专利名称：跨轨道自行底盘及其自动转向控制方法
技术领域：
本发明涉及工程机械领域，特别是指一种跨轨道自行底盘及其自动转向控制方法。
背景技术：
目前，可自动转向的跨轨道砂浆车，一般是通过超声波传感器测量车轮与两侧轨道间的距离，并将距离之差的绝对值与设定值比较实现自动转向，但由于前轮和后轮转向控制原理不一样，前进/后退换向后，需要重新调整转向参数，参数设置复杂，操作困难，需要培训专门的专业人员。发明内容
本发明提出一种跨轨道自行底盘自动转向控制系统及方法，本系统能够全自动转向，不容易撞到轨道，参数设置简单，易操作。
一方面，本发明提出一种跨轨道自行底盘，包括左前轮、右前轮、左后轮、右后轮， 所述左、右前轮前侧安装有测距传感器；所述左、右后轮后侧安装有测距传感器；所述左后轮和/或右后轮安装有中位传感器；可设定参数的控制器，用来接收上述各传感器的测距结果，并根据所述结果与预设参数对比后的结果来控制上述各轮运动。
进一步地，所述测距传感器为超声波传感器。
进一步地，所述左前轮和/或右前轮安装有中位传感器。。
进一步地，所述左前轮、右前轮、左后轮、右后轮均包括两个车轮，所述两个车轮之间通过带轮架的车桥连接。
进一步地，所述左、右前轮的前面一个车轮轮架上均安装有支架，所述测距传感器安装在所述支架上；所述左、右后轮的后面一个车轮轮架上均安装有支架，所述测距传感器安装在所述支架上。
进一步地，所述左前轮、右前轮、左后轮、右后轮之间的任意组合安装有限位开关， 所述控制器通过所述限位开关的检测结果来控制所述轮的最大转动角度。
进一步地，所述限位开关安装在所述车桥上；所述中位传感器安装在所述车桥上。
另一方面，本发明还提出一种跨轨道自行底盘自动转向控制方法，包括如下步骤 左前轮转向控制步骤，当左前测距传感器检测到左前轮与轨道间的距离小于预设值a时， 控制器控制前轮左转，直到检测到左前轮与轨道间的距离大于预设值b时，控制器控制前轮停止左转，其中b大于a ；右前轮转向控制步骤，当右前测距传感器检测到右前轮与轨道内壁间的距离小于预设值c时，控制器控制右前轮右转，直到当右前轮与轨道间的距离大于预设值d时，控制器控制右前轮停止右转，其中d大于c ；左后轮转向控制步骤，当左后测距传感器检测到左后轮与轨道间的距离小于预设值e时，控制器控制左后轮左转，直到当左后轮测距传感器检测到左后轮与轨道内壁间的距离小于预设值f时，控制器控制左后轮停止左转，其中f小于e，当左后轮与轨道内壁间的距离大于某预设值j时，控制器控制左后轮右转，直到后轮回复到中位位置时停止转向，其中j大于f且小于e ；右后轮转向控制步骤，当右后测距传感器检测到右后轮与轨道内壁间的距离小于预设值g时，控制器控制右后轮右转，直到当右后轮与轨道内壁间的距离小于预设值h时，控制器控制右后轮停止左转，其中h小于g，当右后轮与轨道内壁间的距离大于预设值i，右后轮左转，直到右后轮回复到中位位置时停止转向，i大于h且小于g。
进一步地，当底盘反向行进时，原左前轮变成右后轮，原右前轮变成左后轮，原右后轮变成左前轮，原左后轮变成右前轮，所述各轮的控制步骤对应改变。
本发明通过控制器弓丨导实现底盘全自动转向，控制方法简单，测距传感器少，不容易因传感器故障而产生误动作损坏路基和设备；另外由于本发明前进和后退的控制方法相同，前进/后退换向后，不需要重新调整转向参数，易操作，不需专门培训操作人员。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明跨轨道自行底盘的右视图2为本发明跨轨道自行底盘的前视图3为本发明跨轨道自行底盘的后视图4为本发明中传感器的安装示意图5为本发明跨轨道自行底盘自动转向控制方法流程图6为本发明前轮转向控制方法流程图7为本发明后轮转向控制方法流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
跨轨道自行底盘实施例
本实施例参见图1-图4，图1为跨轨道自行底盘的右视图。
参照图1-图3，本实施例跨轨道自行底盘，包括左前轮20、右前轮19、左后轮18、 右后轮17和可设定参数的控制器11。其中左前轮20的前侧安装有测距传感器10，右前轮 19的前侧安装有测距传感器9，左后轮18后侧安装有测距传感器2，右后轮17后侧安装有测距传感器1。左和/或右前轮、左和/或右后轮安装有中位传感器，用于检测底盘中位位置。可设定参数的控制器11用来接收上述各传感器的测距结果，并根据测距结果与预设参数对比后的结果来控制上述各轮运动。
优选地，左前轮、右前轮、左后轮、右后轮均包括两个车轮，两个车轮之间通过带轮架16的车桥14相连接，左前轮20和右前轮19前面的一个车轮轮架上均安装有支架15，测距传感器11和测距传感器9分别安装在左前轮和右前轮的支架15上。左后轮18和右后轮17后面的一个车轮轮架上均安装有支架15，测距传感器2和测距传感器1分别安装在左后轮和右后轮的支架15上，如图1、图4所示。
具体实施时，还可以设置限位开关，限位开关用于控制车轮的最大转角，中位传感器用于检测轨道位于底盘的中间位置。中位传感器通过一开关来实现，包括前轮中位开关 7、中轮中位开关5和后轮中位开关3，可以安装在左前轮或左后轮、左中轮或右中轮、右前轮或右后轮的车桥上。限位开关可以包括前轮限位开关8、中轮限位开关6和后轮限位开关 4，安装在左前轮、右前轮、左中轮、右中轮、右后轮和右后轮的车桥上。当车轮转动到一定角度触碰到中位开关或限位开关时，中位开关或限位开关向控制器11发送开关量信号，控制器11控制车轮停止转动。
优选地，本实施例中的控制器还包括一参数设定单元，设置该单元的好处方便操作人员随时修改各参数的预设值。
具体实施时，控制器11与各车轮的转向油缸相连接，通过操纵转向油缸来控制各车轮转动。测距传感器只要能测量车轮到轨道之间的距离即可，选择方式多样，其中超声波传感器为优选。
控制器可以为PLC控制器，也可以为其他类型的控制器，本发明在此对其不作任何限定。
本发明中，控制器将测距传感器检测的距离与预设距离进行比较，并根据比较结果引导底盘沿着轨道自动行走。
控制方法实施例
基于上述实施例提出的跨轨道自行底盘，本实施例提出其自动转向控制方法。
参见图5-图7，图5为跨轨道自行底盘自动转向控制方法流程图，图6为本发明前轮转向控制方法流程图，图7为本发明后轮转向控制方法流程图。
如图5所示，该方法包括前轮转向控制方法和后轮转向控制方法。其中前轮转向控制方法分别对左前轮和右前轮进行控制，控制方法相同。后轮转向控制方法分别对左后轮和右后轮进行控制，控制方法相同，下面结合附图对其进行详细说明。
左前轮转向控制步骤，当左前轮的测距传感器10检测到左前轮与轨道12间的距离小于预设值a时，控制器控制前轮左转，直到检测到左前轮20与轨道12间的距离大于预设值b时，控制器控制前轮停止左转，其中b大于a ；右前轮转向控制步骤，当右前轮测距传感器9检测到右前轮19与轨道12内壁间的距离小于预设值c时，控制器控制右前轮19右转，直到当右前轮19与轨道12间的距离大于预设值d时，控制器控制右前轮19停止右转， 其中d大于c ；左后轮转向控制步骤，当左后轮的测距传感器2检测到左后轮与轨道间的距离小于预设值e时，控制器控制左后轮18左转，直到当左后轮测距传感器2检测到左后轮 18与轨道内壁间的距离小于预设值f时，控制器控制左后轮18停止左转，其中f小于e，当左后轮18与轨道内壁间的距离大于某预设值j时，其中j大于f且小于e，控制器控制左后轮19右转，直到后轮回复到中位位置；右后轮转向控制步骤，当右后轮测距传感器1检测到右后轮17与轨道内壁间的距离小于预设值g时，控制器控制右后轮17右转，直到当右后轮 17与轨道内壁间的距离小于预设值h时，控制器控制右后轮17停止右转，其中h小于g ；当右后轮17与轨道内壁间的距离大于预设值i，其中i大于h且小于g，右后轮17左转，直到使后轮回复到中位位置开关时停止转向。
进一步地，当底盘反向行进时，原左前轮变成右后轮，原右前轮变成左后轮，原右后轮变成左前轮，原左后轮变成右前轮，各轮的控制步骤相应改变，具体包括如下步骤左前轮转向控制步骤，当左前轮测距传感器10检测到左前轮20与轨道内壁间的距离小于预设值g时，控制器11控制左前轮20右转，直到当左前轮20与轨道内壁间的距离小于预设值h时，控制器控制左前轮20停止右转，其中h小于g ；当左前轮20与轨道内壁间的距离大于预设值i，其中i大于h且小于g，左前轮20左转，直到使前轮回复到中位位置开关3时停止转向。右前轮转向控制步骤，当右前轮测距传感器9检测到右前轮19与轨道间的距离小于预设值e时，控制器11控制右前轮左转，直到当右前轮19与轨道内壁间的距离小于预设值f时，控制器控制后前轮停止左转，其中f小于e ；当右前轮19与轨道内壁间的距离大于某预设值j，其中j大于f且小于e，右前轮右转，直到使前轮回复到中位位置开关3时停止转向。左后轮转向控制步骤，当左后轮测距传感器2检测到左后轮18与轨道内壁间的距离小于预设值c时，控制器11控制左后轮18右转，直到当左后轮18与轨道间的距离大于预设值d时，控制器控制左后轮18停止右转，其中d大于c ；右后轮转向控制步骤，当右后轮测距传感器1检测到右后轮17与轨道间的距离小于预设值a时，控制器11控制右后轮左转，直到检测到右后轮与轨道间的距离大于预设值b时，控制器11控制前轮停止左转，其中b大于a。
当底盘需反向行进时，即由前进改为后退时，通过控制器11的换向开关，自动将原左前轮变为现右后轮，原右前轮变为现左后轮，原左后轮变为现右前轮，原右后轮变为现左前轮，转向参数也随着自动转换，底盘换向后，不用重新调整转向参数。
需要说明的是本发明中的左转和右转是在底盘行进方向上的左转和右转，底盘后退时的左转和右转，与底盘前进时的左转和右转相反。
具体实施时，操作人员可以根据轨道及底盘之间的距离来确定各预设值，并且各预设值可以通过参数设定单元设置，这样做的好处是操作人员可以随时调整预设值，满足不同情况的需要。
实际操作中，可以先将工程机械在手动模式下，根据三个中位开关将底盘前、中、 后三桥轮组处于中位位置，然后转切到自动模式下，控制器引导底盘自动行走。
本发明相对于现有技术而言具有以下优势
1)底盘前进和后退的控制方法相同，所以前进和后退换向后，不需要重新调整转向参数，易操作，不需专门培训操作人员。
2)由于前进和后退控制方法相同，所以只需要在前轮的前侧或后轮的后侧布置测距传感器即可，传感器数量少，不容易因传感器故障而产生误动作损坏路基和设备。
3)本发明通过控制器弓丨导实现底盘全自动转向，控制方法简单，劳动强度小，行驶速度快，效率高，不容易撞到轨道。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种跨轨道自行底盘，包括左前轮、右前轮、左后轮、右后轮，其特征在于所述左、右前轮前侧安装有测距传感器；所述左、右后轮后侧安装有测距传感器；所述左后轮和/或右后轮安装有中位传感器；可设定参数的控制器，用来接收上述各传感器的测距结果，并根据所述结果与预设参数对比后的结果来控制上述各轮运动。
2.根据权利要求1所述的跨轨道自行底盘，其特征在于所述测距传感器为超声波传感器。
3.根据权利要求1所述的跨轨道自行底盘，其特征在于所述左、前轮和/或右前轮安装有中位传感器。
4.根据权利要求1 3任一所述的跨轨道自行底盘，其特征在于所述左前轮、右前轮、左后轮、右后轮均包括两个车轮，所述两个车轮之间通过带轮架的车桥连接。
5.根据权利要求4所述的跨轨道自行底盘，其特征在于所述左、右前轮的前面一个车轮轮架上均安装有支架，所述测距传感器安装在所述支架上；所述左、右后轮的后面一个车轮轮架上均安装有支架，所述测距传感器安装在所述支
6.根据权利要求1 3任一所述的跨轨道自行底盘，其特征在于所述左前轮、右前轮、左后轮、右后轮之间的任意组合安装有限位开关，所述控制器通过所述限位开关的检测结果来控制所述轮的最大转动角度。
7.根据权利要求5所述的跨轨道自行底盘，其特征在于所述左前轮、右前轮、左后轮、右后轮之间的任意组合安装有限位开关，所述控制器通过所述限位开关的检测结果来控制所述轮的最大转动角度。
8.根据权利要求7所述的跨轨道自行底盘，其特征在于所述限位开关安装在所述车桥上；所述中位传感器安装在所述车桥上。
9.一种跨轨道自行底盘自动转向控制方法，其特征在于，包括如下步骤左前轮转向控制步骤，当左前测距传感器(10)检测到左前轮与轨道间的距离小于预设值a时，控制器(11)控制前轮左转，直到检测到左前轮与轨道间的距离大于预设值b时， 控制器(11)控制前轮停止左转，其中b大于a ；右前轮转向控制步骤，当右前测距传感器(9)检测到右前轮与轨道内壁间的距离小于预设值c时，控制器(11)控制右前轮右转，直到当右前轮与轨道间的距离大于预设值d时， 控制器控制右前轮停止右转，其中d大于c ；左后轮转向控制步骤，当左后测距传感器( 检测到左后轮与轨道间的距离小于预设值e时，控制器(11)控制左后轮左转，直到当左后轮测距传感器( 检测到左后轮与轨道内壁间的距离小于预设值f时，控制器控制左后轮停止左转，其中f小于e，当左后轮与轨道内壁间的距离大于某预设值j时，控制器控制左后轮右转，直到后轮回复到中位位置时停止转向，其中j大于f且小于e;右后轮转向控制步骤，当右后测距传感器(1)检测到右后轮与轨道内壁间的距离小于预设值g时，控制器(11)控制右后轮右转，直到当右后轮与轨道内壁间的距离小于预设值 h时，控制器控制右后轮停止左转，其中h小于g，当右后轮与轨道内壁间的距离大于预设值 i，右后轮左转，直到右后轮回复到中位位置时停止转向，i大于h且小于g。
10.根据权利要求9所述的跨轨道自行底盘自动转向控制方法，其特征在于当底盘反向行进时，原左前轮变成右后轮，原右前轮变成左后轮，原右后轮变成左前轮，原左后轮变成右前轮，所述各轮的控制步骤对应改变。
全文摘要
本发明提出了一种跨轨道自行底盘自动转向控制系统及方法。该系统包括控制器、左前测距传感器、右前测距传感器、左后测距传感器和右后测距传感器。左前测距传感器用于实时检测左前轮与轨道间的距离，右前测距传感器用于实时检测右前轮与轨道间的距离，左后测距传感器用于实时检测左后轮与轨道间的距离，右后测距传感器用于实时测量跨轨道自行底盘右后轮与轨道间的距离。控制器接收各传感器发送的检测结果，并根据各检测结果控制底盘行走。本发明能够自动引导底盘行走，控制方法简单，测距传感器少，不容易因传感器故障而产生误动作损坏路基和设备；另外由于本发明前进和后退的控制方法相同，前进后退换向后，不需要重新调整转向参数，易操作。
文档编号B62D7/06GK102514618SQ20111043580
公开日2012年6月27日 申请日期2011年12月23日 优先权日2011年12月23日
发明者刘璟, 肖黑, 黄深海 申请人:三一重工股份有限公司