[发明专利]一种零位校准无人驾驶转向机及控制方法

权利要求书

1.一种零位校准无人驾驶转向机，包括车轮(1)、车轮转轴(2)、红外激光发射端(3)、车架(4)、红外激光接收端(5)、推杆电机(6)以及单片机系统，其特征在于，所述车轮(1)转动固定于车轮转轴(2)两端，所述车架(4)通过转轴转动固定于车轮转轴(2)中心位置，所述红外激光接收端(5)固定于车架(4)上，所述红外激光发射端(3)固定于车轮转轴(2)上且红外激光发射端(3)靠近车轮转轴(2)一端位置，所述推杆电机(6)末端固定，首端转动固定于车轮转轴(2)上且推杆电机(6)首端靠近车轮转轴(2)非红外激光发射端(3)的一端，所述推杆电机(6)、红外激光发射端(3)、红外激光接收端(5)皆与单片机系统电性连接；

所述推杆电机(6)包括球头轴承、步进电机以及推杆，所述步进电机通过齿轮传动与推杆末端连接，所述推杆首端通过球头轴承与车轮转轴(2)转动连接；

所述单片机系统包括：零位校准模块、步进电机模块、推杆模块以及控制模块；零位校准模块将信号输入至控制模块通过步进电机控制推杆模块进行零位校准。

2.根据权利要求1所述的零位校准无人驾驶转向机，其特征在于，所述单片机自动计算需要输出的脉冲数具体为：

1)右转角度a，推杆固定点距离两车轮中心点长度为c，推杆推出长度为b，则

3.根据权利要求1所述的零位校准无人驾驶转向机，其特征在于，所述零位校准模块即为通过红外激光发射端(3)与红外激光接收端(5)，将零位位置信号通过光电信号传输到单片机中。

4.根据权利要求1所述的零位校准无人驾驶转向机，其特征在于，所述步进电机模块即为通过单片机发送PWM控制步进电机转动速度与转动角度，实现转向时的转向速度和转向角度控制。

5.根据权利要求1所述的零位校准无人驾驶转向机，其特征在于，所述推杆模块即为推杆末端通过齿轮与齿带与步进电机轴相连，将电机的转动转换成推杆的升缩，推杆首端通过球头轴承连接在车轮转轴(2)上，将推杆的升缩转换成车轮(1)的左右转向。

6.根据权利要求1所述的零位校准无人驾驶转向机，其特征在于，所述控制模块即为一方面接收红外传感器的电信号，代表车轮此时已在零位位置，此时清空步进电机的PWM控制信号，另一方面以此时位置为起始点通过控制PWM的频率和脉冲数，来控制转向的速度和角度。

7.一种如权利要求1所述的零位校准无人驾驶转向机的控制方法，其特征在于，步骤具体如下：

步骤一：车轮归零

S1.以车轮平行为零点位，将红外传感器发射端固定在车轮转向轴或者转向连杆上，使其跟随车轮的转动移动红外光斑；

S2.驱动步进电机正转，驱动步进电机正转至上限位之前未检测到红外传感器信号，则驱动步进电机反转，当两侧车轮处于平行位置时红外光斑正好照射在接收器上，此时红外传感器会发送一个电信号给单片机，单片机由此得到车轮处于零位的信号，此时停止PWM的输出与电机正反转信号，此时整个专项机制处于零位位置；

步骤二：控制转向

S1.需要右转a°时，

S2.单片机自动计算需要输出的脉冲数；

S3.单片机输出对应的脉冲数；

S4.驱动电机正转。

8.根据权利要求7所述的零位校准无人驾驶转向机控制方法，其特征在于，所述单片机自动计算需要输出的脉冲数具体为：

1)右转角度a，推杆固定点距离两车轮中心点长度为c，推杆推出长度为b，则

2)步进电机采用一台固有步距角为1.8°的步进电机在细分下步距角为所述电机转一圈为800个脉冲，电机齿轮半径为d，周长L＝2πd，则一个脉冲齿轮转动

电机齿轮与推杆齿轮减速比为1：1，转动角度与脉冲数w关系为