一种独立悬挂轮式智能转向方法技术

本发明专利技术涉及智能巡检领域，具体涉及一种独立悬挂轮式智能转向方法，用于控制巡检机器人的轮组进行转向，轮组的每个车轮上均安装有车轮独立推杆转向系统，转向方法包括：步骤一，由巡检控制电路发送转向控制信号给驱动机构；步骤二，驱动机构驱动轮组驱动电机工作，由轮组驱动电机带动轮组的车轮旋转；步骤三，轮组驱动电机带动车轮旋转的同时，驱动机构驱动车轮独立推杆转向系统分别动作，车轮独立推杆转向系统控制轮组的各个车轮独立进行原地转向。本发明专利技术能解决现有转向方法的转向半径大、轮胎易磨损和转向过程复杂的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种独立悬挂轮式智能转向方法
本专利技术涉及智能巡检领域，具体涉及一种独立悬挂轮式智能转向方法。
技术介绍
智能巡检机器人主要应用于室内外变电站代替巡视人员进行巡视检查，完成变电站巡检中遇到的急、难、险、重和重复性工作。智能巡检机器人可以就变电站检测需求配置系统所需要的传感器，及时获取设备运行状态、环境信息、设备故障信息等，构建变电站整体运行信息，在数据量化的基础上，实现运维智能化。智能巡检机器人携带红外热像仪、可见光CCD等有关的电站设备检测装置，以自主和遥控的方式，代替人力对室外高压设备进行巡测，可以及时发现电力设备的内部热缺陷、外部机械或电气问题如异物、损伤、发热、漏油等，给运行人员提供诊断电力设备运行中的事故隐患和故障先兆的有关数据。智能巡检机器人需要巡检变电站的各个角落，而变电站普遍存在设备数量多、密度大；巡检道路偏窄；道路路况复杂等问题，智能巡检机器人的转向须灵活、转弯半径需很小。现有技术中，通常从动力学角度对巡检机器人的转向运动进行控制，通过动力学求解可得出能满足动力学约束的车轮运动轨迹，控制器通过车轮的动力学误差即目标转向角与实测转向角之差，来确保车轮转向角度的精确度。采用现有的车轮位置控制方法对四轮独立转向车辆的车轮的转向进行控制，可以保证各车轮能较好的跟踪各自的运动轨迹，但是车辆在转向过程中，一旦某个车轮由于外部干扰等因素不能实时跟踪其运动轨迹，车辆的动力学要求也就不能实时保证。针对上述问题，公开号为CN104527780B中国专利公开了一种四轮独立转向车辆的转向控制方法，在车辆坐标系下通过车轮的位置和转向角信号实时求解车辆的瞬时转向中心，并依据瞬时转向中心得到车辆的运动学误差，然后结合车辆的动力学误差，对车轮的转向角进行控制，完成车辆的转向，由于本专利技术提供的四轮独立转向车辆的转向控制方法中，主控制器结合车辆的动力学误差以及运动学误差，对车轮转向角进行控制，进一步提高了车辆转向的精准度；同时，通过运动学误差，将在机械构造上相对独立运动的车轮进行了虚拟连接。该方案在转向过程中，如果一个车轮受到外部干扰转向角发生突变时，其他车轮协同运动，保证车辆转向的平稳性，提高了系统的鲁棒性。上述方案采用多个驱动轮之间的差速实现转向，其存在以下问题：1)转向时对于车轮的损耗很大，使用时会极大的增加换车轮的成本；2)转弯半径大，变电站内电气设备较多，空间狭窄，巡检机器人在转向时很容易与设备发生碰撞，会导致设备的损坏。现有技术还有采用机械连杆传动多个驱动轮的方式实现转向的方法，但是其机构复杂，会增大巡检机器人的整体尺寸。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种独立悬挂轮式智能转向方法，能避免现有转向方法出现的转向半径大、轮胎易磨损和转向过程复杂的问题。本专利技术提供的基础方案为：一种独立悬挂轮式智能转向方法，用于控制巡检机器人的轮组进行转向，轮组的每个车轮上均安装有车轮独立推杆转向系统，包括以下步骤：步骤一，由巡检控制电路发送转向控制信号给驱动机构；步骤二，驱动机构驱动车轮独立推杆转向系统分别动作，车轮独立推杆转向系统控制轮组的各个车轮进行独立转动；步骤三，车轮转动完成后，驱动机构驱动轮组驱动电机工作，由轮组驱动电机带动轮组的车轮旋转，完成车轮的转向。本专利技术的有益效果：本方案中的车轮独立推杆转向系统，能使轮组的车轮独立完成原地转动，极大的提高了巡检机器人的灵活性，解决了现有转向方法的转向半径大、轮胎易磨损和转向过程复杂的问题。进一步，步骤三中，所述车轮独立推杆转向系统包括安装在底盘上的推杆电机、与推杆电机输出轴连接的转向止旋支座、转向横拉杆、悬挂摆臂支撑架和与悬挂摆臂支撑架固定连接的车轮安装座；转向横拉杆的第一端设有第一球枝铰接机构，转向横拉杆第二端设有第二球枝铰接机构，转向横拉杆通过第一球枝铰接机构与转向止旋支座铰接，转向横拉杆通过第二球枝铰接机构与悬挂摆臂支撑架铰接。有益效果：车轮独立推杆转向系统控制推杆电机的工作，推杆电机的输出轴的横向动力向左推动转向止旋支座运动，转向止旋支座通过第一球枝铰接机构和第二球枝铰接机构依次带动转向横拉杆、悬挂摆臂支撑架和车轮安装座做原地转动，车轮也能实现原地转动。推杆电机输出轴运动的距离对应着车轮特定角度的原地转动。进一步，步骤三中，所述车轮独立推杆转向系统还包括与底盘固定连接的直线轴承和与转向止旋支座固定连接的导向杆，直线轴承与推杆电机平行设置，导向杆与直线轴承的内侧壁滑动配合。有益效果：转向止旋支座能带动导向杆在直线轴承内滑动，导向杆能使转向止旋支座保持水平运动。进一步，步骤三中，转向横拉杆的长度可自由调节。有益效果：通过调节转向横拉杆的长度实现对轮组的车轮转动角度的调节，有利于对车轮独立推杆转向系统的转向精度进行调整。进一步，步骤三中，四个车轮包括左前轮、右前轮、左后轮和右后轮，四个车轮独立推杆转向系统能控制四个车轮完成原地转向行驶：控制左前轮和右后轮沿顺时针方向转动到与横轴线的夹角为45度的位置，控制右前轮和左后轮沿逆时针方向转动到与横轴线的夹角为135度的位置，完成原地转向行驶。有益效果：巡检机器人在一些空间极为狭窄，且需要调整位姿时，就需要巡检机器人具有绕着自身的中心旋转的能力，在实际的运用中受现场条件的限制以及一些特殊的工作需要尽量地减小巡检机器人的转弯半径以至于实现零半径转向。本方案通过车轮独立推杆转向系统使机器人在原地绕着自身的中心完成旋转，可以达到全向、全姿态、零半径转弯，极大的提高了巡检机器人的灵活性。进一步，步骤三中，四个车轮独立推杆转向系统能控制四个车轮完成斜行行驶：控制左前轮、右前轮、左后轮和右后轮沿逆时针方向转动到与横轴线的右侧夹角为90-180度之间的位置，完成向左斜行行驶；控制左前轮、右前轮、左后轮和右后轮沿顺时针方向转动到与横轴线的右侧夹角为0-45度之间的位置，完成向右斜行行驶。有益效果：遇到及其狭窄的道路(巡检机器人正向无法通过)，可采用斜行行驶使巡检机器人横向通过道路，行驶方式多样，行驶灵活，受空间限止少，有利于日常的巡检工作。附图说明图1为本专利技术实施例中车轮独立推杆转向系统的结构示意图；图2为本专利技术实施例中轮组直线行驶的俯视图；图3为本专利技术实施例中轮组原地转向行驶的俯视图；图4为本专利技术实施例中轮组斜行行驶的俯视图。具体实施方式下面通过具体实施方式进一步详细的说明：说明书附图中的附图标记包括：底盘1、安装室11、推杆电机2、直线轴承31、导向杆32、转向止旋支座4、第一球枝51、第一球座52、第二球枝53、第二球座54、转向横拉杆6、悬挂摆臂支撑架7、车轮安装座8、左前轮101、右前轮102、左后轮103、右后轮104。实施例：一种独立悬挂轮式智能转向方法，用于控制巡检机器人的驱动机构驱动轮组实现转向，轮组的每个车轮上均安装有车轮独立推杆转向系统，包括以下步骤：步骤一，由巡检控制电路发送转向控制信号给驱动机构；步骤二，驱动机构驱动车轮独立推杆转向系统分别动作，车轮独立推杆转向系统控制轮组的各个车轮进行独立转动；步骤三，车轮转动完成后，驱动机构驱动轮组驱动电机工作，由轮组驱动电机带动轮组的车轮旋转，完成车轮的转向。本实施例转向方法除了能完成巡检机器人普通的转向方式之外，还能完成原地转向行驶和斜行行驶。如图2所示：转向轮组为直线本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种独立悬挂轮式智能转向方法，用于控制巡检机器人的轮组进行转向，轮组的每个车轮上均安装有车轮独立推杆转向系统，其特征在于：包括以下步骤：步骤一，由巡检控制电路发送转向控制信号给驱动机构；步骤二，驱动机构驱动车轮独立推杆转向系统分别动作，车轮独立推杆转向系统控制轮组的各个车轮进行独立转动；步骤三，车轮转动完成后，驱动机构驱动轮组驱动电机工作，由轮组驱动电机带动轮组的车轮旋转，完成车轮的转向。

【技术特征摘要】
1.一种独立悬挂轮式智能转向方法，用于控制巡检机器人的轮组进行转向，轮组的每个车轮上均安装有车轮独立推杆转向系统，其特征在于：包括以下步骤：步骤一，由巡检控制电路发送转向控制信号给驱动机构；步骤二，驱动机构驱动车轮独立推杆转向系统分别动作，车轮独立推杆转向系统控制轮组的各个车轮进行独立转动；步骤三，车轮转动完成后，驱动机构驱动轮组驱动电机工作，由轮组驱动电机带动轮组的车轮旋转，完成车轮的转向。2.根据权利要求1所述的独立悬挂轮式智能转向方法，其特征在于：步骤三中，所述车轮独立推杆转向系统包括安装在底盘上的推杆电机、与推杆电机输出轴连接的转向止旋支座、转向横拉杆、悬挂摆臂支撑架和与悬挂摆臂支撑架固定连接的车轮安装座；转向横拉杆的第一端设有第一球枝铰接机构，转向横拉杆第二端设有第二球枝铰接机构，转向横拉杆通过第一球枝铰接机构与转向止旋支座铰接，转向横拉杆通过第二球枝铰接机构与悬挂摆臂支撑架铰接。3.根据权利要求2所述的独立悬挂轮式智能转向方法，其特征在于：步骤三中，所述车轮独立推杆转向系统还包括与底...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵欣洋，晁战云，侯亮，唐鑫，叶涛，崔鹏，许云龙，刘婷，马杨，万钟平，罗元泰，张红阳，王莉，赖晗，初洪波，周刚，
申请(专利权)人：华通科技有限公司，
类型：发明
国别省市：河北,13