一種輪式全向移動(dòng)底盤及其控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種輪式全向移動(dòng)底盤及其控制方法，包括底盤，所述底盤包括水平設(shè)置的框架和固定在框架內(nèi)的Y型支架，所述Y型支架包括三條支臂：支臂A、支臂B和支臂C，在三條支臂上分別設(shè)置一個(gè)電機(jī)，在三個(gè)電機(jī)的輸出軸上分別設(shè)置一個(gè)全向滾輪，每個(gè)電機(jī)能夠帶動(dòng)對(duì)應(yīng)的全向滾輪轉(zhuǎn)動(dòng)；在Y型支架上還設(shè)有控制器和電源，所述控制器與三個(gè)電機(jī)相連，并能夠控制三個(gè)電機(jī)同時(shí)或分別工作；所述電源為控制器和三個(gè)電機(jī)供電；所述控制方法能夠?qū)崿F(xiàn)底盤的橫向移動(dòng)、前后移動(dòng)以及原地轉(zhuǎn)動(dòng)。本發(fā)明能夠進(jìn)行橫向行駛，轉(zhuǎn)彎半徑小，并能夠原地轉(zhuǎn)向，從而能夠大大降低行駛運(yùn)行空間，節(jié)約場(chǎng)地使用成本。
【專利說明】一種輪式全向移動(dòng)底盤及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種機(jī)械搬運(yùn)裝置，尤其涉及一種輪式全向移動(dòng)底盤及其控制方法。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003]隨著現(xiàn)代加工制造業(yè)的飛速發(fā)展，智能化工廠和智能化物流倉儲(chǔ)對(duì)操作、控制靈活的搬運(yùn)機(jī)械(如搬運(yùn)叉車、工件搬運(yùn)小車)提出了更高的要求。目前，常用的搬運(yùn)機(jī)械多為平行4輪結(jié)構(gòu)，由于滾輪通常由電機(jī)直接帶動(dòng)，因此目前的搬運(yùn)機(jī)械只能前后行駛、不能橫向(左右)行駛；其方向控制采用雙前輪或雙后輪轉(zhuǎn)向方式，存在著轉(zhuǎn)彎半徑大、原地掉頭困難，運(yùn)行用空間大等問題。
[0004]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明的目的就在于提供一種輪式全向移動(dòng)底盤及其控制方法，有效解決了現(xiàn)有搬運(yùn)機(jī)械不能橫向行駛，轉(zhuǎn)彎半徑大和原地轉(zhuǎn)向困難的問題，能夠大大降低行駛運(yùn)行空間，節(jié)約場(chǎng)地使用成本。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是這樣的:一種輪式全向移動(dòng)底盤，包括底盤，其特征在于:所述底盤包括水平設(shè)置的框架和固定在框架內(nèi)的Y形支架，所述Y形支架包括三條支臂:支臂A、支臂B和支臂C，支臂A、支臂B和支臂C的一端相連接，另一端均連接在框架上；支臂A與支臂B之間的夾角和支臂A與支臂C之間的夾角相等，且均大于90° ;在三條支臂上分別設(shè)置一個(gè)電機(jī),共有三個(gè)電機(jī):電機(jī)A、電機(jī)B和電機(jī)C,三個(gè)電機(jī)的輸出軸分別與設(shè)置各電機(jī)的支臂平行；在三個(gè)電機(jī)的輸出軸上分別設(shè)置一個(gè)全向滾輪，共有三個(gè)全向滾輪:全向滾輪A、全向滾輪B和全向滾輪C，每個(gè)電機(jī)能夠帶動(dòng)對(duì)應(yīng)的全向滾輪轉(zhuǎn)動(dòng)；
在Y形支架上還設(shè)有控制器和電源，所述控制器與三個(gè)電機(jī)相連，并能夠控制三個(gè)電機(jī)同時(shí)或分別工作；所述電源為控制器和三個(gè)電機(jī)供電。
[0007]進(jìn)一步地，所述框架包括平行設(shè)置的第一托桿和第二托桿，所述第一托桿的長(zhǎng)度大于第二托桿的長(zhǎng)度；第一托桿的兩端垂直連接兩第三托桿，所述第三托桿的一端與第一托桿相連，另一端通過一傾斜設(shè)置的第四托桿與第二托桿的兩端相連；所述Y形支架的一端與第一托桿相連，另兩端分別與兩第四托桿相連。
[0008]進(jìn)一步地，所述Y形支架的支臂A與支臂B之間的夾角為135°，支臂A與支臂C之間的夾角為135°，支臂B與支臂C之間的夾角為90°。
[0009]進(jìn)一步地，在框架內(nèi)還設(shè)有至少一根加強(qiáng)桿，所述加強(qiáng)桿的兩端與框架固定連接。
[0010]進(jìn)一步地，所述全向滾輪為雙輪盤結(jié)構(gòu)，在兩輪盤的邊緣均套設(shè)有數(shù)個(gè)能自由滾動(dòng)的軸承滾輪；所述軸承滾輪繞全向滾輪一周，且兩輪盤上的軸承滾輪交替錯(cuò)位分布。
[0011]進(jìn)一步地，所述控制器包括信號(hào)接收模塊、信號(hào)處理模塊以及信號(hào)輸出模塊，所述信號(hào)輸出模塊將輸出控制信號(hào)傳遞給各電機(jī)。
[0012]進(jìn)一步地，所述電機(jī)A、電機(jī)B以及電機(jī)C均采用步進(jìn)電機(jī)或減速電機(jī)。
[0013]—種上述輪式全向移動(dòng)底盤的控制方法,其特征在于:
1).橫向移動(dòng):
由控制器發(fā)出控制信號(hào)，控制各電機(jī)分別帶動(dòng)各全向滾輪轉(zhuǎn)動(dòng)；三個(gè)電機(jī)帶動(dòng)全向滾輪的旋轉(zhuǎn)方向滿足:全向滾輪B和全向滾輪C的轉(zhuǎn)動(dòng)方向在左/右方向的分量方向與全向滾輪A的轉(zhuǎn)動(dòng)方向一致；三個(gè)電機(jī)帶動(dòng)全向滾輪轉(zhuǎn)動(dòng)的速度分別為~、uB、且滿足如下關(guān)系:
【權(quán)利要求】
1.一種輪式全向移動(dòng)底盤，包括底盤，其特征在于:所述底盤包括水平設(shè)置的框架和固定在框架內(nèi)的Y形支架，所述Y形支架包括三條支臂:支臂A、支臂B和支臂C，支臂A、支臂B和支臂C的一端相連接，另一端均連接在框架上；支臂A與支臂B之間的夾角和支臂A與支臂C之間的夾角相等,且均大于90° ;在三條支臂上分別設(shè)置一個(gè)電機(jī),共有三個(gè)電機(jī):電機(jī)A、電機(jī)B和電機(jī)C,三個(gè)電機(jī)的輸出軸分別與設(shè)置各電機(jī)的支臂平行；在三個(gè)電機(jī)的輸出軸上分別設(shè)置一個(gè)全向滾輪，共有三個(gè)全向滾輪:全向滾輪A、全向滾輪B和全向滾輪C，每個(gè)電機(jī)能夠帶動(dòng)對(duì)應(yīng)的全向滾輪轉(zhuǎn)動(dòng)； 在Y形支架上還設(shè)有控制器和電源，所述控制器與三個(gè)電機(jī)相連，并能夠控制三個(gè)電機(jī)同時(shí)或分別工作；所述電源為控制器和三個(gè)電機(jī)供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種輪式全向移動(dòng)底盤，其特征在于:所述框架包括平行設(shè)置的第一托桿和第二托桿，所述第一托桿的長(zhǎng)度大于第二托桿的長(zhǎng)度；第一托桿的兩端垂直連接兩第三托桿，所述第三托桿的一端與第一托桿相連，另一端通過一傾斜設(shè)置的第四托桿與第二托桿的兩端相連；所述Y形支架的一端與第一托桿相連，另兩端分別與兩第四托桿相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種輪式全向移動(dòng)底盤，其特征在于:所述Y形支架的支臂A與支臂B之間的夾角為135°，支臂A與支臂C之間的夾角為135°，支臂B與支臂C之間的夾角為90°。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種輪式全向移動(dòng)底盤，其特征在于:在框架內(nèi)還設(shè)有至少一根加強(qiáng)桿，所述加強(qiáng)桿的兩端與框架固定連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種輪式全向移動(dòng)底盤，其特征在于:所述全向滾輪為雙輪盤結(jié)構(gòu)，在兩輪盤的邊緣均套設(shè)有數(shù)個(gè)能自由滾動(dòng)的軸承滾輪；所述軸承滾輪繞全向滾輪一周，且兩輪盤上的軸承滾輪交替錯(cuò)位分布。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種輪式全向移動(dòng)底盤，其特征在于:所述控制器包括信號(hào)接收模塊、信號(hào)處理模塊以及信號(hào)輸出模塊，所述信號(hào)輸出模塊將輸出控制信號(hào)傳遞給各電機(jī)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種輪式全向移動(dòng)底盤，其特征在于:所述電機(jī)A、電機(jī)B以及電機(jī)C均采用步進(jìn)電機(jī)或減速電機(jī)。
8.—種如上述任一權(quán)利要求所述的輪式全向移動(dòng)底盤的控制方法，其特征在于: I).橫向移動(dòng): 由控制器發(fā)出控制信號(hào)，控制各電機(jī)分別帶動(dòng)各全向滾輪轉(zhuǎn)動(dòng)；三個(gè)電機(jī)帶動(dòng)全向滾輪的旋轉(zhuǎn)方向滿足:全向滾輪B和全向滾輪C的轉(zhuǎn)動(dòng)方向在左/右方向的分量方向與全向滾輪A的轉(zhuǎn)動(dòng)方向一致；三個(gè)電機(jī)帶動(dòng)全向滾輪轉(zhuǎn)動(dòng)的速度分別為~、uB、且滿足如下關(guān)系: = ;
vA = vB cos (180 - ZAOB) = Vc cos(l 80 - ZAOC) = V ； 式中，u為底盤橫向左/右移動(dòng)的速度,Z405為支臂A與支臂B之間的夾角，Z^OC為支臂A與支臂C之間的夾角，^cosClSO^Z^OS)表示全向滾輪B在橫向左/右方向的速度分量，uccos(180。 -<AOC)表不全向滾輪C在橫向左/右方向的速度分量； 2).前后移動(dòng): 由控制器發(fā)出控制信號(hào)，控制電機(jī)B、電機(jī)C分別帶動(dòng)全向滾輪B和全向滾輪C轉(zhuǎn)動(dòng)，且全向滾輪B和全向滾輪C的轉(zhuǎn)動(dòng)方向滿足:全向滾輪B和全向滾輪C的轉(zhuǎn)動(dòng)方向在前/后方向上的速度分量方向一致；全向滾輪B和全向滾輪C的轉(zhuǎn)速分別為uB、uc,且滿足速度關(guān)系式:

9.一種如權(quán)利要求8所述的輪式全向移動(dòng)底盤的控制方法，其特征在于:在前后移動(dòng)過程中，控制器控制全向滾輪A實(shí)時(shí)做微量的順時(shí)針或逆時(shí)針步進(jìn)轉(zhuǎn)動(dòng)。
【文檔編號(hào)】B62D61/06GK103640641SQ201310691953
【公開日】2014年3月19日 申請(qǐng)日期:2013年12月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月18日
【發(fā)明者】陳衛(wèi), 趙鵬舉, 劉法君, 鄒威, 王陽, 吳建紅 申請(qǐng)人:重慶電子工程職業(yè)學(xué)院