翼帆车、翼帆车控制方法、装置及存储介质制造方法及图纸

本申请提供一种翼帆车、翼帆车控制方法、装置及存储介质，涉及机器人技术领域。所述翼帆车包括车体、翼帆模组和控制模块，车体包括车体框架、车轮和车轮转向装置，车轮和车轮转向装置设置在车体框架上；翼帆模组包括翼帆、翼帆转向装置，翼帆设置在翼帆转向装置上，翼帆转向装置设置在车体框架上；控制模块，包括处理器和风速风向传感器，风速风向传感器固定在车体上，风速风向传感器用于采集风速风向信息，处理器用于控制车轮转向装置调整车轮的角度，以及基于风速风向信息控制翼帆转向装置调整翼帆的角度。通过处理器基于风速风向自动调节翼帆角度来控制翼帆车的行进方向，提高了翼帆角度的控制精确程度及自动化程度。

Control method, device and storage medium of wing sail vehicle and wing sail vehicle

【技术实现步骤摘要】
翼帆车、翼帆车控制方法、装置及存储介质
本申请涉及机器人
，具体而言，涉及一种翼帆车、翼帆车控制方法、装置及存储介质。
技术介绍
在执行地形探索、物资运输等任务时，利用风力资源行进的行进装置具有节约能源、可控性较强的优点，因此可采用帆车机器人等设备执行上述任务。但是现有的小型陆帆车，仍然采用传统的软帆和缆绳拉帆，不能精确地控制帆的角度，从而影响了陆帆车的行进精度，且通常不具备进行帆及车辆行进方向角度进行自动化调整的控制系统，也对陆帆车的行进方向精确程度产生了不利影响。
技术实现思路
有鉴于此，本申请实施例的目的在于提供一种翼帆车、翼帆车控制方法、装置及存储介质，以改善现有技术中存在的翼帆角度控制精度及自动化程度较低的问题。本申请实施例提供了一种翼帆车，所述翼帆车包括车体、翼帆模组和控制模块；所述车体包括车体框架、车轮和车轮转向装置，所述车轮和所述车轮转向装置设置在所述车体框架上；所述翼帆模组包括翼帆、翼帆转向装置，所述翼帆设置在所述翼帆转向装置上，所述翼帆转向装置设置在所述车体框架上；所述控制模块，包括处理器和风速风向传感器，所述处理器分别与所述风速风向传感器、所述车轮转向装置和所述翼帆转向装置电连接，所述风速风向传感器固定在所述车体上，所述风速风向传感器用于采集风速风向信息，所述处理器用于控制所述车轮转向装置调整所述车轮的角度，以及基于所述风速风向信息控制所述翼帆转向装置调整所述翼帆的角度。在上述实现过程中，不采用拉绳调整翼帆角度，而是通过翼帆转向装置直接驱动翼帆，对翼帆的角度直接进行调节，能够提高翼帆角度调节的灵敏度和精确度；同时翼帆车采用控制模块，通过风速风向传感器获得的风速风向信息对翼帆的角度进行实时调控，提高了翼帆控制的自动化程度，并进一步提高了其调控精确度和调控效率。可选地，所述翼帆模块还包括翼帆支架和翼帆座，所述翼帆通过胶接方式固定在所述翼帆座上，所述翼帆座与所述翼帆转向装置固定连接，所述翼帆转向装置固定设置在所述翼帆支架上，所述翼帆支架固定设置在所述车体框架上；所述翼帆为指定泡沫材料制成的刚性翼帆，所述指定泡沫材料包括聚苯乙烯泡沫。在上述实现方式中，直接将翼帆及翼帆座固定翼帆转向装置上，提高了翼帆转向装置的输出效率，从而能够对翼帆角度进行更加精确、高效地调控；采用指定泡沫材料制成的翼帆，在受风及转动时结构不易产生显著的形变，从而能够进行精确控制。可选地，所述翼帆外层设置有包覆所述翼帆的保护层。在上述实现方式中，通过保护层的设置提高了翼帆的可靠性。可选地，所述翼帆的内部设置有支撑管，用于防止所述翼帆横向折断，所述支撑管包括碳纤维管。在上述实现方式中，通过碳纤维管等支撑管对翼帆进行防折支撑，进一步提高了翼帆的可靠性。可选地，所述控制模块还包括超带宽被测标签和惯性测量单元，所述超带宽被测标签用于与超带宽定位系统进行通信连接，所述超带宽定位系统用于通过对所述超带宽被测标签进行定位来确定所述翼帆车的定位信息，所述惯性测量单元用于确定所述翼帆车的朝向信息，所述处理器分别与所述超带宽定位系统和所述惯性测量单元连接，所述处理器用于基于所述定位信息、所述朝向信息和所述风速风向信息控制所述翼帆转向装置调整所述翼帆的角度，以及基于所述定位信息和所述朝向信息控制所述车轮转向装置调整所述车轮的角度。在上述实现方式中，在基于定位信息、朝向信息和风速风向信息控制翼帆转向装置调整翼帆的角度的同时，基于定位信息、朝向信息控制车轮转向装置对车轮的角度进行独立调节，将翼帆的控制和翼帆车前进方向的控制两个控制过程解耦，可以有效地降低控制难度，提高系统的鲁棒性。可选地，所述车轮包括转向左轮和转向右轮，所述转向左轮与所述转向右轮的支撑端分别通过转轴与所述车体框架连接，所述转向左轮和所述转向右轮的支撑端分别与左短连杆和右短连杆固定连接，所述左短连杆和所述右短连杆与长连杆的两端转动连接，所述转向左轮或所述转向右轮的转轴通过曲柄连杆与所述车轮转向装置连接。在上述实现方式中，通过短连杆和长连杆的组合将转向左轮和转向右轮连接到一起，保证两者能够以转轴为中心相对车体作同步转向运动，提高了翼帆车的方向可控性。本申请实施例提供了一种翼帆车控制方法，应用于上述翼帆车，所述方法包括：采集所述风速风向信息；采集所述翼帆车的朝向信息；获取所述翼帆车的所述定位信息；基于所述定位信息、所述朝向信息和所述风速风向信息控制所述翼帆转向装置调整所述翼帆的角度；基于所述定位信息和所述朝向信息控制所述车轮转向装置调整所述车轮的角度。在上述实现方式中，在基于定位信息、朝向信息和风速风向信息控制翼帆转向装置调整翼帆的角度的同时，基于定位信息、朝向信息控制车轮转向装置对车轮的角度进行独立调节，将翼帆的控制和翼帆车前进方向的控制两个控制过程解耦，可以有效地降低控制难度，提高系统的鲁棒性，提高了翼帆车行进角度的调控精度。可选地，所述基于所述风速风向信息、所述朝向信息和所述风速风向信息控制所述翼帆转向装置调整所述翼帆的角度，包括：基于所述定位信息和所述朝向信息确定所述翼帆车的目标行驶速度V0、当前行驶速度V、翼帆车攻角γ；基于所述风速风向信息将来风方向确定为零度方向；根据所述零度方向确定所述翼帆的翼帆攻角α；基于所述翼帆车的所述目标行驶速度V0、所述当前行驶速度V、所述翼帆车攻角γ、所述翼帆攻角α和翼帆输入角度公式控制所述翼帆转向装置调整所述翼帆的角度；所述翼帆输入角度公式包括：η(k+1)＝η(k)+Kpe(k)+Kd(e(k)-e(k-1))，其中，η为所述处理器的比例微分控制器中输入的翼帆输入角度，η＝γ-α，k为时刻，Kp和Kd为比例微分控制参数，e(k)为k时刻的速度误差，e(k)＝V0(k)-V(k)。在上述实施方式中，通过翼帆输入角度公式，基于风速风向信息、朝向信息和定位信息进行实时地翼帆角度调控计算，通过比例微分控制器输出翼帆角度控制参数，提高了翼帆角度的调控效率和精度。可选地，所述基于所述定位信息和所述朝向信息调整所述车轮的角度，包括：基于所述定位信息和所述朝向信息确定所述翼帆车需要的行驶角度γ0；基于所述行驶角度γ0和车轮角度输入公式控制所述车轮转向装置调整所述车轮的角度；所述车轮角度输入公式包括：γ(k+1)＝γ(k)+Kpe(k)+Kd(e(k)-e(k-1))，其中，γ为所述处理器的比例微分控制器中输入的车轮输入角度，k为时刻，e(k)为k时刻的翼帆车攻角误差，e(k)＝γ0(k)-γ(k)。在上述实施方式中，通过车轮角度输入公式，基于朝向信息和定位信息进行实时地车轮角度调控计算，通过比例微分控制器输出车轮角度控制参数，提高了车轮角度的调控效率和精度。本申请实施例还提供了一种翼帆车控制装置，应用于上述翼帆车，所述装置包括：风速风向信息采集模块，用于采集所述风速风向信息；朝向信息采集模块，用于采集所述翼帆车的所述朝向信息；定位信息采集模块，用于获取所述翼帆车的所述定位信息；翼帆角度调整模块，用于基于所述定位信息、所述朝本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种翼帆车，其特征在于，所述翼帆车包括：车体、翼帆模组和控制模块；/n所述车体包括车体框架、车轮和车轮转向装置，所述车轮和所述车轮转向装置设置在所述车体框架上；/n所述翼帆模组包括翼帆、翼帆转向装置，所述翼帆设置在所述翼帆转向装置上，所述翼帆转向装置设置在所述车体框架上；/n所述控制模块，包括处理器和风速风向传感器，所述处理器分别与所述风速风向传感器、所述车轮转向装置和所述翼帆转向装置电连接，所述风速风向传感器固定在所述车体上，所述风速风向传感器用于采集风速风向信息，所述处理器用于控制所述车轮转向装置调整所述车轮的角度，以及基于所述风速风向信息控制所述翼帆转向装置调整所述翼帆的角度。/n

【技术特征摘要】
1.一种翼帆车，其特征在于，所述翼帆车包括：车体、翼帆模组和控制模块；
所述车体包括车体框架、车轮和车轮转向装置，所述车轮和所述车轮转向装置设置在所述车体框架上；
所述翼帆模组包括翼帆、翼帆转向装置，所述翼帆设置在所述翼帆转向装置上，所述翼帆转向装置设置在所述车体框架上；
所述控制模块，包括处理器和风速风向传感器，所述处理器分别与所述风速风向传感器、所述车轮转向装置和所述翼帆转向装置电连接，所述风速风向传感器固定在所述车体上，所述风速风向传感器用于采集风速风向信息，所述处理器用于控制所述车轮转向装置调整所述车轮的角度，以及基于所述风速风向信息控制所述翼帆转向装置调整所述翼帆的角度。


2.根据权利要求1所述的翼帆车，其特征在于，所述翼帆模块还包括翼帆支架和翼帆座，所述翼帆通过胶接方式固定在所述翼帆座上，所述翼帆座与所述翼帆转向装置固定连接，所述翼帆转向装置固定设置在所述翼帆支架上，所述翼帆支架固定设置在所述车体框架上；
所述翼帆为指定泡沫材料制成的刚性翼帆，所述指定泡沫材料包括聚苯乙烯泡沫。


3.根据权利要求2所述的翼帆车，其特征在于，所述翼帆外层设置有包覆所述翼帆的保护层。


4.根据权利要求2或3所述的翼帆车，其特征在于，所述翼帆的内部设置有支撑管，用于防止所述翼帆横向折断，所述支撑管包括碳纤维管。


5.根据权利要求1所述的翼帆车，其特征在于，所述控制模块还包括超带宽被测标签和惯性测量单元，所述超带宽被测标签用于与超带宽定位系统进行通信连接，所述超带宽定位系统用于通过对所述超带宽被测标签进行定位来确定所述翼帆车的定位信息，所述惯性测量单元用于确定所述翼帆车的朝向信息，所述处理器分别与所述超带宽定位系统和所述惯性测量单元连接，所述处理器用于基于所述定位信息、所述朝向信息和所述风速风向信息控制所述翼帆转向装置调整所述翼帆的角度，以及基于所述定位信息和所述朝向信息控制所述车轮转向装置调整所述车轮的角度。


6.根据权利要求1所述的翼帆车，其特征在于，所述车轮包括转向左轮和转向右轮，所述转向左轮与所述转向右轮的支撑端分别通过转轴与所述车体框架连接，所述转向左轮和所述转向右轮的支撑端分别与左短连杆和右短连杆固定连接，所述左短连杆和所述右短连杆与长连杆的两端转动连接，所述转向左轮或所述转向右轮的转轴通过曲柄连杆与所述车轮转向装置连接。


7.一种翼帆车控制方法，其特征在于，应用于如权利要求1-6任一项所述的翼帆车，所述方法包括：
采集所述风速风向信息；

【专利技术属性】
技术研发人员：张连鑫，刘恒利，侯佳凡，钱辉环，林天麟，
申请(专利权)人：深圳市人工智能与机器人研究院，香港中文大学深圳，
类型：发明
国别省市：广东;44