智能车载体平衡自稳方法技术

本分案申请是关于一种智能车载体平衡自稳方法，属于车载运输领域。技术方案如下：构建非惯性系下平台运动的两个坐标系，坐标系固定在机构载体本身，其原点与地面坐标系原点重合，x轴指向直线电机1伸出方向，y轴指向直线电机2伸长方向，o‑xyz坐标系随着路面地形变化，在平衡状态下，o‑xyz坐标系原点与平台坐标原点重合；y轴方向上的直线电机控制平台在x轴方向上的旋转，x轴方向上的直线电机控制平台在y轴方向上的侧偏，通过电机线运动补偿由于道路状况改变引发的平台角度变化值。有益效果是：本发明专利技术能根据实际路面的情况作出相应的角度调整，保证平台始终处于平衡状态，作为一种安放在移动物体上的设备，具有隔离运动物体扰动的功能。

【技术实现步骤摘要】
智能车载体平衡自稳方法本申请为申请号2016112606882、申请日2016年12月30日、专利技术名称“一种智能车载体平衡自稳装置及验证方法”的分案申请。
本专利技术涉及车载运输领域，尤其涉及一种智能车载体平衡自稳装置及验证方法。
技术介绍
随着国家经济不断的发展，各行各业的技术水平不断提高，交通运输工具的平稳度越来越成为人们关注的焦点。使得对稳定平台的需求量越来越大，特别是运输条件要求较高的快递运输业，保持运输货物的完好性和安全性。可以大大减少运输中带来的交通事故和经济损失。所以平衡自稳装置的研究具有强烈的现实和理论指导意义。与国外相比，我国对稳定平台的开发和研制相对于世界先进水平国家晚了将近十几年，自主研发的稳定平台使用的惯性元件存在精度较低等问题，嵌入式技术也远远跟不上实际需要。此外，我国在此方面研究历史较为短暂，总体上落后于欧美发达国家。但是随着国内惯性元件的研究、电子技术以及数字技术的不断进步和提高，涉及机械设计技术，机构动力学和运动学，传感器技术，数据采集技术，信号分析和处理技术，现代控制技术等多个领域不断地在完善。对稳定平台的研究也越来越受重视，正在逐渐缩小与世界上先进国家的差距。
技术实现思路
为了实现自稳装置根据实际路面的情况作出相应的角度调整，保证平台始终处于平衡状态，本专利技术提供一种智能车载体平衡自稳装置，该装置根据实际路面的情况作出相应的角度调整，保证平台始终处于平衡状态，作为一种安放在移动物体上的设备，具有隔离运动物体扰动的功能。所述技术方案如下：一种智能车载体平衡自稳装置，包括正交式四杆机构、底盘、平台支柱、平台、万向节框架、万向节、3D支柱底座，所述正交式四杆机构包括直线电动机、电动伸缩缸、电动缸连接杆、连杆、平台旋转轴、轴承和轴承机架，所述直线电动机通过所述电动伸缩缸与所述电动缸连接杆连接，所述电动缸连接杆一端与所述底盘活动连接、另一端与所述连杆的一端活动连接，所述连杆的另一端与所述平台旋转轴一端活动连接，所述平台旋转轴另一端穿过轴承与所述万向节连接，所述万向节外设置万向节框架，所述万向节框架与所述平台连接，所述万向节框架通过平台支柱与所述3D支柱底座连接，所述3D支柱底座安装在底盘上。进一步的，所述正交式四杆机构数量为2组，两组正交式四杆机构的平台旋转轴相互垂直。进一步的，所述直线电动机为行程150mm、24V直流直线电动机。进一步的，所述3D支柱底座通过法兰盘固定在所述底盘上。进一步的，所述底盘下方安装4个全向轮。进一步的，所述万向节由两个球销副相互呈90°镶嵌连接组成。进一步的，所述轴承采用型号为KFL08的轴承。进一步的，还包括SDB支架，所述直线电动机通过SDB支架与所述底盘连接。本专利技术还涉及一种智能车载体平衡自稳验证方法，步骤如下：S1、采用以下关系式限定平台角度θ与X4的变化关系：其中X4是连杆超出经过平台支柱顶点水平线的长度，L4是连杆的长度，θ是平台与水平线的夹角，θ2是连杆与水平线的夹角；S2、采用以下关系式限定辅助角度θ2与X3的变化关系：其中X3是电动缸连接杆和连杆的连接点到经过平台支柱顶点水平线与电动缸连接杆延长线相交点的距离,L5是连杆与平台的交点到平台支柱与平台的交点的距离，θ3是电动缸连接杆与水平面的夹角；S3、采用以下关系式限定主动件旋转角度θ3与X2的变化关系：其中X2是电动缸连接杆和连杆的连接点到连杆延长线与3D支柱底座交点的距离，L3是电动伸缩缸的长度；S4、采用以下关系式限定平台支柱的高度H与辅助角度θ2的变化关系：S5、采用以下关系式限定辅助角度θ2与平台角度θ和主动件旋转角度θ3的关系：其中θ5是穿过电动缸连接杆和连杆的连接点与电动伸缩缸和底盘的连接点的直线与水平线的夹角；S6、根据S1-S5的关系式限定出直线电机伸长量L和平台与水平线的夹角θ的关系：其中其中L1是电动伸缩缸与底盘的交点到电动缸连接杆与底盘的交点的距离，L6是电动缸连接杆的长度。本专利技术的有益效果是：本专利技术所述的智能车载体平衡自稳装置能根据实际路面的情况作出相应的角度调整，保证平台始终处于平衡状态，作为一种安放在移动物体上的设备，具有隔离运动物体扰动的功能。附图说明图1为本专利技术装置结构示意图；图2为本专利技术中万向节结构示意图；图3为本专利技术实施例3中平台坐标系示意图；图4为本专利技术实施例3中运动分析图；图5为本专利技术实施例3中运动工程图；图6为本专利技术实施例3中速度分析坐标图；图7为本专利技术实施例3中模仿小车上坡动态图；图8为本专利技术实施例3中时间t与小车车头转角速度关系图。其中：1.底盘、2.平台支柱、3.平台、4.万向节框架、5.万向节、6.3D支柱底座、7.直线电动机、8.电动伸缩缸、9.电动缸连接杆、10.连杆、11.平台旋转轴、12.轴承、13.轴承机架、14、SDB支架。具体实施方式实施例1：一种智能车载体平衡自稳装置，包括正交式四杆机构、底盘、平台支柱、平台、万向节框架、万向节、3D支柱底座，所述正交式四杆机构包括直线电动机、电动伸缩缸、电动缸连接杆、连杆、平台旋转轴、轴承和轴承机架，所述直线电动机通过所述电动伸缩缸与所述电动缸连接杆连接，所述电动缸连接杆一端与所述底盘活动连接、另一端与所述连杆的一端活动连接，所述连杆的另一端与所述平台旋转轴一端活动连接，所述平台旋转轴另一端穿过轴承与所述万向节连接，所述万向节外设置万向节框架，所述万向节框架与所述平台连接，所述万向节框架通过平台支柱与所述3D支柱底座连接，所述3D支柱底座安装在底盘上。所述正交式四杆机构数量为2组，两组正交式四杆机构的平台旋转轴相互垂直，所述直线电动机为行程150mm、24V直流直线电动机，所述3D支柱底座通过法兰盘固定在所述底盘上，所述底盘下方安装4个全向轮，所述万向节由两个球销副相互呈90°镶嵌连接组成，所述轴承采用型号为KFL08的轴承，还包括SDB支架，所述直线电动机通过SDB支架与所述底盘连接。一种智能车载体平衡自稳验证方法，步骤如下：S1、采用以下关系式限定平台角度θ与X4的变化关系：其中X4是连杆超出经过平台支柱顶点水平线的长度，L4是连杆的长度，θ是平台与水平线的夹角，θ2是连杆与水平线的夹角；S2、采用以下关系式限定辅助角度θ2与X3的变化关系：其中X3是电动缸连接杆和连杆的连接点到经过平台支柱顶点水平线与电动缸连接杆延长线相交点的距离,L5是连杆与平台的交点到平台支柱与平台的交点的距离，θ3是电动缸连接杆与水平面的夹角；S3、采用以下关系式限定主动件旋转角度θ3与X2的变化关系：其中X2是电动缸连接杆和连杆的连接点到连杆延长线与3D支柱底座交点的距离，L3是电动伸缩缸的长度；S4、采用以下关系式限定平台支柱的高度H与辅助角度θ2的变化关系：S5、采用以下关系式限定辅助角度θ2与平台角度θ和主动件旋转角度θ3的关系：其中θ5是穿过电动缸连接杆和连杆的连接点与电动伸缩缸和底盘的连接点的直线与水平线的夹角；S6、根据S1-S5的关系式限定出直线电机伸长量L和平台与水平线的夹角θ的关系：其中其中L1是电动伸缩缸与底盘的交点到电动缸连接杆与底盘的交点的距离，L6是电动缸连接杆的长度。实施例2：一种智能车载体平衡自稳装置，包括正交式四杆机构、底盘、平台支柱、平台、万向节框架、万向节本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.智能车载体平衡自稳方法，其特征在于，构建非惯性系下平台运动的两个坐标系，坐标系固定在机构载体本身，其原点与地面坐标系原点重合，x轴指向直线电机1伸出方向，y轴指向直线电机2伸长方向，o‑xyz坐标系随着路面地形变化，在平衡状态下，o‑xyz坐标系原点与平台坐标原点重合；y轴方向上的直线电机控制平台在x轴方向上的旋转，x轴方向上的直线电机控制平台在y轴方向上的侧偏，通过电机线运动补偿由于道路状况改变引发的平台角度变化值。

【技术特征摘要】
1.智能车载体平衡自稳方法，其特征在于，构建非惯性系下平台运动的两个坐标系，坐标系固定在机构载体本身，其原点与地面坐标系原点重合，x轴指向直线电机1伸出方向，y轴指向直线电机2伸长方向，o-xyz坐标系随着路面地...

【专利技术属性】
技术研发人员：李玉光，刘华，胡梦恬，
申请(专利权)人：大连大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21