[发明专利]一体化全向轮及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种全向轮及其控制方法，特别是一种电机与全向轮一体化的全向移动装置。

背景技术

目前全向轮普遍应用在AGV小车平台上。全向轮是一种可以用于搭建全方位移动平台的轮子。它的特点是在轮毂周围分布有与轮毂成一定角度的滚轮，轮毂作为主动轮，滚轮作为从动轮，主动轮由电机驱动，滚轮自由滚动。通过控制轮子间的速度组合，即可实现设备在不转向的情况下直接向任意方向的运动。这种全向轮的移动平台相比普通轮系平台，具有更高的运动灵活性，能适应在更狭小的空间中运动。现有的全向轮都是通过皮带传动的，驱动电机是与全向轮分开的，这种传动方式的全向轮精度低、体积较大、运动不够稳定，且全向轮滚轮转动不够顺畅，满足不了应用于当前AGV小车平台的要求。

发明内容

发明目的：

本发明提供一种一体化全向轮及其控制方法，其目的是解决以往所存在的问题。

技术方案：

一种一体化全向轮，其特征在于：该全向轮包括全向轮、变速器和无刷EC盘式电机，无刷EC盘式电机及其变速器安放在全向轮内部，无刷EC盘式电机连接变速器，变速器的输出端的齿轮作为太阳齿轮与全向轮内部行星齿轮啮合，带动全向轮运动。

所述无刷EC盘式电机变速器输出轴与霍尔传感器同轴相连，霍尔传感器连接至控制器。

全向轮分为内轮毂和外轮毂，内轮毂和外轮毂的直径相同且中心点重合，在内轮毂和外轮毂上均设置有滚轮，内轮毂上的滚轮和外轮毂上的滚轮之间相互交错设置，即：内轮毂上的滚轮的位置对应外轮毂上相邻的两个滚轮之间。

相互交错的滚轮之间形成30°夹角，即：滚轮的中心至轮毂中心之间形成连线，相互交错的滚轮的连线之间的夹角为30°。

无刷EC盘式电机及其变速器固定在所述轴承套内部，所述轴承套以及内部固定无刷EC盘式电机均为静止端并作为驱动装置，轴承套与全向轮内壁之间设置有轴承，使用时通过无刷EC盘式电机转动带动全向轮在轴承的作用下转动。

内轮毂和外轮毂之间相隔5毫米。

利用上述的一体化全向轮所实施的控制方法，其特征在于：该方法步骤如下：：系统上电，给定一组触发脉冲信号，使电机转动；：当电机转动时，带动霍尔传感器运动，霍尔传感器检测到无刷EC盘式电机输出的脉冲信号，通过控制器对信号的处理，检测到电机的转速和转子的位置；：检测到的电机转速与给定值经过PI调节，得到给定的直流侧电压，经过处理得到电路所需的PWM波；：利用PWM控制方式，通过调节占空比，驱动电机按给定方式运行。

所述控制器中的控制模块包括数据处理单元、无刷EC盘式电机电源控制单元和功率模块，所述数据处理单元接收霍尔传感器检测的脉冲信号，经过数据处理，输出控制信号给所述的电机电源控制单元，无刷EC盘式电机电源控制单元根据控制信号输出相应的电压给无刷EC盘式电机，实现对无刷EC盘式电机的控制。

优点及效果：

本发明是一种一体化全向轮及其控制方法，所述无刷EC盘式电机是一种具有良好的转矩特性，高功率、非常宽的可调速范围以及非常长的使用寿命；所述无刷EC盘式电机自带霍尔传感器，且无刷EC盘式电机变速器输出轴与霍尔传感器同轴相连，能准确有效的检测出无刷EC盘式电机速度；所述变速器是改变无刷EC盘式电机的转速和转矩的机构，通过改变输出轴和输入轴的传动比，改变全向轮的运动速度。

所述无刷EC盘式电机及其变速器固定在轴承套内部，轴承固定在轴承套外表面，组成一个固定的驱动装置。所述轴承套以及所说内部固定电机都为静止端；所述轴承套外表面固定轴承，并固定于外轮毂内侧，通过电机转动带动外轮毂转动，同时内轮毂带动轴承转动。

所述变速器输出端是全向轮的一种传动机构，所述全向轮外轮毂内部行星齿轮与变速器输出端齿轮完全啮合，使全向轮运动过程中受力平衡，运动平稳。

本实用型的有益效果是：在全向轮内部固定了无刷EC盘式电机，提高了无刷EC盘式电机的工作效率；全向轮内部与电机输出端通过行星齿轮啮合，带动整个全向轮运动，提高了全向轮的稳定性和受力平衡；提高了全向轮的全向性能、工作精度和耐用性。霍尔传感器通过检测无刷EC盘式电机的运动状态，传送出相应的信号，实现对无刷EC盘式电机的精确控制，使一体化全向轮电机准确、稳定的运转。

附图说明

图1是本发明一体化全向轮主视图；

图2是本发明一体化全向轮剖视图；

图3是本发明一体化全向轮侧视图；

图4是本发明一体化全向轮立体图；