一种电驱动转向底盘及其行走控制方法技术

本发明专利技术提供一种操作灵活方便，转弯半径极小，结构紧凑的电驱动转向底盘，特别适于农作物行距较小的水田作业。它包括底盘、前车架、后车架，在前车架两端设置两个前轮，在后车架两端设置两个后轮，两个前轮是由两个前驱动电机分别驱动的前主动轮，用于控制两个前驱动电机动作的控制器与所述前驱动电机电连接；前车架与底盘之间形成以竖直的前轴线为中心线的转动连接；两个前轮关于前轴线对称。该电驱动转向底盘的行走控制方法，需要转弯时，通过控制器使得两个前轮的转速差增大，前车架相对于正常行走时的前车架转动一个角度x；通过控制器使得两个前轮的转速差缩小，所述角度x逐渐缩小为0，前车架相对于底盘逐渐恢复到正常行走时的前车架状态。

Electric drive steering chassis and its walking control method

The invention provides an electrically driven turning chassis with flexible operation, minimal turning radius and compact structure, and is especially suitable for paddy field operation with small row spacing. The utility model comprises a chassis, a front frame, a rear frame, setting two front wheels on the front frame ends on the rear frame is arranged at the two ends of the two rear wheels, two wheels are respectively driven by two front drive motor front driving wheel, used to control the two front drive motor controller and the front drive motor are electrically connected; turn connected to the front vertical axis as the center line is formed between the front frame and the chassis; the two front wheels on the front axis of symmetry. The electric steering chassis walking control method, you need to turn, the controller makes the two front wheel speed difference increases, the front frame relative to the front frame during normal walking by rotating an angle X; controller makes the two front wheel speed difference, the angle of X gradually reduced to 0, compared with the previous frame the state of the chassis frame gradually returned to normal walking.

【技术实现步骤摘要】
一种电驱动转向底盘及其行走控制方法
本专利技术涉及电驱动转向底盘及其行走控制方法，尤其是一种用于农业、林业等领域中装载或牵引植保机械及其它农用设备的行走转向底盘和行走控制方法。
技术介绍
随着农业机械化的进展，农用设备行走装置应具有跨越障碍、壕沟，在软土、水田行走及在各种复杂工作面上行走等特点。现有的车辆行走装置的行走和转向机构一般采用机械式传动、操作及控制。车辆的动力装置通常采用内燃式发动机，其输出轴的旋转方向是固定不变的，自一个固定不变旋转方向的输出轴实现车辆向前进或后退，通常采用机械式换挡方式，即要实现车辆向左转向或向右转向，通常采用人工手动控制方向盘通过机械式传动，实现向左转向或向右转向。有的底盘采用车轮四连杆机构，通过转向机构传递扭矩使底盘的两个前轮同向偏转．再通过差速器差速，使两个后轮适应前轮偏转变实现被动转向。这种转向方式原理简单，技术成熟，但是，由于底盘的两个前轮或两个后轮分别平行固定在底盘的两侧，其相对位置固定，底盘与两个前轮或两个后轮组成一体，两个前轮或两个后轮与底盘不会产生相对转动，而是连接成整体一起转动，因此，底盘转向时，底盘转弯半径相对较大，不能实现底盘原地转弯和小半径转弯，也不能横向移动，其底盘灵活性差；由于底盘的两个前轮或两个后轮分别平行固定在底盘上，其相对位置固定，两个前轮或两个后轮位置与底盘不能产生回转，各个车轮只是绕自身发生偏转，因此，由于底盘与两个前轮或两个后轮组成一体，只能整体回转．其转向的扭转力大，操作不灵活，由于车轮与地面的相对运动产生的摩擦力增大，轮胎会出现横滑拖现象，导致轮胎磨损严重。对此，研究人员为了提高底盘的转向性能进行了研究开发，例如，中国专利申请号为：2015105315765，名称为：具备独立转向和轮边驱动的汽车单轮装置及控制方法。但是该汽车单轮装置仍然存在以下缺点：1、汽车单轮装置的底盘与两个前轮或两个后轮位置相对固定，两个前轮或两个后轮位置与底盘不能产生回转，仅仅是各个车轮绕自身发生偏转，因此，底盘与两个前轮或两个后轮组成一体，只能整体回转，因此底盘转向时，车轮与地面的相对运动产生的摩擦力增大，转向时轮胎由于车轮外倾或内倾，出现横向滑拖现象，导致轮胎磨损严重：2、汽车单轮装置的独立转向和轮边驰动的汽车单轮装置中，汽车的转向和汽车的行走分别由转向电机驱动单轮转向、由轮边驱动电机直径驱动单轮转动。一辆汽车具有四个转向电机、四个轮边驱动电机，不仅占据底盘空间，而且不便于其它构件的布置，其结构复杂。例如，中国专利申请号为2012100487422，名称为：无刷行星减速轮载电机，该轮载电机所采用的行星减速机构存在传动比较小、输出扭矩小、结构不紧凑，体积大的缺点。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的不足，本专利技术的目的是提供一种电驱动转向底盘，该底盘不仅操作灵活方便，能够根据需要实现车辆底盘快速或慢速前进、后退或转向，且其转弯灵活，转弯半径极小，减速比大、扭矩大、体积小、结构紧凑，尤其是前后车轮的宽度很小，特别适合于农作物行距较小的水田作业。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案：本专利技术所述的电驱动转向底盘，包括底盘、前车架、后车架，在前车架两端设置两个前轮，在后车架两端设置两个后轮，两个前轮是由两个前驱动电机分别驱动的前主动轮，用于控制两个前驱动电机动作的控制器与所述前驱动电机电连接；前车架与底盘之间形成以竖直的前轴线为中心线的转动连接；两个前轮关于前轴线对称。使用时，通过控制器分别控制两个前驱动电机，使得两个前轮转速相同，实现该电驱动转向底盘的前进或后退。若需要转弯时，a：转向：通过控制器对两个前驱动电机的控制，使得两个前轮的转速差增大，前车架相对于正常行走时的前车架转动一个角度x；b：回正：通过控制器对两个前驱动电机的控制，使得两个前轮的转速差缩小，所述角度x逐渐缩小为0，前车架相对于底盘逐渐恢复到正常行走时的前车架状态。也就是说，是以控制器控制两个前驱动电机使得两个前轮的转速不同，实现该电驱动转向底盘的转弯。举例来说，当右前轮比左前轮转动快时，前支架就开始绕前轴线相对于底盘逆时针转动（从上往下看），底盘前端就开始向左转弯。在本电驱动转向底盘行走或转弯时，尤其是地面有坑洼不平、突然一个前轮碰到较大的土块、石块等现象，此时就会出行两个前轮转速会发生意料之外的变化，从而导致无法正常行进，为了避免发生这种现象，对本专利技术作进一步改进，设置用于检测前车架相对于正常行走时的前车架位置转动角度的前车架角度传感器，前车架角度传感器的输出接控制器。这时，该电驱动转向底盘的行走控制方法是：正常行走时，若检测到前车架转动一定角度时，则通过控制器对前驱动电机的控制，使得前车架转动角度逐渐缩小，前车架相对于底盘逐渐转动到正常行走时的前车架状态；需要转弯时，在步骤a进行的同时，若后一时刻检测到的前车架转动角度≤前一时刻检测到的前车架转动角度，则通过控制器对前驱动电机的控制，使得两个前轮转速差增大，直到前车架转动角度达到x；在步骤b进行的同时，若后一时刻检测到的前车架转动角度＞前一时刻检测到的前车架转动角度，则通过控制器对前驱动电机的控制，使得两个前轮转速差减小；直到前车架转动角度达到0。另外，底盘在前车轮的带动下前进或后退时，由于两个前轮接触的地面条件不可能完全相同，导致两个前轮遇到的阻力不可能完全相同，这时候就会出现两个前轮的速度不同步的现象，一会儿左前轮快、右前轮慢，一会儿又左前轮慢、右前轮快，导致前车架相对于正常行走时的前车架位置随机摆动，方向忽左忽右。在底盘转弯时，也会出现类似现象。举例来说，在底盘需要左转时，我们希望通过控制器的控制使得左前轮转速为n左前、右前轮转速为n右前，n左前＜n右前，但是由于两个前轮接触的地面条件不可能完全相同等各种原因，导致n左前和n右前随机地忽大忽小，导致前车架相对于正常转弯时的前车架位置随机摆动。为了避免或减小在正常行走或转弯时前车架随机摆动，在底盘与前车架之间设置有对前车架绕前轴线相对于底盘的转动施加阻尼的前阻力装置。通过前阻力装置对前车架的随机转动施加一定的阻力，减小或消除前车架随机摆动。本专利技术由于两个前轮分别独立转动，只需要分别控制各自的转速，即可转弯，转弯灵活。上述的电驱动转向底盘，前阻力装置包括设置在前车架上的以前轴线为中心线的前阻尼齿圈，设置在底盘上的与前阻尼齿圈配合的前阻尼齿轮，设置在底盘上的用于驱动前阻尼齿轮转动的包括前阻尼电机在内的前阻尼动力装置；控制器与前阻尼电机电连接，以控制前阻尼电机动作。当前阻尼电机不通电时，前阻尼动力装置的系统阻力形成阻尼，阻止或降低了前车架的随机转动。当前阻尼电机通电时，前车架只能在控制器的控制下按需要的速度和方向转动，进一步的阻止或降低了前车架的随机转动。该前阻尼动力装置还可以为转弯提供辅助动力，使得转弯更加便于控制，响应快捷。有该前阻尼动力装置时的电驱动转向底盘的行走控制方法是，需要转弯时，在步骤a进行的同时，控制器控制前阻尼电机转动，使得前车架同时在前阻尼动力装置的驱动下和两个前轮的转速差的作用下，前车架相对于正常行走时的前车架转动一个角度x；在步骤b进行的同时，控制器控制前阻尼电机转动，使得前车架同时在前阻尼动力装置的驱动下和两个前轮的转速差的作用下，所述角度x逐渐缩小，前车架本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电驱动转向底盘，包括底盘、前车架、后车架，在前车架两端设置两个前轮，在后车架两端设置两个后轮，其特征是：两个前轮是由两个前驱动电机分别驱动的前主动轮，用于控制两个前驱动电机动作的控制器与所述前驱动电机电连接；前车架与底盘之间形成以竖直的前轴线为中心线的转动连接；两个前轮关于前轴线对称。

【技术特征摘要】
1.一种电驱动转向底盘，包括底盘、前车架、后车架，在前车架两端设置两个前轮，在后车架两端设置两个后轮，其特征是：两个前轮是由两个前驱动电机分别驱动的前主动轮，用于控制两个前驱动电机动作的控制器与所述前驱动电机电连接；前车架与底盘之间形成以竖直的前轴线为中心线的转动连接；两个前轮关于前轴线对称。2.如权利要求1所述的电驱动转向底盘，其特征是：它还包括用于检测前车架相对于正常行走时的前车架位置转动角度的前车架角度传感器，前车架角度传感器的输出接控制器。3.如权利要求1所述的电驱动转向底盘，其特征是：在底盘与前车架之间设置有对前车架绕前轴线相对于底盘的转动施加阻尼的前阻力装置。4.如权利要求3所述的电驱动转向底盘，其特征是：所述前阻力装置包括设置在前车架上的以前轴线为中心线的前阻尼齿圈，设置在底盘上的与前阻尼齿圈配合的前阻尼齿轮，设置在底盘上的用于驱动前阻尼齿轮转动的包括前阻尼电机在内的前阻尼动力装置；控制器与前阻尼电机电连接，以控制前阻尼电机动作。5.如权利要求1-4任一所述的电驱动转向底盘，其特征是：所述前主动轮包括固定在前车架上的轮轴、相对于轮轴转动的轮毂；轮毂内周设置驱动齿圈；太阳轮空套在轮轴上；驱动该前主动轮的前驱动电机的转子与太阳轮固定连接，前驱动电机的定子固定在轮轴上；与太阳轮配合的大行星轮和与驱动齿圈配合的小行星轮共同固定在一行星轮轴上；行星轮轴转动设置在行星轮架上；行星轮架与轮轴固定相连。6.如权利要求5所述的电驱动转向底盘，其特征是：轮毂的两侧固定封板，轮毂通过封板转动设置在轮轴上；前驱动电机、太阳轮、大行星轮、行星轮架均位于两侧的封板之间。7.如权利要求1-4任一所述的电驱动转向底盘，其特征是：两个后轮是由两个后驱动电机分别驱动的后主动轮，控制器与所述后驱动电机电连接以控制两个后驱动电机动作；后车架与底盘之间形成以竖直的后轴线为中心线的转动连接；两个后轮关于后轴线对称。8.如权利要求7所述的电驱动转向底盘，其特征是：在底盘与后车架之间设置有对后车架绕后轴线相对于底盘的转动施加阻尼的后阻力装置；后阻力装置包括设置在后车架上的以后轴线为中心线的后阻尼齿圈，设置在底盘上的与后阻尼齿圈配合的后阻尼齿轮，设置在底盘上的用于驱动后阻尼齿轮转动的包括后阻尼电机在内的后阻尼动力装置；控制器与后阻尼电机电连接，以控制后阻尼电机动作。9.如权利要求7所述的电驱动转向底盘，其特征是：所述后主动轮包括固定在后车架上的轮轴、相对于轮轴转动的轮毂；轮毂内周设置驱动齿圈；太阳轮空套在轮轴上；驱动该后主动轮的后驱动电机的转子与太阳轮固定连接，...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔业民，沈跃，周宏平，许林云，刘慧，崔华，
申请(专利权)人：南通市广益机电有限责任公司，江苏大学，南京林业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32