[发明专利]脚轮

说明书

本发明涉及包括测量和计算车辆的侧向移动的装置在内的导行系统，和使用该系统为车辆导行的方法。更具体的说，本发明涉及一个安装在无人驾驶车辆上的装有测量转动和摆动角度的传感器的摆转脚轮，以便使车辆的侧向运动能由上述车辆的导行系统检测和计算。

在专利文献GB-A-2,158,965和US 4,847,769、4,816,998和5,175,415中公开了自动导行车辆的导行和控制装置。GB-A-2,158,965和US 4,847,769这两篇专利文献描述了用一个固定的位置判断系统来预测运动状态的车辆，该系统是在一段很短的时间内，借助于检测转向角度和一个受控制的转向脚轮的转动角度，来确定车辆在某一给定时间的位置的。US 4,847,769还描述了一个不断地根据由车载激光扫描仪和装在基准框架上的目标系统所确定的实际位置校核并改正预测位置的装置。预测位置与实际位置之间的误差用来确定一个平均偏角，该平均偏角通过卡尔曼筛选计算，用作计算车辆的下一个预测位置的校正系数。

专利文献US 4,816,998描述了一种利用脚轮的车辆，脚轮上有角度测量传感器，也有测量轮子转动的传感器，以便使导行系统能计算行驶的平均距离，车辆上一根轴线的角度变化，和车辆沿着一条假定的理想的固定半径的弧形路线行驶的方位的变化。

专利文献US 5,175,415描述了一种测量车辆前进和后退运动的装置，方法是在各不摆动的驱动轮附近设置一个单独的编码器轮子。

以往的所有导行系统的作用都是有限的，因为没有一种系统是借助于测量和计算车辆的侧向运动来决定其当时的位置的。车辆的侧向运动常常是指偏行，刹车时的拉带或侧滑。车辆的侧向运动决定于车辆的转动中心点。这个点通常位于导行系统沿着所选择的路线引导车辆的纵向中心线上。车辆可能由于多种原因而发生侧向运动，例如在下列情况下：1)前轮定位失调；2)转弯时，此时车轮摆动、扭曲和/或滑动；3)故意向侧面转弯。因此，以往的系统的综合跟踪精度，由于不能测量和计算车辆改变位置时的侧向运动分量，而被损害了。

因此，本发明的一个目的是提供一种带有能确定车辆位置的变化，而与车辆行驶的方向无关的系统的车辆。

本发明的另一个目的是提供一种具有能够测量和确定车辆向前、向后或者任何侧面方向的运动的系统的车辆。

本发明的又一个目的是提供一种带有能对车辆的侧向运动作出反应，调整车辆的驾驶的导行和控制系统的车辆。

本发明的再一个目的是提供一种带有车载导行系统的车辆，这种导行系统在驾驶车辆时把车辆的侧向运动考虑在内，而不需要利用车外的定位器、反射器或参照标志。

本发明的再一个目的是提供一种装备角度运动传感器和一个自由转动的脚轮的车辆，上述脚轮上有一个自由转动的跟踪轮，用来检测车辆以车架为基准的两个坐标方向上的运动。

本发明的又一个目的是提供一种带有导行系统的车辆，这种导行系统上装有陀螺仪和一个用弹簧加载的，自由转动的，具有球形接触表面的脚轮，用于检测车辆在两个坐标方向上位置的变化，以便更好的控制车辆。

本发明的又一个目的是提供一种带有导行系统的车辆，这种导行系统上装有陀螺仪和检测行驶距离和车辆转动的脚轮，并且上述脚轮可以安装在车辆的任何位置上。

本发明的又一个目的是提供一种由导行系统控制的车辆，这种导行系统装备了角度运动传感器和一个能自由转动，自由摆动，无载支承的跟踪脚轮，上述脚轮检测车辆以车架为基准的两个坐标方向上的运动，为车辆提供更精确的控制。

在阅读和理解了下面对本发明的详细描述之后，本发明的上述以及其他目的将会变得十分明了。

本发明提供一种车辆，它包括一个根据第一装置和第二装置所提供的信息为车辆导行的导行系统，上述第一装置检测车辆方位的变化，上述第二装置测量车辆沿着行驶表面的所有的运动。

下面参照附图详细描述本发明的实施例。附图中：

图1是一辆双联操纵无人驾驶车辆的立体图，车上装有按照本发明的跟踪脚轮；

图2a是按照本发明的优选实施例的一个跟踪脚轮组件的立体图；

图2b是图2a中的跟踪脚轮组件的侧视图；

图3是按照本发明的优选实施例的装有跟踪脚轮的车辆的示意图；

图4是按照本发明的优选实施例的装有一个电滑环组件的独立编码器的剖视图。