6)；

所述PLC控制系統包括PLC、伺服驅動器和模擬量輸入輸出模塊，所述PLC通過伺服驅動器與所述伺服電機(4)相連接，所述PLC通過模擬量輸入輸出模塊與所述輪轂電機(7)相連接。

3.根據權利要求2所述的一種移動式四輪全方位轉向機器人底盤的控制方法，其特征在于：所述伺服電機(4)采用單相交流型電機，電機型號通過車輪轉動扭矩來選擇。

4.根據權利要求2所述的一種移動式四輪全方位轉向機器人底盤的控制方法，其特征在于：所述PLC采用三菱FX3u型PLC。

5.根據權利要求2所述的一種移動式四輪全方位轉向機器人底盤的控制方法，其特征在于：所述伺服驅動器采用單相交流型驅動器，每個伺服電機均設置有伺服驅動器，PLC向每個伺服電機的伺服驅動器發出脈沖信號，由伺服驅動器進行功率放大，控制伺服電機的運行。

6.根據權利要求2所述的一種移動式四輪全方位轉向機器人底盤的控制方法，其特征在于：所述模擬量輸入輸出模塊采用具有四個通道的FX2n-4DA模塊。

7.根據權利要求2所述的一種移動式四輪全方位轉向機器人底盤的控制方法，其特征在于：每個伺服電機(4)均設置有伺服驅動器，每個輪轂電機均由模擬量輸入輸出模塊的其中一個通道進行速度控制。

8.根據權利要求2所述的一種移動式四輪全方位轉向機器人底盤的控制方法，其特征在于：還包括電源，所述電源包括蓄電池和逆變器，經過逆變器將蓄電池的電源轉換成交流220V的電壓，供控制機器人的PLC、伺服驅動器、及其控制電路使用。

9.根據權利要求8所述的一種移動式四輪全方位轉向機器人底盤的控制方法，其特征在于：所述蓄電池包括兩組，一組提供給輪轂電機使用，另一組給伺服驅動器使用，且給伺服驅動器使用的蓄電池容量大于提供給輪轂電機使用的蓄電池容量，保證在車輪不轉動時仍可以轉向，提高安全性。