[发明专利]一种智能轮椅用全方位转向驱动轮及控制系统

权利要求书

1.一种智能轮椅用全方位转向驱动轮，其特征在于：包括转向机构、车轮和连接座板，所述转向机构包括转向机构主体、驱动组件、主动齿轮、固定齿轮、上端交叉滚子轴承、下端交叉滚子轴承和夹壳压板，所述上端交叉滚子轴承和所述下端交叉滚子轴承外环同轴固定于所述转向机构主体上，所述车轮通过所述夹壳压板固定在所述转向机构主体上，所述连接座板通过螺栓连接所述固定齿轮和所述下端交叉滚子轴承内环以形成回转轴，所述驱动组件置于所述转向机构主体内部，所述驱动组件输出轴与所述主动齿轮连接，所述主动齿轮与所述固定齿轮形成啮合齿轮副，所述固定齿轮与所述上端交叉滚子轴承内环固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种智能轮椅用全方位转向驱动轮，其特征在于：还包括轮椅支腿、直线导轨、车体连接支架和支撑杆，所述连接座板与所述轮椅支腿连接，所述轮椅支腿分别通过所述直线导轨和所述支撑杆与所述车体连接支架连接。

3.根据权利要求1所述的一种智能轮椅用全方位转向驱动轮，其特征在于：所述车轮包括车轮轴和压盖螺栓组，所述车轮轴插入所述转向机构主体内并用所述夹壳压板压紧，所述压盖螺栓组紧固所述夹壳压板以实现所述车轮轴的固定。

4.根据权利要求1所述的一种智能轮椅用全方位转向驱动轮，其特征在于：所述转向机构还包括护罩，所述护罩安装于所述转向机构主体下部起到防护作用。

5.根据权利要求1所述的一种智能轮椅用全方位转向驱动轮，其特征在于：所述驱动组件由电机减速机构成。

6.根据权利要求1所述的一种智能轮椅用全方位转向驱动轮，其特征在于：所述夹壳压板通过螺栓将所述车轮固定在所述转向机构主体上。

7.根据权利要求1所述的一种智能轮椅用全方位转向驱动轮，其特征在于：所述车轮采用轮毂电机车轮，轮毂电机驱动所述车轮以带动轮椅行走。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的一种智能轮椅用全方位转向驱动轮，其特征在于：所述上端交叉滚子轴承和所述下端交叉滚子轴承外环通过螺栓同轴固定于所述转向机构主体上。

9.一种智能轮椅用全方位转向控制系统，其特征在于：包括至少4个权利要求1-8中任一项所述的智能轮椅用全方位转向驱动轮、转向执行机构、万向手柄、模式选择开关、编码器和控制模块，所述转向执行机构分别安装于所述驱动轮上，所述转向执行机构包括转向步进电机，所述万向手柄可以输出前、后、左、右四个电气信号，通过所述电气信号可以设定转向角度和行进速度的目标值，所述控制模块接收所述万向手柄的操作信号以及所述模式选择开关的选择信号后，进行全轮转向功能的控制。

10.根据权利要求9所述的一种智能轮椅用全方位转向控制系统，其特征在于：所述控制模块的控制过程包括：

S1、目标转向角度获取：目标转向角度值来自所述万向手柄，包含目标转向角度和方向，为所述转向执行机构需要完成的目标角度；

S2、转向模式获取：转向模式来自于所述模式选择开关，包含八字、斜行、蟹行、原地回转、摆头和摆尾等6种转向模式选择，所述转向执行机构按照所述转向模式完成转向；

S3、反馈信号获取：反馈信号来自所述编码器，为当前所述智能轮椅用全方位转向驱动轮的实际角度；

S4、坐标变换：将转向角度的世界坐标系变换为所述智能轮椅用全方位转向驱动轮的局部坐标系；

S5、转向角度计算：根据所述万向手柄目标转向角度分别计算4个所述智能轮椅用全方位转向驱动轮的目标转向角度；

S6、PID调节：根据每个所述智能轮椅用全方位转向驱动轮的目标转向角度和当前角度进行PID动态调节，确保所述智能轮椅用全方位转向驱动轮达到目标转向角度；

S7、驱动信号输出：所述控制器输出控制信号用于控制4个所述转向步进电机完成转向。

11.根据权利要求9所述的一种智能轮椅用全方位转向控制系统，其特征在于：所述全轮转向功能包含6种转向模式，分别为八字、斜行、蟹行、原地回转、摆头和摆尾。