[发明专利]普通轮驱动无转向舵机的全方位移动底盘结构及控制方法

说明书

一种普通轮驱动无转向舵机的全方位移动底盘结构及控制方法，底盘结构包括底盘框架组件、四套轮系组件、两套齿轮传动组件及两套转角检测组件；四套轮系组件呈两条对角线分布，每条对角线上配置一套齿轮传动组件和转角检测组件；每个轮子配备一个电机，不设转向舵机。控制方法为：全向平移时，建立全向平移解算公式，输入车轮偏转角度和期望的平移速度，根据解算结果控制四台电机带动车轮转动，实现全向平移；原地自转时，建立原地自转解算公式，第一条对角线上两个车轮顺时针转动至极限位，另一条对角线同步逆时针转动，两条对角线上的车轮一组为主动轮，另一组为从动轮；输入期望的自转角速度，根据解算结果控制电机带动车轮转动，实现原地自转。

技术领域

本发明属于全方位移动机器人技术领域，特别是涉及一种普通轮驱动无转向舵机的全方位移动底盘结构及控制方法。

背景技术

全方位移动机器人可以在狭小空间内实现全方位移动，使其拥有更加广泛的应用场景，与传统类型移动机器人相比，全方位移动机器人在全局坐标系下具有三个自由度，即任意方向的平移和绕竖直轴的旋转，并且可以实现在全向移动过程中保持自身的姿态不变，同时可以实现原地转动，即零半径转动，解决了传统类型移动机器人的弊端。

目前，全方位移动机器人根据驱动方式的不同大致可以分为两类，第一类是通过改变轮系结构实现全方位移动，即通过应用麦克纳姆轮、全向轮、球轮等；第二类是通过独立驱动实现全方位移动，即通过为一个车轮配备两个电机，一个电机负责行走，另一个电机作为转向舵机来负责转向。

但是，当全方位移动机器人采用第一类驱动方式时，由于需要应用麦克纳姆轮、全向轮、球轮等特殊结构车轮，与普通轮相比，这些特殊结构车轮对环境条件要求较高，在严苛的环境下容易造成车轮损坏。当全方位移动机器人采用第二类驱动方式时，由于每一个车轮均需要配备行走电机和转向舵机，并且需要二者配合才能实现全方位移动，过多的电机不但会增加机器人系统的结构复杂度和能耗，而且导致占用空间更大。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种普通轮驱动无转向舵机的全方位移动底盘结构及控制方法，每个轮子仅需配备一个电机，无需配置转向舵机，即可实现机器人的全方位移动，同时具有占用空间小的优势，并且车轮仅采用普通轮，降低了车轮对环境条件的要求，结构更加简单，可有效降低机器人系统的能耗。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种普通轮驱动无转向舵机的全方位移动底盘结构，包括底盘框架组件、第一轮系组件、第二轮系组件、第三轮系组件、第四轮系组件、第一齿轮传动组件、第二齿轮传动组件、第一转角检测组件及第二转角检测组件；所述第一轮系组件、第二轮系组件、第三轮系组件及第四轮系组件均布设置在底盘框架组件上，第一轮系组件与第二轮系组件对角线分布，第三轮系组件与第四轮系组件对角线分布；所述第一齿轮传动组件设置在底盘框架组件上，第一轮系组件通过第一齿轮传动组件与第二轮系组件传动连接；所述第二齿轮传动组件设置在底盘框架组件上，第三轮系组件通过第二齿轮传动组件与第四轮系组件传动连接；所述第一转角检测组件设置在底盘框架组件与第一齿轮传动组件之间；所述第二转角检测组件设置在底盘框架组件与第二齿轮传动组件之间。

所述底盘框架组件包括上盖板、中上支撑板、中间支撑板、中下支撑板及下盖板；所述上盖板、中上支撑板、中间支撑板、中下支撑板及下盖板由上至下顺序且平行分布，在所述上盖板与中上支撑板之间、在中上支撑板与中间支撑板之间、在中间支撑板与中下支撑板之间、在中下支撑板与下盖板之间均留有间隙；所述上盖板、中上支撑板、中间支撑板、中下支撑板及下盖板固定连接在一起；在所述上盖板、中上支撑板、中间支撑板、中下支撑板及下盖板的中心穿装有一根主体螺柱，主体螺柱顶端与上盖板固定连接，主体螺柱底端与下盖板固定连接。