[发明专利]一种四轮驱动高地隙移动小车及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及移动车辆研究领域，特别涉及一种四轮驱动高地隙移动小车及其控制方法。

背景技术

目前绝大部分小车都是采用阿克曼转向方式，这种转向方式转弯半径比较大，在狭小的空间内行驶时要多次往复调整位姿。两轮差速转向方式能实现小半径灵活转向，但是转向时被动轮产生的阻力较大，对动力输出的要求高。为减小转弯半径，同时不增加转向阻力，目前已有采用机械或电机控制四轮同步转向的转向系统。但是机械式四轮驱动移动小车受传动机构限制，转弯半径调整范围有限，四轮联动精度不高。采用电机控制的四轮独立转向系统转弯半径调整范围大，但是要同时使四个电机联动，控制系统庞大，系统制造成本高。同时，大部分移动小车的底盘较低，通过性能差。

因此，需要提供一种控制精度高、转弯半径小、且高地隙的移动小车以及控制方法。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种四轮驱动高地隙移动小车，该装置在保留现有四轮同步转向小车灵活性强的优点的同时，尽量降低了小车的复杂程度，降低了制造成本，提高了可通过性。本发明还提供了一种基于上述四轮驱动高地隙移动小车的控制方法。该控制方法实现简单、控制精度高。

本发明的目的通过以下的技术方案实现：一种四轮驱动高地隙移动小车，包括车架、车轮、刹车机构、主控制器和电池，车轮设置在车架底部，车轮包括左前轮、左后轮、右前轮、右后轮，每个车轮上均设有一个用于控制车轮转向的转向装置，每个车轮均由轮毂型电机独立驱动；所述左前轮上的转向装置和左后轮上的转向装置通过联动机构与左侧转向电机相连，一起组成左侧转向机构，右前轮上的转向装置和右后轮上的转向装置通过联动机构与右侧转向电机相连，一起组成右侧转向机构；左侧转向机构、右侧转向机构均设置在车架上；刹车机构固定设置在至少两个车轮处；主控制器分别与各个轮毂型电机、左侧转向电机、右侧转向电机和刹车机构连接，所述电池设置在车架上，用于给装置供电。

优选的，所述各个车轮处的转向装置由转向轴和车轮支架组成，车轮安装在车轮支架下方，车轮支架与转向轴固定连接，转向轴垂直于地面并指向车轮中心，转向轴与联动机构连接，转向轴一侧设置有转向传感器。

优选的，所述联动机构包括万向节、传动轴、第一减速器，第一减速器设置在各个转向装置上，与转向装置中的转向轴相连，传动轴一端通过万向节与减速器相连，另一端通过万向节与第二减速器相连，第二减速器与转向电机相连。

更进一步的，所述左侧转向电机设置在左前轮或左后轮上，右侧转向电机设置在右前轮或右后轮上，在电机所处的车轮上，第二减速器直接与该车轮上的第一减速器相连，对于另一个车轮，第二减速器通过万向节与传动轴一端相连，传动轴另一端通过万向节与该车轮上的第一减速器相连。

优选的，所述联动机构包括锥齿轮减速器、传动轴和第二减速器，锥齿轮减速器设置在各个转向装置上，与转向装置中的转向轴相连，每一侧的转向机构中前后两个锥齿轮减速器通过传动轴相连，传动轴与第二减速器相连，第二减速器与转向电机相连。

优选的，所述第一减速器采用蜗轮蜗杆减速器，第二减速器采用同步带传动副。

优选的，所述刹车机构包括上刹车泵、下刹车泵、碟刹盘、刹车电机和用于在刹车时保持压力的弹簧机构，弹簧机构一端与刹车电机连接，另一端与上刹车泵连接，上刹车泵通过液压管与下刹车泵连接，刹车电机、弹簧机构、上刹车泵均固定在车架上，下刹车泵固定在车轮支架上，碟刹盘固定在车轮上，工作时，下刹车泵夹紧碟刹盘。刹车电机带动弹簧机构，对上刹车泵输出恒定推力，使与上刹车泵通过液压管连接的下刹车泵以恒定的压力夹紧碟刹盘，降低车轮速度。当下泵夹紧碟刹盘时，弹簧机构仍可继续运动并保持压力，防止电机堵转。采用弹簧机构，可以在下泵夹紧碟刹盘时，弹簧机构仍可继续运动并保持压力，防止电机堵转。另外，所述刹车电机中的电动推杆具有自锁特性。从而可在电机断电时仍然能够保持恒定的压力。

更进一步的，所述左后轮和右后轮上各配置一个刹车机构。

优选的，所述主控制器由主控芯片以及与主控芯片分别连接的转向电机驱动器、轮毂型电机驱动器和刹车电机驱动器组成，所述转向电机驱动器分别与左侧转向电机和右侧转向电机相连，同时转向电机驱动器还分别与设置在车轮处的转向传感器相连；所述轮毂型电机驱动器分别与各个轮毂型电机相连，所述刹车电机驱动器与各个刹车电机相连。主控制器用于接收外部转向和速度信号，换算出各车轮的转角和转速，使之保持协调。主控制器根据外部速度信号，控制刹车机构的输出力，使小车减速或实现驻车。