[发明专利]一种全轮同相位驱动小车及其转弯控制方法

说明书

技术领域

本发明属于机器人领域，具体涉及一种全轮同相位驱动小车及其转弯控制方法。

背景技术

随着我国先进技术的发展，智能轮式机器人的研究变得越来越热门，其应用也越来越广泛，价值亦愈加显著。近年来出现的万用拖轮(三角轮)、各种越障轮以及圆轮与其它形式混合的行走机构使得圆轮开始脱离硬质平坦地面而走进复杂地形。因此，研究一种能够在复杂地形中行走自如、功能强大、轻便简洁的轮式移动机器人成为其应用推广需要克服首要难关。

现有资料表明，圆轮同相位有利于攀爬越障，特别适合在复杂环境中行走。对于轮式移动机器人，如果其所有圆轮都同相位(即全轮同相)，其攀爬越障能力将会大大增强。因为全轮同相移动机器人在任一圆轮有抓地力的时候，可获得全部扭矩，有利于跨越障碍。然而全轮同相会带来转弯困难的问题，如果引入像汽车转向架一类的高级转弯方式，必将降低机器人的强度，增加结构复杂度，也会增加能量功耗的负担，违背了轻便简洁的宗旨。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种全轮同相位驱动小车及其转弯控制方法，在不引入转向架等复杂转弯方式的情况下解决了全轮同相下转弯复杂困难的问题。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种全轮同相位驱动小车，包括小车本体及若干个设置在小车本体上的圆轮，所述圆轮为偶数个且至少为四个，所述圆轮两两通过驱动部件对称设置在小车本体两侧；各所述圆轮上均匀分布有若干段大摩擦力圆弧段，相互对称设置的两个圆轮上的大摩擦力圆弧段互补并可形成一个整圆，位于小车本体同一侧圆轮上的大摩擦力圆弧段相位相同。

进一步，相邻驱动部件间通过传动装置相连接。

进一步，所述驱动部件主要由转动轴及驱动源组成，两两对称的圆轮通过转动轴连接并由驱动源驱动。

进一步，所述传动装置为传送带，所述传送带两端对应套装在两组相邻驱动部件的驱动源上。

本发明还提供一种上述全轮同相位驱动小车的转弯控制方法：

包括以下步骤：

(1)保证小车本体上对称设置的两个圆轮相位互补且各圆轮间的相对相位固定不变；

(2)控制小车加速或减速，使小车本体两侧产生相对滑移。

进一步，包括左转向控制：小车本体加速时，右侧圆轮上的大摩擦力圆弧段与地面接触，左侧圆轮与右侧圆轮相位互补；小车本体减速时，左侧圆轮上的大摩擦力圆弧段与地面接触，右侧圆轮与左侧圆轮相位互补。

进一步，包括右转向控制：小车本体加速时，左侧圆轮上的大摩擦力圆弧段与地面接触，右侧圆轮与左侧圆轮相位互补；小车本体减速时，右侧圆轮上的大摩擦力圆弧段与地面接触，左侧圆轮与右侧圆轮相位互补。

本发明的有益效果在于：

(1)本发明将相位控制及电机驱动(加减速)进行合理配合，既保留了全轮同相越障能力强的优势，又攻克了全轮同相转弯困难的问题，可以在各行动轮完全同相位的情况下，实现正常的前进、后退、左转及右转，具有很强的实用性。

(2)结构整体简洁可靠，具有效率高、地表适应性好、越障能力强的特点，可供移动机器人、越障车等需要在非平整地面和平整地面行走的移动设备使用。

(3)当小车本体以匀速率或者较为平缓地在平坦地面上加减速行走时，车体宏观上直线行走；在需要转弯时，根据圆轮的相位状态进行急加速或者急减速，即可达成转向效果。在非平坦地面行走时，由于圆轮同相，可以将轮式车辆的越障性能发挥到极致。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为本发明的结构示意图(六轮结构)；

图2为本发明的结构示意图(四轮结构)；

图3为加速左转状态示意图；

图4为减速左转状态示意图；

图5为加速右转状态示意图；

图6为减速右转状态示意图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。