[发明专利]运动设备线控信号生成装置以及线控运动设备

权利要求书

1.运动设备线控信号生成装置，其特征在于，包括：

牵引线；

牵引线张紧收纳装置，用于收纳所述牵引线并使牵引线始终处于张紧状态，牵引线的自由端经牵引线张紧收纳装置相应的出口能够在人为拉力和张紧力的共同作用下被拉出/收回；牵引线张紧收纳装置与被控运动设备相对固定；

牵引线长度测量装置，用于测量牵引线的收放长度；

牵引线偏转角度测量装置，用于测量牵引线偏离运动设备前进方向的角度；

控制量计算模块，根据牵引线长度测量装置和牵引线偏转角度测量装置获得当前的长度信息和角度信息，同时参考前一次测量的长度信息和角度信息，计算得出运动设备的速度控制变量和转向控制变量，作为运动设备驱动运动状态变化的目标；

设当前牵引线角度为Ain2，前一次采样的牵引线角度为Ain1，采样时间间隔为t，通过采样时间间隔得到的偏移变化DAin＝(Ain2-CAin)-(Ain1-CAin)，得到角度变化速度VAin＝DAin/t，设运动设备直行时的线偏移角度为CAin，当前运动设备转弯角度为LAout，偏移控制常数B，速度控制常数C；则所述转向控制变量NAout为：

NAout＝LAout+(DAin/B)*(VAin/C)；

设当前牵引线长度为Lin2，前一次采样的牵引线长度为Lin1，采样时间间隔为t，通过采样时间间隔t得到的拉出或者收回变化DLin＝(Lin2-CLin)-(Lin1-CLin)；得到牵引线长度变化速度VLin＝DLin/t，设线拉出CLin运动设备才开始行驶，当前运动设备速度为LSout，偏移控制常数E，速度控制常数F；则所述速度控制变量NSout为：

NSout＝LSout+(DLin/E)*(VLin/F)。

2.根据权利要求1所述的运动设备线控信号生成装置，其特征在于：所述牵引线张紧收纳装置包括线轴和线轴张紧部件，牵引线绕接于线轴上，牵引线的拉出使得线轴克服线轴张紧部件的作用而转动；所述牵引线长度测量装置采用增量式编码器，与牵引线张紧收纳装置的线轴相连，测量牵引线收放的圈数，根据圈数得到收放长度。

3.根据权利要求2所述的运动设备线控信号生成装置，其特征在于：该运动设备线控信号生成装置还包括内框架和外框架；所述牵引线张紧收纳装置与内框架相对固定，并整体位于外框架内部，内框架通过与所述线轴平行的主轴与外框架连接，使得牵引线在偏转时能够带动内框架相对外框架转动；所述牵引线偏转角度测量装置通过测量所述主轴的转动角度来表征牵引线偏离运动设备前进方向的角度。

4.根据权利要求1至3任一所述的运动设备线控信号生成装置，其特征在于：所述牵引线偏转角度测量装置采用电位器、光电传感器或者霍尔传感器。

5.根据权利要求2所述的运动设备线控信号生成装置，其特征在于：所述牵引线张紧收纳装置的牵引线出口与牵引线的径向尺寸相适配；所述牵引线偏转角度测量装置采用压力传感器，设置于牵引线张紧收纳装置的牵引线出口处，通过测量牵引线因偏转在牵引线出口施加的压力水平分量来表征牵引线偏离运动设备前进方向的角度。

6.根据权利要求1所述的运动设备线控信号生成装置，其特征在于，所述控制量计算模块存储的速度控制指令运行时执行以下步骤：

1)判断当前牵引线的收放长度是否达到启动阈值，如果是，则执行步骤2)；如果否，则运动设备停止动作；

2)根据当前牵引线收放长度、前一次测量的牵引线收放长度以及运动设备的速度，判断牵引线的自由端相对于运动设备的动作趋向，分为：正向移动、停止移动、反向移动；

3)若牵引线的自由端被判断为正向移动，则运动设备根据当前牵引线收放长度，按照设定的牵引线收放长度-运动设备前进速度的正相关函数调整前进速度；所述正相关函数设置为分段映射；

若牵引线的自由端被判断为停止移动，则运动设备按照前一次的前进速度继续运动，直至牵引线的收放长度缩短至小于启动阈值，运动设备停止动作；

若牵引线的自由端被判断为反向移动，则运动设备按照设定的倒退速度进行匀速倒退。