[發(fā)明專利]一種由輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)的全輪轉(zhuǎn)向無(wú)人平臺(tái)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710302649.2
• 申請(qǐng)日: 2017-05-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107444101B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-09-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡紀(jì)濱;倪俊;潘博;王曉;張乃斯;于營(yíng)營(yíng);趙越;田漢青;田戴熒;翟建坤;魯意博;靳清元;冉小勇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B60K7/00
• 分類號(hào): B60K7/00;B62D63/04
• 代理公司: 中國(guó)航天科技專利中心 11009
• 代理人: 龐靜

1.一種由輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)的全輪轉(zhuǎn)向無(wú)人平臺(tái)，其特征在于包括平臺(tái)主體和地面遙控站，其中，平臺(tái)主體又包括圖像采集模塊、平臺(tái)主體控制器、輪胎轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和電源模塊，其中：

圖像采集模塊，對(duì)周圍環(huán)境進(jìn)行拍攝，形成圖像信號(hào)，并通過(guò)無(wú)線方式發(fā)送至地面遙控站；

地面遙控站，向平臺(tái)主體控制器發(fā)送運(yùn)動(dòng)控制指令，接收?qǐng)D像采集模塊發(fā)送的圖像信號(hào)并實(shí)時(shí)顯示；所述運(yùn)動(dòng)控制指令包括轉(zhuǎn)向模式、轉(zhuǎn)動(dòng)方向、轉(zhuǎn)動(dòng)角度和滾動(dòng)方向、滾動(dòng)轉(zhuǎn)矩；

輪胎轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，包括前橋左側(cè)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、前橋右側(cè)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、后橋左側(cè)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和后橋右側(cè)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，與前橋左側(cè)輪胎、前橋右側(cè)輪胎、后橋左側(cè)輪胎、后橋右側(cè)輪胎一一對(duì)應(yīng)，在平臺(tái)主體控制器發(fā)送的轉(zhuǎn)向角控制信號(hào)的驅(qū)動(dòng)下，分別控制相應(yīng)的輪胎相對(duì)于平臺(tái)前進(jìn)方向偏向相應(yīng)轉(zhuǎn)向角度；實(shí)時(shí)采集轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)角度發(fā)送至平臺(tái)主體控制器；

平臺(tái)主體控制器，接收地面遙控站發(fā)送的運(yùn)動(dòng)控制指令，根據(jù)轉(zhuǎn)向模式、轉(zhuǎn)動(dòng)角度計(jì)算得到每個(gè)輪胎的目標(biāo)轉(zhuǎn)角值和轉(zhuǎn)動(dòng)方向；接收輪胎轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)發(fā)送的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)角度值，并將其轉(zhuǎn)換成每個(gè)輪胎的實(shí)際轉(zhuǎn)角值；根據(jù)實(shí)際轉(zhuǎn)角值與目標(biāo)轉(zhuǎn)角值之差和轉(zhuǎn)動(dòng)方向，生成每個(gè)輪胎的轉(zhuǎn)向角控制信號(hào)，分別發(fā)送給相應(yīng)的輪胎轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，直到輪胎的實(shí)際轉(zhuǎn)角值與目標(biāo)轉(zhuǎn)角值相等；根據(jù)滾動(dòng)方向和滾動(dòng)轉(zhuǎn)矩生成轉(zhuǎn)矩指令發(fā)送給相應(yīng)輪胎，驅(qū)動(dòng)其內(nèi)部的輪轂電機(jī)，使其按照相應(yīng)的速度向前或者向后連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)；

電源模塊，用于向各輪胎的輪轂電機(jī)和各輪胎轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)提供供電信號(hào)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種由輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)的全輪轉(zhuǎn)向無(wú)人平臺(tái)，其特征在于所述轉(zhuǎn)向模式包括阿克曼轉(zhuǎn)向模式、雙橋轉(zhuǎn)向模式、解耦轉(zhuǎn)向模式和原地轉(zhuǎn)向模式。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種由輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)的全輪轉(zhuǎn)向無(wú)人平臺(tái)，其特征在于平臺(tái)主體控制器的具體實(shí)現(xiàn)為：

阿克曼轉(zhuǎn)向模式下，前橋左側(cè)輪胎和前橋右側(cè)輪胎的目標(biāo)轉(zhuǎn)角值等于地面遙控站發(fā)送的轉(zhuǎn)動(dòng)角度；后橋左側(cè)輪胎、后橋右側(cè)輪胎的目標(biāo)轉(zhuǎn)角值等于零，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)方向?yàn)樽髠?cè)轉(zhuǎn)向時(shí)，前橋左側(cè)輪胎和前橋右側(cè)輪胎的轉(zhuǎn)向?yàn)樽髠?cè)，前橋左側(cè)輪胎電機(jī)滾動(dòng)轉(zhuǎn)矩為T_left＝T_fact-k₁₁·β，前橋右側(cè)輪胎電機(jī)滾動(dòng)轉(zhuǎn)矩為T_left＝T_fact+k₁₂·β；后橋左側(cè)輪胎和后橋右側(cè)輪胎的滾動(dòng)轉(zhuǎn)矩為T_fact；當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)方向?yàn)橛覀?cè)轉(zhuǎn)向時(shí)，前橋左側(cè)輪胎和前橋右側(cè)輪胎的轉(zhuǎn)向?yàn)橛覀?cè)；前橋左側(cè)輪胎電機(jī)滾動(dòng)轉(zhuǎn)矩為T_left＝T_fact-k₁₃·β，前橋右側(cè)輪胎電機(jī)滾動(dòng)轉(zhuǎn)矩為T_left＝T_fact+k₁₄·β；后橋左側(cè)輪胎和后橋右側(cè)輪胎的滾動(dòng)轉(zhuǎn)矩為T_fact；

雙橋轉(zhuǎn)向模式下，前橋左側(cè)輪胎、前橋右側(cè)輪胎、后橋左側(cè)輪胎、后橋右側(cè)輪胎的目標(biāo)轉(zhuǎn)角值均等于地面遙控站發(fā)送的轉(zhuǎn)動(dòng)角度；當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)方向?yàn)樽髠?cè)轉(zhuǎn)向時(shí)，前橋左側(cè)輪胎和前橋右側(cè)輪胎的轉(zhuǎn)向?yàn)樽髠?cè)，前橋左側(cè)輪胎和前橋右側(cè)輪胎的轉(zhuǎn)向?yàn)橛覀?cè)；前橋左側(cè)輪胎和前橋右側(cè)輪胎電機(jī)滾動(dòng)轉(zhuǎn)矩為T_left＝T_fact-k₂₁·β，前橋左側(cè)輪胎和前橋右側(cè)輪胎電機(jī)滾動(dòng)轉(zhuǎn)矩為T_left＝T_fact+k₂₂·β；當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)方向?yàn)橛覀?cè)轉(zhuǎn)向時(shí)，前橋左側(cè)輪胎和前橋右側(cè)輪胎的轉(zhuǎn)向?yàn)橛覀?cè)，前橋左側(cè)輪胎和前橋右側(cè)輪胎的轉(zhuǎn)向?yàn)樽髠?cè)；前橋左側(cè)輪胎和前橋右側(cè)輪胎電機(jī)滾動(dòng)轉(zhuǎn)矩為T_left＝T_fact+k₂₃·β，前橋左側(cè)輪胎和前橋右側(cè)輪胎電機(jī)滾動(dòng)轉(zhuǎn)矩為T_left＝T_fact-k₂₄·β；所述β為目標(biāo)轉(zhuǎn)角值與實(shí)際轉(zhuǎn)角值之差，即為偏差角，k₁₁、k₁₂、k₁₃、k₁₄、k₂₁、k₂₂、k₂₃、k₂₄為轉(zhuǎn)矩與偏差角的轉(zhuǎn)換系數(shù)；

解耦轉(zhuǎn)向模式下，前橋左側(cè)輪胎、前橋右側(cè)輪胎、后橋左側(cè)輪胎、后橋右側(cè)輪胎的目標(biāo)轉(zhuǎn)角值均等于地面遙控站發(fā)送的轉(zhuǎn)動(dòng)角度；當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)方向?yàn)樽髠?cè)轉(zhuǎn)向時(shí)，前橋左側(cè)輪胎、前橋右側(cè)輪胎、后橋左側(cè)輪胎和后橋右側(cè)輪胎的轉(zhuǎn)向均為左側(cè)，且滾動(dòng)轉(zhuǎn)矩均為T_fact；當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)方向?yàn)橛覀?cè)轉(zhuǎn)向時(shí)，前橋左側(cè)輪胎、前橋右側(cè)輪胎、后橋左側(cè)輪胎和后橋右側(cè)輪胎的轉(zhuǎn)向均為右側(cè)，且滾動(dòng)方向和滾動(dòng)轉(zhuǎn)矩均與地面遙控站發(fā)送的滾動(dòng)方向和滾動(dòng)轉(zhuǎn)矩相同；

原地轉(zhuǎn)向模式下，前橋左側(cè)輪胎、前橋右側(cè)輪胎、后橋左側(cè)輪胎、后橋右側(cè)輪胎的目標(biāo)轉(zhuǎn)角值均為51.34°，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)方向?yàn)樽髠?cè)轉(zhuǎn)向時(shí)，前橋右側(cè)輪胎、后橋左側(cè)輪胎均為左側(cè)，前橋左側(cè)輪胎、后橋右側(cè)輪胎均為右側(cè)；當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)方向?yàn)橛覀?cè)轉(zhuǎn)向時(shí)，前橋右側(cè)輪胎、后橋左側(cè)輪胎均為右側(cè)；前橋左側(cè)輪胎、后橋右側(cè)輪胎均為左側(cè)，滾動(dòng)方向和滾動(dòng)轉(zhuǎn)矩均與地面遙控站發(fā)送的滾動(dòng)方向和滾動(dòng)轉(zhuǎn)矩相同。