[发明专利]轮系自适应调节的麦克纳姆轮全方位移动小车及其方法

权利要求书

1.一种麦克纳姆轮全方位移动小车的轮系自适应调节方法，移动小车主体为车身框架(1)，车身框架(1)四角均安装有麦克纳姆轮轮系，其中三角的三个麦克纳姆轮轮系均固定于车身框架(1)底部，另一角的一个麦克纳姆轮轮系通过轮系自适应调节机构固定于车身框架(1)底部；麦克纳姆轮轮系包括轮系固定板(31)以及安装于轮系固定板(31)上设有的辅助带座轴承(32)、主动带座轴承(38)和电机座(37)，麦克纳姆轮轮系通过轮系固定板(31)和车身框架(1)配合安装，轮系固定板(31)中部开设通槽，通槽内安装麦克纳姆轮，麦克纳姆轮(39)两端的辅助法兰轴(33)、主动法兰轴(34)分别通过辅助带座轴承(32)、主动带座轴承(38)配合安装在通槽两侧，实现支承和定位；直流无刷减速电机(36)通过电机座(37)固定在轮系固定板(31)侧部，直流无刷减速电机(36)的输出轴经联轴器(35)和主动法兰轴(34)固连；轮系自适应调节机构包括调节机构固定板(401)，调节机构固定板(401)的底部四角通过各自的压力传感器(403)和车身框架(1)固连，调节机构固定板(401)靠近四角处分别设有三个直线轴承座(406)和法兰轴承座组，三个直线轴承座(406)中套装有竖直布置的光轴(405)，法兰轴承座组包括两个法兰轴承座(407)，两个法兰轴承座(407)分别安装有螺杆(410)和阶梯轴(412)，螺杆(410)、三根光轴(405)向下通过光轴固定座(404)的定位锁紧和麦克纳姆轮轮系的轮系固定板(31)固定连接；阶梯轴(412)上同轴固定套装有小齿轮(411)和从动同步带轮(413)，螺杆(410)上通过内螺纹阶梯轴(409)同轴固定套装有大齿轮(408)，大齿轮(408)和小齿轮(411)啮合连接，调节电机(402)通过电机固定板(416)和双通螺柱(417)固定在调节机构固定板(401)上，调节电机(402)的电机轴上同轴固定套装有主动同步带轮(415)，同步带(414)张紧安装在主动同步带轮(415)和从动同步带轮(413)之间；

其特征在于：所述的小车，在四个麦克纳姆轮轮系由于零件的加工精度或者实际装配误差导致过约束的情况其轮系与地面的四个接触点不在同一平面的情况下，通过轮系自适应调节机构自适应控制调节一个麦克纳姆轮轮系作为可调节轮系，进而控制四个麦克纳姆轮轮系与地面的四个接触点处于同一平面，控制算法为：

首先，移动小车通过压力传感器(403)测量可调节轮系所承受的实际压力F_r，设置预期压力F_i为移动小车总重量M的四分之一计算预期压力F_i和实际压力F_r二者的压力差值Δ_F＝F_r-F_i；利用压力差值Δ_F采用以下公式计算电机预期所转圈数C_i：

其中，C_r表示调节电机实际转动圈数，f(Δ_F)表示压力差值函数，S表示螺杆(410)的导程，d表示移动小车上从三轮三点支撑到四轮四点支撑的转换微调距离；

接着，通过调节电机(402)实时的实际转动圈数C_r结合电机预期所转圈数C_i计算圈数差值Δ_C＝C_r-C_i，将圈数差值Δ_C通过计算转换为电机速度参考值，将电机速度参考值结合调节电机(402)实时的实际电机速度作差计算获得速度差值；

然后，将速度差值通过计算转换为参考电流值，将参考电流值结合调节电机(402)实时的实际电流作相减计算获得控制速度值，控制速度值转换为电流控制量输入到调节电机(402)中进行控制。

2.根据权利要求1所述的一种麦克纳姆轮全方位移动小车的轮系自适应调节方法，其特征在于：所述的转换微调距离d具体选取过程为：

当移动小车的可调节轮系受到的实际压力为0，另外三个轮系受到的实际压力为此时移动小车所处的状态称为三轮三点支撑方式，具体表现为若使可调节轮系向下微调，则可调轮系受到的实际压力会逐渐增大，其余三个轮系受到的实际压力会逐渐减小，此时可调节轮系处于三轮三点支撑方式下轮心到地面的高度为h₀；再可调节轮系向下调节直至四个轮系受到的实际压力相等，均为此时移动小车所处的状态称为四轮四点支撑方式，记此时可调节轮系处于四轮四点支撑方式下轮心到地面的高度为h₁，则计算转换微调距离d＝h₀-h₁。