[发明专利]基于万向轮的智能移动底盘、智能移动装置以及相应的控制行走方法

说明书

技术领域

本发明涉及基于万向轮的智能移动底盘、包括该底盘的智能移动装置以及相应的控制行走方法。具体而言，本发明涉及一种能够进行自主移动和姿态调整的智能移动底盘和包括该底盘的智能移动装置，以及相应的移动和姿态调整控制方法。

背景技术

随着人工智能技术的不断发展，人们对于智能移动装置的需求也越来越大，目前市场上涌现出了具有各种附加功能的智能移动装置，例如智能移动行李箱或智能移动机器人等。但是，大部分智能移动装置并不能准确地、高效地和/或节电地进行自主移动或姿态调整。

因此，亟需一种能够满足上述要求至少之一的智能移动底盘和相应的控制行走方法。

发明内容

本发明的目的旨在解决上述问题中的至少一个。

一方面，本发明提供一种基于万向轮的智能移动底盘，其特征在于，所述智能移动底盘包括底盘本体、控制器以及至少三个万向轮，所述至少三个万向轮安装在所述底盘本体的下表面，每个万向轮中分别设置有用于驱动所述万向轮的电机，其中所述控制器与每个万向轮中的所述电机电连接、并且能够根据所述智能移动底盘待要移动到的至少一个目标点的距离和方位信息控制分别施加至每个万向轮中的电机的电流大小和电机的转动方向，其中施加至每个万向轮中的电机的电流的大小与该电机施加至相应的万向轮的驱动力或速度成正比。

本发明的智能移动底盘整体结构新颖，通过所述控制器能够控制所述智能移动底盘按照预定行走方式自动行进到至少一个目标点，并且由此提供更好的行走控制和姿态调整控制。

在一个优选实施方案中，所述控制器包括存储器和处理器，其中所述存储器存储有计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时能够实现以下步骤：

(a)获取每个万向轮相对于所述底盘本体的设定正方向的角度信息；

(b)获取每个万向轮离所述底盘本体的中心点的距离，以确定每个万向轮的力臂信息；

(c)确定从所述移动底盘的中心点到至少一个目标点的方向；

(d)确定待要施加至每个万向轮的驱动力或速度，以使得将要施加至所述至少三个万向轮的驱动力或速度的矢量和的方向与上述步骤(c)中确定的从所述移动底盘的中心点到至少一个目标点的方向相同。

例如，通过控制分别施加至每个万向轮中的电机的电流大小和电机的转动方向，使得所述至少三个万向轮的驱动力或速度的矢量和(例如，合力)的方向与从智能移动底盘的中心点到所述至少一个目标点的方向一致，所述控制器能够控制所述智能移动底盘按照预设姿态行走方式行进到所述至少一个目标点，从而提供高效、准确的行走控制。

在一个优选实施方案中，所述存储器还存储有另外的计算机指令，所述另外的计算机指令被处理器执行时能够实现以下步骤：

(e)通过合力分解的方式，得到所述至少三个万向轮的合力分别在正方向以及与其垂直的垂直方向的合力大小。

在一个优选实施方案中，所述存储器还存储有另外的计算机指令，所述另外的计算机指令被处理器执行时能够实现以下步骤：

根据以下第一约束方程组(1)，确定待要施加至每个万向轮的驱动力的矢量大小，以使得所述每个万向轮的驱动力的矢量和在正方向以及与其垂直的垂直方向分别满足以下约束方程：

其中f_i是待确定的施加至每个万向轮的驱动力，α_i为每个万向轮相对于所述底盘本体的正方向的夹角，λ₁为第一经验常数，所述至少一个目标点距离所述底盘的中心点的距离、和所述目标点到中心点的直线与所述正方向所成的角度分别为(ρ，θ)。

在一个优选实施方案中，所述存储器还存储有另外的计算机指令，所述另外的计算机指令被处理器执行时能够实现以下步骤：

假设驱动力与万向轮的速度S_i成正比，则根据以下第二约束方程组(2)，确定待要施加至每个万向轮的速度的矢量大小，以使得所述每个万向轮的速度的矢量和在正方向以及与其垂直的垂直方向分别满足以下约束方程：

其中S_i是待确定的施加至每个万向轮的速度，α_i为每个万向轮相对于所述底盘本体的正方向的夹角，λ₁为第一经验常数，所述至少一个目标点距离所述底盘的中心点的距离、和所述目标点到中心点的直线与所述正方向所成的角度为(ρ，θ)。

在一个优选实施方案中，所述存储器还存储有另外的计算机指令，所述另外的计算机指令被处理器执行时能够实现以下步骤：