一种具有重心监测功能的仓储全向移动平台的制作方法

本发明涉及仓储物流装备技术，尤其是一种具有重心监测功能的仓储全向移动平台。

背景技术：

全向移动平台在不少领域中得到应用，有也多种结构特点，如专利公开号为cn106143680a，涉及的一种全向移动平台，包括车轮、运动控制单元、运动执行单元及平台底座，其中运动控制单元设置于平台底座的上方，平台底座的下方分别通过四个运动执行单元安装有四个车轮，各运动执行单元均与运动控制单元连接；车轮的轮胎胎面上设有斜纹；斜纹包括沿同一方向倾斜的多个斜槽和多个斜块，斜槽和斜块间隔交替设置；斜槽和斜块相互平行。又如专利公开号为cn103569230a设计的一种全向移动平台，包括台架本体，台架本体呈长方体，在台架本体上安装有四个永磁同步电机，永磁同步电机的输出轴连接有减速器，减速器上连接有全向移动轮，每个全向移动轮的转动轴均通过支撑轴承座固定在台架本体上，在台架本体上还安装有电池组，电池组与永磁同步电机连接，在台架本体上还安装有电机控制器。再如专利公开号为cn104210545a，一种全向移动平台，用于机器人技术领域，包括车身，车身上设置有至少三个转向轴，每个转向轴下端固定有横轴的一端，横轴另一端设置有驱动轮，每个驱动轮上均分别设置有独立的动力源，每个转向轴上均设置有同步转向机构。

随着现代加工制造业的发展，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。现有技术中的全向移动平台极小应用于仓储领域，而目前常用的搬运机械多为平行四轮结构，由于滚轮通常由电机直接带动，因此搬运机械只能前后移动、而不能横向移动；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。尤其在比较狭窄的空间，搬运过程中进行转弯、移动非常不方便，生产效率也低。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决现有搬运机械不能横向移动、转弯半径大以及原地转向困难的问题，提供一种具有重心监测功能的仓储全向移动平台，它具有重心监测功能，能够降低移动空间要求，使搬运设备能在狭小的空间控制自如地运行。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种具有重心监测功能的仓储全向移动平台，包括底盘框架，位于底盘框架底部的四组行走轮，其特征在于所述的行走轮包括全向轮，全向轮通过全向轮支撑与底盘框架连接，并在全向轮支撑和底盘框架之间设有压力传感器；四组行走轮上均配有电机，四个电机能同时或分别工作；同时压力传感器通过测量四个全向轮所受压力，计算出整个平台的重心。

前述的一种具有重心监测功能的仓储全向移动平台中，作为优选，所述四个电机能同时或分别工作，并获得四个全向轮相同或不同的转向和转速，使整个平台完成前后、左右移动，以及原地旋转和任意半径的转弯。

前述的一种具有重心监测功能的仓储全向移动平台中，作为优选，所述全向轮设有一支传动轴，传动轴上设有两件与传动轴垂直布置的轮支架，两件轮支架平行布置，所述轮支架为多曲面结构；两件轮支架之间设有一组滚子；所有滚子直径相等，以传动轴为中心布置，且与传动轴成一空间倾角。

前述的一种具有重心监测功能的仓储全向移动平台中，作为优选，所述的两件平行布置的多曲面轮支架，每对曲面设有一件滚子。

前述的一种具有重心监测功能的仓储全向移动平台中，作为优选，由计单片机算出整个平台的重心，并根据计算出的重心改变整个平台的运动状态。

前述的一种具有重心监测功能的仓储全向移动平台中，作为优选，所述的单片机可以通过直接存储器访问读取摇杆xyz三轴的三个电位器的电压变化的ad值，然后将ad值转化为pwm占空比输出给电机驱动器来驱动电机。

前述的一种具有重心监测功能的仓储全向移动平台中，作为优选，由单片机算出整个平台的重心，所述电机的当前速度通过单片机的定时器输入捕获得到电机自带编码器的脉冲计数，然后使用pid控制算法实现速度的闭环控制。

前述的一种具有重心监测功能的仓储全向移动平台中，作为优选，由计单片机算出整个平台的重心，单片机拥有12位的ad转换器。

前述的一种具有重心监测功能的仓储全向移动平台中，作为优选，所述压力传感器测出四组行走轮承受的压力值，以mv级输出电压信号。

前述的一种具有重心监测功能的仓储全向移动平台中，作为优选，所述底盘框架为圆形骨架，位于底盘框架底部的四组行走轮均匀布置在圆形骨架的下方。圆形骨架可以提高原地回转的灵活性和旋转角精度。

本技术方案每个全向轮由一个电机单独控制，四个电机能够同时或分别工作来控制四个全向轮的转向和转速，使整个平台能够进行前后移动、左右移动、原地旋转以及任意半径的转弯。通过安装在全向轮支撑与底盘框架之间的压力传感器可以测量出四个全向轮受到的压力，然后计算出整个移动平台移动过程中的重心位置，进一步，根据计算出的重心即可改变整个平台的运动状态，使平台移动更加平稳。

本发明的有益效果是：能够以高稳定性完成前后移动和左右移动，从而满足大移动范围的现代机械化生产搬运的需要；能够以高精度完成原地旋转、任意半径的转弯任务，从而实现平台的全方位移动；在狭小的空间内也能移动自如，有效地提高生产效率；通过压力传感器可及时测量出所有全向轮所受到的压力，计算出平台的重心，然后根据重心的变化实时改变运动状态，使移动更加平稳；结构简单，实用性强。

附图说明

图1是本发明的一种结构示意图。

图2是本发明的一种全向移动控制流程图。

图3是本发明的一组行走轮结构示意图。

图4是本发明向前移动状态全向轮转向结构示图。

图5是本发明向左移动状态全向轮转向结构示图。

图6是本发明原地旋转状态全向轮转向示图。

图中：1.底盘框架，2.电机支撑，3.电机，4.压力传感器，5.全向轮支撑层，6.全向轮，7.包带，8.内护套，9.钢丝铠装，10.外护套。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

如图1、图3所示，本实施例一种具有重心监测功能的仓储全向移动平台，设一长方形底盘框架1，底盘框架1的底部设置四组行走轮，行走轮包括全向轮6，全向轮6通过全向轮支撑5与底盘框架1连接，并在全向轮6支撑和底盘框架1之间设置压力传感器4。四组行走轮上均配有电机3，电机3通过电机支撑2固定，四个电机3能同时工作也能分别工作。

在四个电机3同时工作或分别工作时，由压力传感器4通过测量四个全向轮6所受的压力，由stm32型单片机算出整个平台的重心，并根据计算出的重心改变整个平台的运动状态，使平台移动更加平稳。即获得四个全向轮6相同或不同的转向和转速，使整个平台完成前后、左右移动，以及原地旋转和任意半径的转弯，如图4至图6所示。

进一步，全向轮6设有一支与电机3配合的传动轴，传动轴上设有两件与传动轴垂直布置的轮支架，两件轮支架平行布置，轮支架为多曲面结构。两件轮支架之间设有一组滚子，所有滚子直径相等，并以传动轴为中心布置，且与传动轴成一空间倾角。两件平行布置的多曲面轮支架，每对曲面设有一件滚子。

底盘框架1的一种实施例是圆形骨架，位于底盘框架1底部的四组行走轮成正立形均匀布置在圆形骨架的下方。

单片机可以通过直接存储器访问读取摇杆xyz三轴的三个电位器的电压变化的ad值，然后将ad值转化为pwm占空比输出给电机驱动器来驱动电机3。在由计单片机算出整个平台的重心时，电机3的当前速度通过单片机的定时器输入捕获得到电机自带编码器的脉冲计数，然后使用pid控制算法实现速度的闭环控制。

本实施例全向移动控制方案工作如下：参见图2，当推拉四维三轴摇杆时，stm32单片机可以通过dma读取摇杆xyz三轴的三个电位器的电压变化的ad值，然后将ad值转化为脉冲宽度调制pwm占空比输出给电机驱动器来驱动电机3，最后通过四个电机3的转向与转速的配合实现平台的前进、后退、左右平移等动作。电机3的当前速度可通过单片机的定时器输入捕获得到电机3自带编码器的脉冲计数，从而计算出电机3的当前转速，然后使用pid控制算法来实现速度的闭环控制，使速度控制更加精准。同时，安装在四组行走轮上的压力传感器4可以测出4个各轮组承受的压力值，输出mv级的电压信号。经过与其连接的变送器放大后转化为0-5v的电压输出。将电压做分压处理后，stm32单片机可以通过dma读取该电压值，然后转化为压力值，通过四个轮组的压力值可计算出平台负载大小和重心坐标。

本实施例单片机的型号为stm32rct6，其拥有12位的ad转换器，以保证压力和摇杆电位器电压变化的分辨率和精度达到较高要求。

上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明的简单变换后的工艺、方法、结构等均属于本发明的保护范围。