[发明专利]一种基于激光扫描的多车自动调姿跟随系统

权利要求书

1.一种基于激光扫描的多车自动调姿跟随系统，其特征在于，包括n辆全向移动平台车，n辆全向移动平台车按照设定的队形构成全向移动的组合体，各全向移动平台车按一定运行速度同步行进；

其中，n辆全向移动平台车的运行速度按照如下方法获得：

步骤1、根据负载的外形和接口尺寸，确定全向移动平台车的数量和多辆全向移动平台车之间的队形；

步骤2、根据运动路线和运动过程的包络尺寸，确定组合体的理论形心，理论形心指组合体原地回转过程中的不动点；

步骤3、将组合体的运动速度和运动方向分解到各全向移动平台车的中心点，得到各全向移动平台车的中心点的运动速度和方向；

步骤4、根据全向移动平台车本体的运动速度和轮组的速度转换关系，得到各全向移动平台车的轮组转速和方向；控制n辆全向移动平台车的轮组按各自对应的转速和方向进行同步运动；

n辆全向移动平台车中以其中一辆为主车、其余车辆为从车，主车后端面中轴线处搭载激光扫描雷达，从车前端面安装三个反射板，当激光扫描雷达发现从车相对主车运行出现位置和角度偏差时，控制系统按照如下公式来对从车的各个轮组的修正运行转速进行调节，实现从车运动轨迹的调整：

其中，ω₁'、ω₂'、ω₃'、ω₄'分别为各个轮组的修正运行转速，R₂为从车的当前位置O₂到空间特定点O₃的距离；β为从车运行速度与空间特定点O₃处的坐标系O’-X’Y’Z’的Y’轴间的夹角；t为从车调整位置的时间；R为车轮半径；α为车轮辊子与车轴线夹角；2L为全向移动平台车的前后车轮轴距，2l为全向移动平台车的左右车轮到中心对称面的间距；λ为从车从当前位置O₂转到目标位置O₄的转角。

2.根据权利要求1所述的一种基于激光扫描的多车自动调姿跟随系统，其特征在于，

n＝2；

当两个全向移动平台车斜线拼接时，控制两个全向移动平台车按照如下运行速度同步运行：

其中，第一全向移动平台车(1)的各轮组转速为：

第二全向移动平台车(2)的各轮组转速为：

其中，R为车轮半径；α为车轮辊子与车轴线夹角；2L为全向移动平台车的前后车轮轴距，2l为全向移动平台车的左右车轮到中心对称面的间距；V_x、V_y、ω_z为全向移动平台车形成的组合体在本体坐标系原点O点的速度分量；R₁为组合体的本体坐标系原点与任意一个全向移动平台车的本体坐标系原点之间的距离；φ为OO₂连线与组合体Y轴间的夹角。

3.根据权利要求1所述的一种基于激光扫描的多车自动调姿跟随系统，其特征在于，

n＝3；

当三个全向移动平台车拼接时，控制三个全向移动平台车按照等腰三角形队形及如下运行速度同步运行，三角形队形中主车在前，其余两从车呈直线跟随在主车后方：

其中，第一全向移动平台车(1)的各轮组转速为：

第二全向移动平台车(2)的各轮组转速为：

第三全向移动平台车(3)的各轮组转速为：

其中，a’为两从车的本体坐标系原点之间的距离，b’为主车坐标原点到两从车的本体坐标系原点间连线的垂直距离；V_x、V_y、ω_z为全向移动平台车形成的组合体在本体坐标系原点O点的速度分量。

4.根据权利要求1所述的一种基于激光扫描的多车自动调姿跟随系统，其特征在于，

n＝4；

当四个全向移动平台车拼接时，控制四个全向移动平台车按照口字形队列及如下运行速度同步运行，以口字形队列中任意一辆全向移动平台车为主车，其余三辆全向移动平台车为从车：

以口字形右上角的全向移动平台车为起点逆时针对四个全向移动平台车标号：

其中，第一全向移动平台车(1)的各轮组转速为：

第二全向移动平台车(2)的各轮组转速为：

第三全向移动平台车(3)的各轮组转速为：

第四全向移动平台车(4)的各轮组转速为：

V_x、V_y、ω_z为全向移动平台车形成的组合体在本体坐标系原点O点的速度分量；R₁为组合体的本体坐标系原点与任意一个全向移动平台车的本体坐标系原点之间的距离；φ为OO₂连线与组合体Y轴间的夹角；

φ＝atan(a/b)；

a为第三全向移动平台车(3)、第四全向移动平台车(4)的本体坐标系原点之间的距离，b为第一全向移动平台车(1)、第四全向移动平台车(4)的本体坐标系原点之间的距离。