一种轮式全向移动底盘及其控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种轮式全向移动底盘及其控制方法，包括底盘，所述底盘包括水平设置的框架和固定在框架内的Y型支架，所述Y型支架包括三条支臂：支臂A、支臂B和支臂C，在三条支臂上分别设置一个电机，在三个电机的输出轴上分别设置一个全向滚轮，每个电机能够带动对应的全向滚轮转动；在Y型支架上还设有控制器和电源，所述控制器与三个电机相连，并能够控制三个电机同时或分别工作；所述电源为控制器和三个电机供电；所述控制方法能够实现底盘的横向移动、前后移动以及原地转动。本发明能够进行横向行驶，转弯半径小，并能够原地转向，从而能够大大降低行驶运行空间，节约场地使用成本。
【专利说明】一种轮式全向移动底盘及其控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种机械搬运装置，尤其涉及一种轮式全向移动底盘及其控制方法。
[0002]
【背景技术】
[0003]随着现代加工制造业的飞速发展，智能化工厂和智能化物流仓储对操作、控制灵活的搬运机械(如搬运叉车、工件搬运小车)提出了更高的要求。目前，常用的搬运机械多为平行4轮结构，由于滚轮通常由电机直接带动，因此目前的搬运机械只能前后行驶、不能横向(左右)行驶；其方向控制采用双前轮或双后轮转向方式，存在着转弯半径大、原地掉头困难，运行用空间大等问题。
[0004]
【发明内容】
[0005]针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的就在于提供一种轮式全向移动底盘及其控制方法，有效解决了现有搬运机械不能横向行驶，转弯半径大和原地转向困难的问题，能够大大降低行驶运行空间，节约场地使用成本。
[0006]为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是这样的:一种轮式全向移动底盘，包括底盘，其特征在于:所述底盘包括水平设置的框架和固定在框架内的Y形支架，所述Y形支架包括三条支臂:支臂A、支臂B和支臂C，支臂A、支臂B和支臂C的一端相连接，另一端均连接在框架上；支臂A与支臂B之间的夹角和支臂A与支臂C之间的夹角相等，且均大于90° ;在三条支臂上分别设置一个电机,共有三个电机:电机A、电机B和电机C,三个电机的输出轴分别与设置各电机的支臂平行；在三个电机的输出轴上分别设置一个全向滚轮，共有三个全向滚轮:全向滚轮A、全向滚轮B和全向滚轮C，每个电机能够带动对应的全向滚轮转动；
在Y形支架上还设有控制器和电源，所述控制器与三个电机相连，并能够控制三个电机同时或分别工作；所述电源为控制器和三个电机供电。
[0007]进一步地，所述框架包括平行设置的第一托杆和第二托杆，所述第一托杆的长度大于第二托杆的长度；第一托杆的两端垂直连接两第三托杆，所述第三托杆的一端与第一托杆相连，另一端通过一倾斜设置的第四托杆与第二托杆的两端相连；所述Y形支架的一端与第一托杆相连，另两端分别与两第四托杆相连。
[0008]进一步地，所述Y形支架的支臂A与支臂B之间的夹角为135°，支臂A与支臂C之间的夹角为135°，支臂B与支臂C之间的夹角为90°。
[0009]进一步地，在框架内还设有至少一根加强杆，所述加强杆的两端与框架固定连接。
[0010]进一步地，所述全向滚轮为双轮盘结构，在两轮盘的边缘均套设有数个能自由滚动的轴承滚轮；所述轴承滚轮绕全向滚轮一周，且两轮盘上的轴承滚轮交替错位分布。
[0011]进一步地，所述控制器包括信号接收模块、信号处理模块以及信号输出模块，所述信号输出模块将输出控制信号传递给各电机。
[0012]进一步地，所述电机A、电机B以及电机C均采用步进电机或减速电机。
[0013]—种上述轮式全向移动底盘的控制方法,其特征在于:
1).横向移动:
由控制器发出控制信号，控制各电机分别带动各全向滚轮转动；三个电机带动全向滚轮的旋转方向满足:全向滚轮B和全向滚轮C的转动方向在左/右方向的分量方向与全向滚轮A的转动方向一致；三个电机带动全向滚轮转动的速度分别为~、uB、且满足如下关系:
【权利要求】
1.一种轮式全向移动底盘，包括底盘，其特征在于:所述底盘包括水平设置的框架和固定在框架内的Y形支架，所述Y形支架包括三条支臂:支臂A、支臂B和支臂C，支臂A、支臂B和支臂C的一端相连接，另一端均连接在框架上；支臂A与支臂B之间的夹角和支臂A与支臂C之间的夹角相等,且均大于90° ;在三条支臂上分别设置一个电机,共有三个电机:电机A、电机B和电机C,三个电机的输出轴分别与设置各电机的支臂平行；在三个电机的输出轴上分别设置一个全向滚轮，共有三个全向滚轮:全向滚轮A、全向滚轮B和全向滚轮C，每个电机能够带动对应的全向滚轮转动； 在Y形支架上还设有控制器和电源，所述控制器与三个电机相连，并能够控制三个电机同时或分别工作；所述电源为控制器和三个电机供电。
2.根据权利要求1所述的一种轮式全向移动底盘，其特征在于:所述框架包括平行设置的第一托杆和第二托杆，所述第一托杆的长度大于第二托杆的长度；第一托杆的两端垂直连接两第三托杆，所述第三托杆的一端与第一托杆相连，另一端通过一倾斜设置的第四托杆与第二托杆的两端相连；所述Y形支架的一端与第一托杆相连，另两端分别与两第四托杆相连。
3.根据权利要求1或2所述的一种轮式全向移动底盘，其特征在于:所述Y形支架的支臂A与支臂B之间的夹角为135°，支臂A与支臂C之间的夹角为135°，支臂B与支臂C之间的夹角为90°。
4.根据权利要求3所述的一种轮式全向移动底盘，其特征在于:在框架内还设有至少一根加强杆，所述加强杆的两端与框架固定连接。
5.根据权利要求1所述的一种轮式全向移动底盘，其特征在于:所述全向滚轮为双轮盘结构，在两轮盘的边缘均套设有数个能自由滚动的轴承滚轮；所述轴承滚轮绕全向滚轮一周，且两轮盘上的轴承滚轮交替错位分布。
6.根据权利要求1所述的一种轮式全向移动底盘，其特征在于:所述控制器包括信号接收模块、信号处理模块以及信号输出模块，所述信号输出模块将输出控制信号传递给各电机。
7.根据权利要求1所述的一种轮式全向移动底盘，其特征在于:所述电机A、电机B以及电机C均采用步进电机或减速电机。
8.—种如上述任一权利要求所述的轮式全向移动底盘的控制方法，其特征在于: I).横向移动: 由控制器发出控制信号，控制各电机分别带动各全向滚轮转动；三个电机带动全向滚轮的旋转方向满足:全向滚轮B和全向滚轮C的转动方向在左/右方向的分量方向与全向滚轮A的转动方向一致；三个电机带动全向滚轮转动的速度分别为~、uB、且满足如下关系: = ;
vA = vB cos (180 - ZAOB) = Vc cos(l 80 - ZAOC) = V ； 式中，u为底盘横向左/右移动的速度,Z405为支臂A与支臂B之间的夹角，Z^OC为支臂A与支臂C之间的夹角，^cosClSO^Z^OS)表示全向滚轮B在横向左/右方向的速度分量，uccos(180。 -<AOC)表不全向滚轮C在横向左/右方向的速度分量； 2).前后移动: 由控制器发出控制信号，控制电机B、电机C分别带动全向滚轮B和全向滚轮C转动，且全向滚轮B和全向滚轮C的转动方向满足:全向滚轮B和全向滚轮C的转动方向在前/后方向上的速度分量方向一致；全向滚轮B和全向滚轮C的转速分别为uB、uc,且满足速度关系式:
9.一种如权利要求8所述的轮式全向移动底盘的控制方法，其特征在于:在前后移动过程中，控制器控制全向滚轮A实时做微量的顺时针或逆时针步进转动。
【文档编号】B62D61/06GK103640641SQ201310691953
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2013年12月18日 优先权日:2013年12月18日
【发明者】陈卫, 赵鹏举, 刘法君, 邹威, 王阳, 吴建红 申请人:重庆电子工程职业学院